基于非正交多接入的全双工大规模MIMO异构网络回程方案
发布时间：2021-07-27 16:47
随着智能手机、平板电脑等智能移动设备迅速普及和新型业务的不断出现,无线网络正面临着数据流量指数增长的巨大挑战。为了满足更高的网络性能需求,异构网络（Heterogeneous Network,HetNet）、大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）、全双工（Full-Duplex,FD）以及非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）等成为构建第五代（fifth generation,5G）网络的主流选择。然而,HetNet的致密性导致回程问题日益凸显。因此,本文结合FD和NOMA技术研究了5G异构网络无线回程方案及实现。首先,本文通过探究有线回程的局限性以及大多无线回程方法占用更多频谱的弊端,结合NOMA技术叠加功率域从而不占用额外频谱的优势,设计了全双工大规模MIMO辅助多层HetNet实现无线回程的网络模型。其中,宏小区被密集部署的单天线小小区基站（Small cell Base Station,SBS）覆盖。在SBS上采用NOMA技术,SBS根据功率分配系数在上/下行链路叠加回程。宏...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球数据中心流量增长情况(单位：ZB)
第1章绪论同BS的业务负载均衡意味着更好的资源分配和利用；(2)使用低功率的短无线电链路可以提高网络的能效。图1-3搭载5G的未来智能工业与4G移动通信系统相比，5G的传输速率将提高1000倍[8]，传输时延将由20ms减少到5ms。此外，还要求接近零延迟以及节能和降低成本。图1-3展示了搭载5G的未来智能工厂[9]，5G将渗透到未来社会的每个要素中，并创建一个全方位、以用户为中心的信息生态系统；5G将打破时间和空间的限制，以提供身临其境的交互式用户体验；5G还将缩短人与物之间的距离，实现无缝集成，并实现人与物之间的轻松智能互连，实现愿景“信息就在指间，一切都将保持联系”。借此助推物联网、互联家庭、智慧城市、自动驾驶、超高清视频和虚拟现实等技术的迅猛发展。虽然在5G中，异构网络、大规模多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)以及全双工等技术被广泛研究，以充分利用这些技术的优势。但是，在丰富的数据业务取代传统语音业务的转型过程中，有限的频谱资源仍然是无线通信中的瓶颈。为了满足5G无线通信系统指数级增长的数据流量，非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess,NOMA)技术已经成为5G无线通信系统极具发展潜力的重要抓手之一[10–13]，表1-1给出了移动通信技术更新换代历程中所使用的关键技术和标准。针对5G容量提升的问题，两个主要解决方案是NOMA和在宏小区中大规模密集部署小蜂窝。通过NOMA的集成，可以提高网络频谱效率，通过在相同时间/频率资源中进行用户配对和多路复用，在不增加可用资源的情况下提供比正交多址接入(OrthogonalMultipleAccess，OMA)更高的容量[14]，显然，这是极有可能的。但是，在使用NOMA技术实现频谱复用的情况下，网络5
西北师范大学硕士学位论文大规模商用的5G部署可能要等到当前预测期(2022年之后)之后才能执行，目前的基础设施部署及5G新速率体验只是第一步。2.25G关键技术2.2.1大规模MIMO技术MIMO技术，就是在接收端和发射端部署许多的天线。随着网络逐渐异构化，目前主要方法是由超密集小蜂窝覆盖在宏蜂窝上[48]，为了便于理解，图2-4给出了大规模MIMO信道模型。一般在MBS上配备了大量的天线，以支持宏小区内具有高移动性的MU并管理资源分配，而SBS部署少量天线以服务于低移动性的小小区MU。通过在基站上部署大量天线，可以使用简单的线性收发器实现非常高的频谱以及能量效率，例如最大比率传输和最大比率合并。这些显著的优势使大规模MIMO成为下一代移动通信系统中有希望的技术[49]。图2-4大规模MIMO信道模型在5G蜂窝系统中，借助大规模天线阵列的MIMO系统是有望进一步提高蜂窝吞吐量的技术。与传统的MIMO系统相比，大规模MIMO系统在基站处部署了更多数量级的天线单元，以同时为小区中的MU提供高数据速率。除了在整个小区中获得增益外，随着SIR收敛到一定范围(基站和MU之间的随机信道矢量变为无噪声确定性信道)，多径衰落的影响就消失了。另外，在独立同分16
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非正交多接入的多层全双工异构网回程方案及性能研究[J]. 贾向东,纪珊珊,范巧玲,杨小蓉. 电子与信息学报. 2019(04)
[2]全双工大规模MIMO异构网络频谱效率分析及优化[J]. 沈哲贤,许魁,王雨榕,王萌. 信号处理. 2018(04)
[3]基于带内无线回程的HetNets安全性能研究[J]. 颉满刚,贾向东,周猛,纪珊珊,焦金良,杨正. 计算机工程. 2018(05)
博士论文
