【摘要】：在即將到來的5G通信中,隨著智能終端的普及和移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的豐富,網(wǎng)絡(luò)流量不斷遞增。為了滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,需要將部署很多低功率無線接入與回傳一體化小基站作為實(shí)現(xiàn)超密集網(wǎng)絡(luò)部署的關(guān)鍵技術(shù)。如何對(duì)無線自回傳小基站資源進(jìn)行高效的分配是實(shí)現(xiàn)小基站靈活部署首要考慮的因素,也是提高頻譜利用率的有效方法。針對(duì)上述問題,本文重點(diǎn)研究了5G超密集組網(wǎng)下基于無線自回傳小基站的動(dòng)態(tài)資源分配問題,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作總結(jié)如下:1.針對(duì)視頻流業(yè)務(wù)下無線自回傳小基站的場景,為了最大化用戶質(zhì)量滿意度,提出了一種無線自回傳小基站的動(dòng)態(tài)資源分配算法。該算法首先通過對(duì)用戶的隊(duì)列狀態(tài)信息更新、信道狀態(tài)信息的觀察和溢出概率的計(jì)算,動(dòng)態(tài)調(diào)整下一周期隊(duì)列傳輸所需頻譜資源,以期改變系統(tǒng)實(shí)際可達(dá)速率并建立用戶質(zhì)量滿意度最大化模型,其次運(yùn)用Lyapunov隨機(jī)優(yōu)化方法把初始問題轉(zhuǎn)化為Lyapunov偏移加懲罰項(xiàng)的優(yōu)化,將溢出概率約束轉(zhuǎn)化為關(guān)于自變量的不等式,最后運(yùn)用層次分解法將目標(biāo)問題分解為用戶回傳帶寬分配子問題和用戶接入帶寬分配子問題、回傳和接入帶寬分配子問題分別通過拉格朗日對(duì)偶分解法和內(nèi)點(diǎn)法求解,并得到基站和用戶關(guān)聯(lián)機(jī)制。仿真結(jié)果表明,該算法能在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)提高系統(tǒng)用戶質(zhì)量滿意度。2.針對(duì)全雙工無線接入與回傳一體化小基站場景下相對(duì)長期的頻譜效率和能效同時(shí)最大化問題,提出了一種基于近似動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論的小基站接入控制與資源分配聯(lián)合優(yōu)化算法。該算法首先聯(lián)合考慮當(dāng)前基站的資源使用和功率配置,在任一用戶需求動(dòng)態(tài)到達(dá)以及平均時(shí)延、小基站回傳速率和傳輸功率約束下,使用馬爾科夫決策過程(Markov decision process,MDP)建立頻譜效率最大化和功率消耗最小化的多目標(biāo)優(yōu)化模型,其次運(yùn)用切比雪夫理論將原問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題,并使用拉格朗日對(duì)偶分解法進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為非受限的MDP問題,最后通過所提算法進(jìn)行求解,得到此時(shí)最優(yōu)的接入與資源分配策略。仿真結(jié)果表明,該算法能在保證平均時(shí)延約束、小基站回傳速率約束和傳輸功率約束的同時(shí)最大化長期平均頻譜效率和能效。
【圖文】：

第五代系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。近幾年來，第五代無線移動(dòng)通信已經(jīng)成門的研究課題，其具體的需求也逐漸變得更加清晰，其中包括0.1~1Gbps的用戶體驗(yàn)速率，單位平方公里的連接數(shù)達(dá)一百萬，，每小時(shí) 500 千米以上的移動(dòng)性和每平方公里數(shù)十 Tbps 的流進(jìn)(Long Term Evolution, LTE)網(wǎng)絡(luò)相比，未來 5G 有望給終端用超低時(shí)延和無處不在的訪問等方面提供前所未有的用戶體驗(yàn)。(enhance Mobile Broadband, eMBB)服務(wù)，5G 將比 4G 系統(tǒng)更好場景：超高可靠低時(shí)延通信(Ultra-reliable andLow Latency Com機(jī)器類型通信(massive Machine Type of Communication, mMT在未來，5G 不僅會(huì)滿足不同地區(qū)人們的不同需求，如居住、交通，而且也會(huì)滲透到與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的各種專業(yè)領(lǐng)域，與所有聯(lián)系[2]。

球消費(fèi)量的 12％，占全球 1％的碳排放[7]。此外，成本占有移動(dòng)運(yùn)營商運(yùn)營總支（OPEX）費(fèi)用的 50％[8,9]。因此 UDN 部署將導(dǎo)致碳排放和 OPEX 顯著地增加。尤是即將到來的 5G 時(shí)代，有著多種的應(yīng)用場景，每個(gè)場景下的用戶需求也有可能全不同，場景的變化勢必也會(huì)引起小基站部署情況的變化。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將會(huì)變更加復(fù)雜，，頻譜資源也顯得十分緊缺。因此，如何有效的促使 5G 超密集組網(wǎng)的速商用推廣已經(jīng)顯得迫在眉睫[10]。覆蓋增強(qiáng)技術(shù)頻效提升技術(shù) 頻譜拓展技術(shù)能效提升技術(shù)超密異構(gòu)組網(wǎng) 大規(guī)模天線、認(rèn)知無線電、 綠色通信增加覆蓋 增加信道增加帶寬 增加 SINR
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5

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本文編號(hào)：2664888