面向超级基站的5G协议栈MAC层的研究和实现

发布时间：2020-08-21 01:32

【摘要】：传统的蜂窝网主要通过增加基站数量来平衡有限的频谱资源与无限的用户接入需求之间的矛盾,然而,随着无线数据需求的爆发式增长,大规模的部署基站会造成巨大的资源浪费。对此,中科院计算所提出了一种基于资源池化的集中式蜂窝网络架构——超级基站,通过基站池资源统计复用、模块化软硬件等方式,有效提升系统资源利用率,可以更好的满足5G系统需求。然而,为满足超级基站通信软件平台化和业务处理的性能需求,需要对整个协议软件架构进行全新的设计。在5G协议栈中,媒体接入控制层(Media Access Control,MAC)主要负责随机接入、混合自适应重传、资源调度、复用/解复用等功能,是协议栈的重要组成部分。本文在超级基站架构下进行5G MAC层的研究与实现,主要包括随机接入过程和混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat Request,HARQ)过程的研究,MAC层关键子模块的设计和实现。主要工作内容如下:1.本文首先对超级基站系统随机接入过程展开研究。在5G机器类通信场景下,海量设备接入时会存在严重的前导码冲突,导致接入失败的问题。为此,本文提出了一种基于多优先级的随机接入拥塞控制策略,在基站侧采用接入类禁止(Access Class Barring,ACB)的思想在接入控制参数中增加禁止接入优先级因子,然后根据不同优先级设备的接入负载进行ACB控制参数的动态设置,可以有效缓解网络拥塞,并且保证时延敏感设备优先接入。终端侧进行接入控制时延与时延容忍度的比较,然后根据比较结果进行优先级的动态更新,最后根据接入控制参数选择是否发起接入,可以保证低优先级设备的时延需求。仿真结果显示本文的策略可以在缓解网络拥塞的情况下保证不同优先级设备的接入时延。2.本文进一步对HARQ过程进行研究,注意到进行大数据包传输时,一个传输块(Transmission Block,TB)出错可能只有个别码块(Code Block,CB)出错,但传统的单比特HARQ反馈机制会进行整个传输块的重传,造成资源的浪费。本文提出了一种改进的基于码块组(Code Block Group,CBG)的HARQ反馈机制,根据出错的CB块进行灵活的多比特反馈。仿真结果显示本文的HARQ反馈机制可以有效减少重传CB块,提高资源利用率。3.本文设计了基于超级基站的5G MAC层系统软件架构,并针对其中的随机接入模块、HARQ模块、内存管理模块进行了详细的设计与实现。最后,基于软硬件平台,对随机接入模块和HARQ模块进行了多样化的测试,验证了功能完整性和正确性。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5
【图文】：

第 1 章 引言 研究背景与意义近年来，随着无线多媒体技术的飞速发展，人们对移动数据的需求日益增满足这些需求，移动通信技术不断更新换代，获得了迅猛的发展[1]。据《信运营业统计公报》统计指出，随着移动支付、移动出行、视频直播、餐应用的普及，移动互联网接入流量消费达到 711 亿 GB，同比增长 189.1%比提高 26.9 个百分点。全年月户均接入流量达到 4.42GB，同比增长 261.1 显示了从 2013 年到 2018 年的移动互联网流量接入情况。相对于传统的业务，无线数据业务得到了爆发式的增长，这对于下一代无线通信网络的是一个巨大的挑战。

UE发送msg1

第 5 章 超级基站 5G MAC 层系统关键子模块的设计与实现测试结果及分析：对于 Test#1，测试结果如图 5.9、图 5.10 所示。基站成功收到 UE 发送的息，获取到 RA_RNTI 值以及前导码索引，更改随机接入状态，然后构_RNTI 结点，加入了 RA_RNTI 用户链表中，用于构造随机接入响应。图 5.9 UE 发送 msg1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 雷舒培;熊勇;杨秀梅;;长期演进系统中随机接入信号的产生方法[J];计算机工程;2011年13期

