為了滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求,超密集網(wǎng)絡(luò)通過增加多種類型小基站的部署密度有效提升網(wǎng)絡(luò)容量,而被視為未來網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分之一。如何在復(fù)雜超密集網(wǎng)絡(luò)下,利用有限的無線通信資源,以較低成本擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量,滿足未來無線通信多樣化、非均勻的業(yè)務(wù)需求,提高用戶體驗(yàn),成為超密集網(wǎng)絡(luò)面臨的巨大挑戰(zhàn)。為了解決以上挑戰(zhàn),需要對(duì)限制超密集網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究和優(yōu)化。本文在廣泛調(diào)研了超密集網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí)和現(xiàn)有的研究工作的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)超密集網(wǎng)絡(luò)下的綠色通信、干擾管理和移動(dòng)管理等關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了深入研究和性能評(píng)估。論文主要研究?jī)?nèi)容包括:1)在超密集網(wǎng)絡(luò)下基于能耗感知的綠色通信研究中,本文提出一種基于能耗感知的用戶接入和小基站休眠策略。其目標(biāo)旨在滿足用戶最低速率需求的基礎(chǔ)上尋求最優(yōu)節(jié)能的用戶接入和小基站休眠方案,實(shí)現(xiàn)能耗最小化。本文基于用戶平均信道狀態(tài)信息,將此能耗最小化問題建模為一個(gè)復(fù)雜的組合優(yōu)化問題。為有效解決此問題,本文提出一種交替迭代算法將問題分解為兩個(gè)簡(jiǎn)單的子問題:固定小基站工作狀態(tài)下的用戶接入子問題和固定用戶接入下的小基站休眠子問題。所提策略循環(huán)求解上述兩個(gè)子問題直到系統(tǒng)總能耗收斂,從而獲得一個(gè)局部最優(yōu)解。仿真結(jié)果表明所提策略相比現(xiàn)有方案可以實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定和出色的節(jié)能性能。2)在超密集網(wǎng)絡(luò)下基于用戶滿意度公平的干擾管理研究中,本文提出一種基于用戶滿意度公平的子信道分配策略。其目標(biāo)旨在尋找最佳子信道分配方案來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中用戶的服務(wù)滿意度性能。本文將問題建模為用戶滿意度的最大最小公平問題并進(jìn)一步將問題分解成基于服務(wù)質(zhì)量需求的用戶分簇子問題和加權(quán)用戶簇子信道分配子問題,從而將大量用戶間復(fù)雜的子信道分配問題轉(zhuǎn)換成少量用戶簇間的子信道分配問題。仿真結(jié)果表明所提策略可以靈活適應(yīng)不同子信道資源、不同服務(wù)用戶數(shù)目和不同干擾環(huán)境的超密集場(chǎng)景,獲得可觀的最小用戶滿意度、系統(tǒng)吞吐和用戶公平性性能增益。3)在超密集網(wǎng)絡(luò)下預(yù)測(cè)移動(dòng)管理研究中,本文提出一種適用于控制層/數(shù)據(jù)層分離的普適性的預(yù)測(cè)移動(dòng)管理策略�？紤]到城市超密集網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中用戶移動(dòng)的規(guī)律性,用戶數(shù)據(jù)層連接一般以一定順序接入小基站中。因此,可以利用用戶數(shù)據(jù)層在小基站間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為用戶預(yù)配置較大概率切換的小基站集合來達(dá)到快速接入小基站的目的。本方案采用概率后綴樹模型在線學(xué)習(xí)和分析用戶在小基站之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和轉(zhuǎn)移概率,并提出一種基于概率后綴樹的混合預(yù)測(cè)算法來指導(dǎo)用戶預(yù)測(cè)移動(dòng)管理。為兼容不同版本用戶,本文進(jìn)一步提出兩種移動(dòng)管理流程來協(xié)助預(yù)測(cè)移動(dòng)管理策略的實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果表明,本文所提預(yù)測(cè)移動(dòng)管理策略可以顯著提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性,在較小的冗余基站配置開銷下,有效加速用戶數(shù)據(jù)層切換。最后,總結(jié)了論文的全部研究?jī)?nèi)容,并對(duì)未來超密集網(wǎng)絡(luò)的研究方向進(jìn)行了展望。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

