5G移动通信网络基于能效的资源管理

发布时间：2017-08-02 09:06

  本文关键词：5G移动通信网络基于能效的资源管理

  更多相关文章： 5G 异构网络 能量效率 接入选择 功率控制

【摘要】：3G、4G使移动通信网络的发展充满了活力,移动互联网和物联网作为移动通信的两大驱动力对设备接入密度和移动数据流量提出了更高的要求,未来5G通信网络的发展趋势是采用高密度异构蜂窝网络架构来满足日益增长的用户接入密度和高数据速率的要求。目前,移动通信行业能耗占到全球总能耗的3%,高于其他行业,这其中基站能耗占到60%~80%,未来高密度重叠覆盖异构蜂窝网络架构意味着更多的基站部署,而且这些基站部署更具随意性,这无疑给移动通信网络的能耗问题带来严峻的挑战。本文在由Macro cell、Micro cell和small cell三种网络组成的高密度异构网络架构下,研究提高网络能效的资源管理方法,主要包含两个部分:(1)提出一种基于综合开销函数的接入选择算法,旨在使用户在高密度重叠覆盖网络中接入合适的网络。传统接入算法是将用户直接接入用户接收信号最强的基站,而在3GPP采用的信道模型下以及基站默认部署参数下,用户可感知的宏基站信号强度明显强于微基站和小基站,这就使得部分基站因接入过多造成拥塞和用户体验下降,而大部分微小基站空置造成整体网络资源的浪费,本文提出的算法具有更好的负载均衡效果,能提高系统容量,且掉线率更低。(2)提出一种基于能效的功率控制算法,算法结合小区呼吸技术和基站休眠技术,旨在保证通信质量的前提下减少基站能量消耗,从而提高网络能效。算法思想是根据各基站负载状态,将基站分成零负载、轻负载、正常负载和重负载四种工作状态,然后根据基站工作状态来调整各基站的发射功率,从而达到基站覆盖面积伸缩的效果。本文设计的两个算法相辅相成,互相作用,接入算法需要根据基站工作状态和用户分布进行接入判定,而功率控制算法则根据各基站负载状态调整工作状态并反馈给接入选择算法部分,仿真结果显示,这套资源管理算法在稀疏均匀分布、单点密集分布和多点密集分布下,系统容量都有着明显的提升,而功耗却显著降低,网络能效提高15%~65%,在密集均匀用户分布场景下,由于功耗变大使其能效有着小幅度的下降,但是显著提高了系统容量,改善了通信质量,同时,此时的掉线率是所有算法中最低的。
【关键词】：5G 异构网络 能量效率 接入选择 功率控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 研究现状15-17
• 1.3 本文研究内容17-19
• 1.4 文章结构安排19-20
• 第二章 异构无线网络资源管理的关键技术20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 接入控制技术20-23
• 2.3 功率控制技术23-27
• 2.3.1 功率控制技术的概念及分类23-25
• 2.3.2 功率控制的研究现状25-27
• 2.4 基站休眠技术27-29
• 2.5 小区呼吸技术29-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 基于综合开销函数的接入选择算法34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 系统结构和模型34-38
• 3.2.1 网络架构35
• 3.2.2 信道模型35-36
• 3.2.3 信噪比计算36-37
• 3.2.4 负载均衡系数37-38
• 3.3 基于综合开销函数的接入选择算法设计38-42
• 3.3.1 算法提出38-40
• 3.3.2 算法设计40-42
• 3.4 算法仿真和分析42-48
• 3.4.1 仿真场景及参数设置42-43
• 3.4.2 仿真结果与分析43-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 基于能效的功率控制算法49-74
• 4.1 引言49-50
• 4.2 系统结构和模型50-54
• 4.2.1 基站负载计算和基站状态分类50-51
• 4.2.2 基站功率调整方式51-52
• 4.2.3 基站功率调整策略52-53
• 4.2.4 基站激活程序53-54
• 4.3 算法流程和步骤54-56
• 4.4 综合仿真与分析56-73
• 4.4.1 综合算法简介以及对比算法介绍56-59
• 4.4.2 综合仿真网络场景及参数设置59-60
• 4.4.3 不同用户分布下的仿真结果及分析60-73
• 4.5 本章小结73-74
• 第五章 总结与展望74-76
• 5.1 全文总结74-75
• 5.2 下一步工作展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-81
• 个人简历81-82
• 学位论文评审后修改说明表82-84
• 学位论文答辩后勘误修订说明表84-85

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本文编号：608490