[1]基于大规模MIMO的异构网络性能分析及资源分配研究[D]. 刘银钧.北京邮电大学 2018
[2]5G无线通信系统中非正交多址接入技术研究[D]. 吕璐.西安电子科技大学 2018
[3]非正交多址接入系统功率分配优化设计与性能分析[D]. 崔静静.西南交通大学 2018
硕士论文
[1]5G环境下无线回程优化理论研究[D]. 李风乐.南京邮电大学 2018
[2]5G多用户非正交共享接入中干扰消除技术研究[D]. 郭永娜.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3306164
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球数据中心流量增长情况(单位：ZB)
第1章绪论同BS的业务负载均衡意味着更好的资源分配和利用；(2)使用低功率的短无线电链路可以提高网络的能效。图1-3搭载5G的未来智能工业与4G移动通信系统相比，5G的传输速率将提高1000倍[8]，传输时延将由20ms减少到5ms。此外，还要求接近零延迟以及节能和降低成本。图1-3展示了搭载5G的未来智能工厂[9]，5G将渗透到未来社会的每个要素中，并创建一个全方位、以用户为中心的信息生态系统；5G将打破时间和空间的限制，以提供身临其境的交互式用户体验；5G还将缩短人与物之间的距离，实现无缝集成，并实现人与物之间的轻松智能互连，实现愿景“信息就在指间，一切都将保持联系”。借此助推物联网、互联家庭、智慧城市、自动驾驶、超高清视频和虚拟现实等技术的迅猛发展。虽然在5G中，异构网络、大规模多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)以及全双工等技术被广泛研究，以充分利用这些技术的优势。但是，在丰富的数据业务取代传统语音业务的转型过程中，有限的频谱资源仍然是无线通信中的瓶颈。为了满足5G无线通信系统指数级增长的数据流量，非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess,NOMA)技术已经成为5G无线通信系统极具发展潜力的重要抓手之一[10–13]，表1-1给出了移动通信技术更新换代历程中所使用的关键技术和标准。针对5G容量提升的问题，两个主要解决方案是NOMA和在宏小区中大规模密集部署小蜂窝。通过NOMA的集成，可以提高网络频谱效率，通过在相同时间/频率资源中进行用户配对和多路复用，在不增加可用资源的情况下提供比正交多址接入(OrthogonalMultipleAccess，OMA)更高的容量[14]，显然，这是极有可能的。但是，在使用NOMA技术实现频谱复用的情况下，网络5
西北师范大学硕士学位论文大规模商用的5G部署可能要等到当前预测期(2022年之后)之后才能执行，目前的基础设施部署及5G新速率体验只是第一步。2.25G关键技术2.2.1大规模MIMO技术MIMO技术，就是在接收端和发射端部署许多的天线。随着网络逐渐异构化，目前主要方法是由超密集小蜂窝覆盖在宏蜂窝上[48]，为了便于理解，图2-4给出了大规模MIMO信道模型。一般在MBS上配备了大量的天线，以支持宏小区内具有高移动性的MU并管理资源分配，而SBS部署少量天线以服务于低移动性的小小区MU。通过在基站上部署大量天线，可以使用简单的线性收发器实现非常高的频谱以及能量效率，例如最大比率传输和最大比率合并。这些显著的优势使大规模MIMO成为下一代移动通信系统中有希望的技术[49]。图2-4大规模MIMO信道模型在5G蜂窝系统中，借助大规模天线阵列的MIMO系统是有望进一步提高蜂窝吞吐量的技术。与传统的MIMO系统相比，大规模MIMO系统在基站处部署了更多数量级的天线单元，以同时为小区中的MU提供高数据速率。除了在整个小区中获得增益外，随着SIR收敛到一定范围(基站和MU之间的随机信道矢量变为无噪声确定性信道)，多径衰落的影响就消失了。另外，在独立同分16
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非正交多接入的多层全双工异构网回程方案及性能研究[J]. 贾向东,纪珊珊,范巧玲,杨小蓉. 电子与信息学报. 2019(04)
[2]全双工大规模MIMO异构网络频谱效率分析及优化[J]. 沈哲贤,许魁,王雨榕,王萌. 信号处理. 2018(04)
[3]基于带内无线回程的HetNets安全性能研究[J]. 颉满刚,贾向东,周猛,纪珊珊,焦金良,杨正. 计算机工程. 2018(05)
博士论文
[1]基于大规模MIMO的异构网络性能分析及资源分配研究[D]. 刘银钧.北京邮电大学 2018
[2]5G无线通信系统中非正交多址接入技术研究[D]. 吕璐.西安电子科技大学 2018
[3]非正交多址接入系统功率分配优化设计与性能分析[D]. 崔静静.西南交通大学 2018
硕士论文
[1]5G环境下无线回程优化理论研究[D]. 李风乐.南京邮电大学 2018
[2]5G多用户非正交共享接入中干扰消除技术研究[D]. 郭永娜.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3306164
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