【摘要】：傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)主要通過(guò)增加基站數(shù)量來(lái)平衡有限的頻譜資源與無(wú)限的用戶接入需求之間的矛盾,然而,隨著無(wú)線數(shù)據(jù)需求的爆發(fā)式增長(zhǎng),大規(guī)模的部署基站會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)。對(duì)此,中科院計(jì)算所提出了一種基于資源池化的集中式蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——超級(jí)基站,通過(guò)基站池資源統(tǒng)計(jì)復(fù)用、模塊化軟硬件等方式,有效提升系統(tǒng)資源利用率,可以更好的滿足5G系統(tǒng)需求。然而,為滿足超級(jí)基站通信軟件平臺(tái)化和業(yè)務(wù)處理的性能需求,需要對(duì)整個(gè)協(xié)議軟件架構(gòu)進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。在5G協(xié)議棧中,媒體接入控制層(Media Access Control,MAC)主要負(fù)責(zé)隨機(jī)接入、混合自適應(yīng)重傳、資源調(diào)度、復(fù)用/解復(fù)用等功能,是協(xié)議棧的重要組成部分。本文在超級(jí)基站架構(gòu)下進(jìn)行5G MAC層的研究與實(shí)現(xiàn),主要包括隨機(jī)接入過(guò)程和混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求(Hybrid Automatic Repeat Request,HARQ)過(guò)程的研究,MAC層關(guān)鍵子模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。主要工作內(nèi)容如下:1.本文首先對(duì)超級(jí)基站系統(tǒng)隨機(jī)接入過(guò)程展開(kāi)研究。在5G機(jī)器類(lèi)通信場(chǎng)景下,海量設(shè)備接入時(shí)會(huì)存在嚴(yán)重的前導(dǎo)碼沖突,導(dǎo)致接入失敗的問(wèn)題。為此,本文提出了一種基于多優(yōu)先級(jí)的隨機(jī)接入擁塞控制策略,在基站側(cè)采用接入類(lèi)禁止(Access Class Barring,ACB)的思想在接入控制參數(shù)中增加禁止接入優(yōu)先級(jí)因子,然后根據(jù)不同優(yōu)先級(jí)設(shè)備的接入負(fù)載進(jìn)行ACB控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)設(shè)置,可以有效緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞,并且保證時(shí)延敏感設(shè)備優(yōu)先接入。終端側(cè)進(jìn)行接入控制時(shí)延與時(shí)延容忍度的比較,然后根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)更新,最后根據(jù)接入控制參數(shù)選擇是否發(fā)起接入,可以保證低優(yōu)先級(jí)設(shè)備的時(shí)延需求。仿真結(jié)果顯示本文的策略可以在緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下保證不同優(yōu)先級(jí)設(shè)備的接入時(shí)延。2.本文進(jìn)一步對(duì)HARQ過(guò)程進(jìn)行研究,注意到進(jìn)行大數(shù)據(jù)包傳輸時(shí),一個(gè)傳輸塊(Transmission Block,TB)出錯(cuò)可能只有個(gè)別碼塊(Code Block,CB)出錯(cuò),但傳統(tǒng)的單比特HARQ反饋機(jī)制會(huì)進(jìn)行整個(gè)傳輸塊的重傳,造成資源的浪費(fèi)。本文提出了一種改進(jìn)的基于碼塊組(Code Block Group,CBG)的HARQ反饋機(jī)制,根據(jù)出錯(cuò)的CB塊進(jìn)行靈活的多比特反饋。仿真結(jié)果顯示本文的HARQ反饋機(jī)制可以有效減少重傳CB塊,提高資源利用率。3.本文設(shè)計(jì)了基于超級(jí)基站的5G MAC層系統(tǒng)軟件架構(gòu),并針對(duì)其中的隨機(jī)接入模塊、HARQ模塊、內(nèi)存管理模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后,基于軟硬件平臺(tái),對(duì)隨機(jī)接入模塊和HARQ模塊進(jìn)行了多樣化的測(cè)試,驗(yàn)證了功能完整性和正確性。
【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】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5
【圖文】：

第 1 章 引言 研究背景與意義近年來(lái)，隨著無(wú)線多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)的需求日益增滿足這些需求，移動(dòng)通信技術(shù)不斷更新?lián)Q代，獲得了迅猛的發(fā)展[1]。據(jù)《信運(yùn)營(yíng)業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》統(tǒng)計(jì)指出，隨著移動(dòng)支付、移動(dòng)出行、視頻直播、餐應(yīng)用的普及，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入流量消費(fèi)達(dá)到 711 億 GB，同比增長(zhǎng) 189.1%比提高 26.9 個(gè)百分點(diǎn)。全年月戶均接入流量達(dá)到 4.42GB，同比增長(zhǎng) 261.1 顯示了從 2013 年到 2018 年的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量接入情況。相對(duì)于傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)，無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)得到了爆發(fā)式的增長(zhǎng)，這對(duì)于下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

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第 5 章 超級(jí)基站 5G MAC 層系統(tǒng)關(guān)鍵子模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果及分析：對(duì)于 Test#1，測(cè)試結(jié)果如圖 5.9、圖 5.10 所示�；境晒κ盏� UE 發(fā)送的息，獲取到 RA_RNTI 值以及前導(dǎo)碼索引，更改隨機(jī)接入狀態(tài)，然后構(gòu)_RNTI 結(jié)點(diǎn)，加入了 RA_RNTI 用戶鏈表中，用于構(gòu)造隨機(jī)接入響應(yīng)。圖 5.9 UE 發(fā)送 msg1

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