5G异构网络用户关联及回传带宽分配技术研究
发布时间：2020-06-13 08:53
【摘要】：随着物联网的发展,传统的通信技术不再满足日益增长的移动数据流量需求,从而推动了第五代移动通信(The 5th Generation Mobile Communication,5G)的发展。为了满足5G应用场景的性能要求,5G网络会采用毫米波宽带通信、超密集组网、多网融合、大规模天线阵列等关键技术。在5G超密集异构网络中,无线接入与无线回传技术不仅能提高组网的灵活性,降低网络部署的成本,同时也为海量设备提供了便捷的入网方式。用户的移动性和无线信道的时变性使得系统需要结合基站与用户的拓扑结构为用户合理地选择服务基站,并根据当前时刻基站负载有效地分配资源。因此,需要一个合理有效的5G无线异构网络用户关联与无线带宽资源分配方案。本文围绕5G无线异构网络的用户关联与回传带宽资源分配问题展开了研究。首先,创建了一个两层无线异构网络模型,利用迫零预编码技术对信道容量进行分析,并采用了反向时分双工技术和基站休眠技术对无线异构网络进行干扰管理。然后,基于提出的异构网络模型,建立了 3.5 GHz低频系统的用户关联与回传带宽资源分配的联合优化问题1(Problem 1,P1)的数学模型,同时也为使用毫米波频段+低频频段(Milimiter Wave+Low Frequency,mm Wave+LF)高频系统的用户关联与回传带宽资源分配的联合优化问题2(Problem2,P2)建立了数学模型。最后,针对低频系统的P1问题提出了联合优化算法,同时也对高频系统的P2问题提出了贪婪算法。本文采用了基于3GPP(the 3rd Generation Partner Project)信道建模的随机分布场景与射线跟踪(Ray Tracer,RT)应用场景对低频系统的联合优化算法及高频系统的贪婪算法进行验证与评估。将三种传统的用户关联与资源分配算法作为对比算法。实验结果表明,在低频系统仿真中,本文提出联合优化算法性能最优,联合优化算法所得的边缘用户速率比传统算法的边缘用户速率至少提高了4%,而且平均用户速率也比传统算法的平均用户速率至少提高了 10%。在高频系统仿真中,本文提出的贪婪算法性能最优,贪婪算法所得的边缘用户速率比传统算法的边缘用户速率至少提高了 3.21%,而且平均用户速率也比传统算法的平均用户速率至少提高了 89%。
【图文】：
、。逡逑常由覆盖范围广的宏基站以及解决热点小区覆盖的小基站如微基站、皮基站、家逡逑基站、中继等组成。本章节设计了一个两层异构网络模型用于研宄５Ｇ无线异构逡逑络用户关联与无线回传带宽资源分配问题。基于所设计的两层异构网络模型分逡逑了异构网络干扰管理方案，并介绍了基站与用户的天线模型以及系统的信道建逡逑方法。逡逑．１系统模型逡逑本章建立了一个两层无线异构网络模型，，小区中央部署了一个ＭＢＳ，邋ＭＢＳ四逡逑部署了若干个ＳＢＳ，小区内部均匀部署了大量的用户终端设备（Ｕｓｅｒ邋Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，逡逑Ｅ），如图２－１所示。其中，ＭＢＳ到ＳＢＳ的无线链路称为回传链路（Ｂａｃｋｈａｕｌ逡逑ｉｎｋ，邋ＢＬ），ＭＢＳ或ＳＢＳ到ＵＥ的无线链路称为接入链路（ＡｃｃｅｓｓＬｉｎｋ，邋ＡＬ），接逡逑链路和回传链路均采用空口技术［１］，邋ＭＢＳ到核心网络采用光纤连接的方式。ＭＢＳ逡逑有大规模天线阵列，ＳＢＳ采用单天线和多天线两种模式，ＵＥ仅配有单天线。ＵＥ逡逑以通过ＭＢＳ连接核心网，也可以通过ＳＢＳ以两跳的连接方式接入核心网。逡逑
Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｔｉｍｅ邋ｓｌｏｔ邋ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＭＢＳ邋ａｎｄ邋ＳＢＳ逡逑由于ＭＢＳ与ＳＢＳ采用反向时隙配置，当ＳＢＳ处于下行时隙时，ＭＢＳ处于上逡逑时隙，避免了小小区用户（ＳｍａｌｌＣｅｌｌＵｓｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，邋ＳＣＵＥ）在接收ＳＢＳ的服逡逑信号时受到ＭＢＳ下行信号的干扰。但是在采用ＲＴＤＤ模式时，会出现ＳＢＳ同逡逑时收到来自ＭＢＳ的回传链路消息以及ＳＣＵＥ的接入链路消息的情况。ＭＢＳ的发逡逑功率大于ＳＣＵＥ的发射功率，回传信息将淹没用户信息。因此，本文使用回传链逡逑与接入链路频带分离的技术即ＳＢ技术，消除接入链路与回传链路的干扰。