2 何琴;吴俊;;WCDMA随机接入过程的一种优化实现方案[J];测控技术;2010年03期

3 任斌;别志松;吴文礼;;一种新的基于特征序列的随机接入机制[J];通信技术;2009年01期

4 阎英;杨龙麟;;同步随机接入中信息传送的研究[J];通信技术;2007年12期

5 袁乃华;米粮川;郁鹏;;采用STBC技术提高TD-SCDMA系统的随机接入性能[J];电信技术;2006年08期

6 顾雪琳;田辉;杨宁;张平;;一种基于业务区分的随机接入方案[J];北京邮电大学学报;2006年05期

7 龙威,谢瑞和,林孝康;分优先级随机接入控制算法[J];华中理工大学学报;1999年07期

8 别志松;王伶;吴伟陵;;交织多址单步随机接入[J];北京邮电大学学报;2007年05期

9 李明,熊思民,张德民;TD-SCDMA随机接入信道的分析[J];无线电通信技术;2001年04期

10 高岩;徐筱麟;;WCDMA分组随机接入机制的分析与实现[J];军事通信技术;2001年02期

相关会议论文 前10条

1 林鹏;;卫星随机接入协议发展研究[A];第十三届卫星通信学术年会论文集[C];2017年

2 张华;孙璇;李源;白承灏;;TD-LTE PRACH规划设计要点[A];2013LTE网络创新研讨会论文集[C];2013年

3 李艳芬;朱雪田;张光辉;李建光;;NB-IoT随机接入过程及优化研究[A];2017全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2017年

4 刘洋;刘亮;;5G多波束赋形小区随机接入分析[A];2017全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2017年

5 张炎炎;赵旭凇;胡恒杰;李懿;;LTE-Advanced中的Relay技术研究[A];“2012TD-LTE网络创新研讨会”论文集[C];2012年

6 闫朝星;付林罡;朱至天;胡学明;;天基测控中无人机集群的高效随机接入技术[A];第十四届卫星通信学术年会论文集[C];2018年

7 刘涛;董江波;刘玮;任冶冰;;NB-IoT网络的一种容量估算方法[A];面向5G的LTE网络创新研讨会（2017）论文集[C];2017年

8 刘培杰;闫迪;王彭;;随机接入用于天地一体化航天测控网建设构想[A];2018软件定义卫星高峰论坛会议摘要集[C];2018年

9 李沙茹拉;王玉琛;臧臣瑞;;4G广域场景覆盖手段探讨[A];《内蒙古通信》2016年第4期[C];2016年

10 饶栋;刘荣朵;;M2M中分布式接入等级阻塞方案[A];2013全国无线及移动通信学术大会论文集（下）[C];2013年

相关重要报纸文章 前6条

1 文琪邋李乐民;LTE物理层标准化：稳健开展 打造竞争力[N];人民邮电;2008年

2 ;LTE：更优化的无线通信技术[N];人民邮电;2010年

3 中国联通北京分公司移动网络技术维护部网络优化室 宋捷邋李菲;网络优化提升GSM用户感受[N];通信产业报;2007年

4 ;GSM网络优化方案探讨[N];人民邮电;2003年

5 安立公司 刘波;来自WCDMA射频测试的挑战[N];通信产业报;2003年

6 高文;CDMA手机“绿色”的奥秘[N];通信产业报;2001年

相关博士学位论文 前10条

1 韩会梅;巨连接大规模MIMO系统中的导频随机接入方案研究[D];西安电子科技大学;2019年

2 袁建涛;LTE-U系统的随机接入和数据传输的机制设计与参数优化[D];浙江大学;2019年

3 花敏;频偏对基于Zadoff-Chu序列的随机接入信号的性能影响分析[D];南京理工大学;2018年

4 张兆丰;移动随机接入研究[D];华南理工大学;2003年

5 黄铫;无线网络接入控制策略研究[D];北京邮电大学;2014年

6 伍亚丽;基于大规模M2M随机接入的上行资源分配方法研究[D];北京邮电大学;2017年

7 赵琳琳;随机接入网络有效容量与调度算法研究[D];吉林大学;2017年

8 何异舟;下一代卫星移动通信系统关键技术研究[D];北京邮电大学;2015年

9 李静叶;认知无线网络中资源管理的若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2014年

10 杨柳;无线随机接入前导码管理、流量控制与数据包捕获研究[D];西南交通大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈静;卫星网络随机接入算法设计与优化[D];上海交通大学;2018年

2 李阳;卫星通信系统中基于CRDSA的增强接入技术研究[D];电子科技大学;2019年

3 周述淇;LTE-A Pro测试终端系统MAC层的设计与实现[D];重庆邮电大学;2018年

4 何功成;LTE-Advanced中M2M终端的接入拥塞控制和资源分配研究[D];重庆邮电大学;2018年

5 邸俊杰;面向海量用户的大规模MIMO随机接入机制研究[D];北京交通大学;2019年

6 吴雨珊;卫星物联网随机接入协议研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

7 屈元远;NB-IoT系统随机接入过程的研究和实现[D];重庆邮电大学;2019年

8 张发;面向超级基站的5G协议栈MAC层的研究和实现[D];重庆邮电大学;2019年

9 张颖;NB-IoT终端系统媒体接入控制层的设计与实现[D];重庆邮电大学;2019年

10 舒强;NB-IoT终端系统MAC测试方案的设计与实现[D];重庆邮电大学;2019年

本文编号：2798727