，移動(dòng)終端數(shù)量將超過２０億。其中，２０１０年到２０２０年間典型發(fā)達(dá)城高達(dá)６００倍，局部熱點(diǎn)地區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)甚至可能會(huì)達(dá)到１０００倍［１］。??了滿足未來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，全球范圍內(nèi)己經(jīng)加速開始第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)（Ｔｈｅ?５ｔｈ?Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，５Ｇ）的深盟的５Ｇ?ＮＯＷ?（５ｔｈ?Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?Ｎｏｎ－Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｆｏｒ?Ａｓｙｎｃｈｒｏｎ）⑵，ＭＥＴＩＳ?（Ｍｏｂｉｌｅ?ａｎｄ?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?Ｅｎａｂｌｅｒｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?Ｔｗｅｎｔｙａｔｉｏｎ?Ｓｏｃｉｅｔｙ）⑶，５Ｇ?ＰＰＰ?（５Ｇ?Ｐｕｂｌｉｃ－Ｐｒｉｖａｔｅ?Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ），中國(guó)的ＩＭＴ－２［１］，韓國(guó)的５Ｇ技術(shù)論壇（５Ｇ?Ｆｏｒｕｍ）以及日本的５Ｇ研宄組“２０２０?ａｎｄｃ”等。在國(guó)內(nèi)外通信學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共同協(xié)助努力下，未來５Ｇ網(wǎng)性能要求己基本達(dá)成共識(shí)。未來５Ｇ網(wǎng)絡(luò)為了應(yīng)對(duì)包括超高的速率體密度、海量終端連接、超低時(shí)延和超高移動(dòng)速度幾個(gè)典型場(chǎng)景下的０倍超高移動(dòng)數(shù)據(jù)流量，１０－１００倍海量終端連接，１０－１００倍超高用戶低時(shí)延，１０倍更低機(jī)器類通信（Ｍａｃｈｉｎｅ?Ｔｙｐｅ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＭＴＣ）要求［Ｍ］。??’??

??按照小基站所選擇的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧架構(gòu)方案，小基站可以劃分為一體化基站、雙??連接基站及和射頻拉遠(yuǎn)頭三種１１４］，如圖１－３所示。一體化基站可視作一個(gè)小覆蓋低??功率的小型宏基站，設(shè)備包括一個(gè)宏基站的所有功能并可以執(zhí)行整個(gè)協(xié)議棧功能。??４??

網(wǎng)絡(luò)由各個(gè)基站分布式規(guī)劃和管理，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)基站均具備較完整的協(xié)議棧和??接入管理功能，每個(gè)小基站可自行通過接口與核心網(wǎng)連接，后向兼容性較好。如??圖１－４所示，每個(gè)小基站自行與核心網(wǎng)的移動(dòng)管理實(shí)體（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ?Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ?Ｅｎｔｉｔｙ??，ＭＭＥ）和服務(wù)網(wǎng)關(guān)（Ｓｅｒｖｉｃｅ?ＧａｔｅＷａｙ，ＳＧＷ）通過Ｓ１接口連接，小基站之間通過??增強(qiáng)的Ｘ２接口完成分布式的資源管理和協(xié)同協(xié)調(diào)。分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)適用于不具備集??中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)理想條件的各類靈活部署場(chǎng)景，可支持用戶自行部署、無本地集中控??制節(jié)點(diǎn)和回程鏈路條件差等場(chǎng)景。??控制層／數(shù)據(jù)層分離網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一種控制層（Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｐｌａｎｅ，ＣＰ）和數(shù)據(jù)層（Ｄａｔａ??Ｗａｎｅ，?ＤＰ）邏輯分離的全新架構(gòu)。如圖１－５所示，此框架的主要思想是將控制信令傳??輸與數(shù)據(jù)服務(wù)傳輸分離，大面積穩(wěn)定覆蓋的宏基站負(fù)責(zé)用戶的信令傳輸，為用戶提??供有效的無線資源控制協(xié)議（Ｒａｄｉｏ?Ｒｅｓｏｕｒｃｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌ，?ＲＲＣ）支持；而特定的小基站??則在宏基站覆蓋范圍內(nèi)為用戶提供高速率數(shù)據(jù)服務(wù)。控制層／數(shù)據(jù)層分離網(wǎng)絡(luò)框架可??以通過宏基站為用戶提供魯棒性接入管理和移動(dòng)性管理，通過小基站為用戶提供靈??活自適應(yīng)的高吞吐高能效的數(shù)據(jù)服務(wù)。??集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的小基站均連接本地控制中心
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本文編號(hào)：2865254