逡逑系统采用带内无线回传方式进行带宽资源分配，假设系统带宽为一个单元，回逡逑带宽为０，接入带宽则是（１－）＾。利用ＳＢ技术将回传与接入频段分开，如图２－３逡逑示。在Ｔ１时隙时，ＭＢＳ处于下行时隙，它通过带宽为Ａ的回传链路将下行消息逡逑送给ＳＢＳ，同时通过带宽为（１－以的接入链路发送消息给宏小区用户（Ｍａｃｒｏ邋Ｃｅｌｌ逡逑ｓｅｒ邋Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，邋ＭＣＵＥ）。而此时，ＳＢＳ正处于上行时隙，通过带宽为（１－户）的接逡逑链路接收到ＳＣＵＥ的信息，并通过带宽为的回传链路接收ＭＢＳ的回传信息。逡逑此可见，在Ｔ１时隙时ＳＢＳ将同时收到ＭＢＳ与ＳＣＵＥ的消息，利用ＳＢ技术有逡逑地消除了邋ＭＢＳ对ＳＣＵＥ的干扰。同理可得，在Ｔ２时隙时ＭＢＳ将同时收到来自逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5
本文编号：2710934
【图文】：
、。逡逑常由覆盖范围广的宏基站以及解决热点小区覆盖的小基站如微基站、皮基站、家逡逑基站、中继等组成。本章节设计了一个两层异构网络模型用于研宄５Ｇ无线异构逡逑络用户关联与无线回传带宽资源分配问题。基于所设计的两层异构网络模型分逡逑了异构网络干扰管理方案，并介绍了基站与用户的天线模型以及系统的信道建逡逑方法。逡逑．１系统模型逡逑本章建立了一个两层无线异构网络模型，，小区中央部署了一个ＭＢＳ，邋ＭＢＳ四逡逑部署了若干个ＳＢＳ，小区内部均匀部署了大量的用户终端设备（Ｕｓｅｒ邋Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，逡逑Ｅ），如图２－１所示。其中，ＭＢＳ到ＳＢＳ的无线链路称为回传链路（Ｂａｃｋｈａｕｌ逡逑ｉｎｋ，邋ＢＬ），ＭＢＳ或ＳＢＳ到ＵＥ的无线链路称为接入链路（ＡｃｃｅｓｓＬｉｎｋ，邋ＡＬ），接逡逑链路和回传链路均采用空口技术［１］，邋ＭＢＳ到核心网络采用光纤连接的方式。ＭＢＳ逡逑有大规模天线阵列，ＳＢＳ采用单天线和多天线两种模式，ＵＥ仅配有单天线。ＵＥ逡逑以通过ＭＢＳ连接核心网，也可以通过ＳＢＳ以两跳的连接方式接入核心网。逡逑
Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｔｉｍｅ邋ｓｌｏｔ邋ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＭＢＳ邋ａｎｄ邋ＳＢＳ逡逑由于ＭＢＳ与ＳＢＳ采用反向时隙配置，当ＳＢＳ处于下行时隙时，ＭＢＳ处于上逡逑时隙，避免了小小区用户（ＳｍａｌｌＣｅｌｌＵｓｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，邋ＳＣＵＥ）在接收ＳＢＳ的服逡逑信号时受到ＭＢＳ下行信号的干扰。但是在采用ＲＴＤＤ模式时，会出现ＳＢＳ同逡逑时收到来自ＭＢＳ的回传链路消息以及ＳＣＵＥ的接入链路消息的情况。ＭＢＳ的发逡逑功率大于ＳＣＵＥ的发射功率，回传信息将淹没用户信息。因此，本文使用回传链逡逑与接入链路频带分离的技术即ＳＢ技术，消除接入链路与回传链路的干扰。逡逑系统采用带内无线回传方式进行带宽资源分配，假设系统带宽为一个单元，回逡逑带宽为０，接入带宽则是（１－）＾。利用ＳＢ技术将回传与接入频段分开，如图２－３逡逑示。在Ｔ１时隙时，ＭＢＳ处于下行时隙，它通过带宽为Ａ的回传链路将下行消息逡逑送给ＳＢＳ，同时通过带宽为（１－以的接入链路发送消息给宏小区用户（Ｍａｃｒｏ邋Ｃｅｌｌ逡逑ｓｅｒ邋Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，邋ＭＣＵＥ）。而此时，ＳＢＳ正处于上行时隙，通过带宽为（１－户）的接逡逑链路接收到ＳＣＵＥ的信息，并通过带宽为的回传链路接收ＭＢＳ的回传信息。逡逑此可见，在Ｔ１时隙时ＳＢＳ将同时收到ＭＢＳ与ＳＣＵＥ的消息，利用ＳＢ技术有逡逑地消除了邋ＭＢＳ对ＳＣＵＥ的干扰。同理可得，在Ｔ２时隙时ＭＢＳ将同时收到来自逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5
【参考文献】
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1 滕颖蕾;未来宽带无线通信系统资源分配技术研究[D];北京邮电大学;2011年
本文编号：2710934
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