移動通信技術(shù)飛速發(fā)展,第五代移動通信技術(shù)對于傳輸速率、時延、可靠性、流量密度等方面都有了更高的要求。在無線通信系統(tǒng)中,用戶調(diào)度是無線資源管理的重要組成部分,對提升系統(tǒng)性能有重要意義,同時也是避免通信過載的重要手段之一。在實(shí)際的多用戶混合波束成形系統(tǒng)中,由于用戶間存在干擾,并且基站射頻鏈路數(shù)往往小于用戶數(shù),因此基站不能在同一時頻資源上為所有用戶提供服務(wù)。為了獲得較好的系統(tǒng)性能,有必要設(shè)計合理可行的用戶調(diào)度算法。在混合波束成形系統(tǒng)中,用戶調(diào)度問題需要在“用戶”和“波束”兩個維度上進(jìn)行考量,用戶調(diào)度過程即波束和用戶進(jìn)行匹配的過程,因此比傳統(tǒng)的用戶調(diào)度問題更加復(fù)雜。在網(wǎng)絡(luò)切片場景下,為了實(shí)現(xiàn)切片間相互隔離,合理的用戶調(diào)度也是十分必要的。本文針對混合波束成形系統(tǒng)中用戶較復(fù)雜的情況,當(dāng)不同用戶有不同的需求,無法用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)衡量用戶的“活躍度”時,提出基于模糊邏輯的用戶調(diào)度算法和波束選擇算法。以用戶默認(rèn)優(yōu)先級、時延和數(shù)據(jù)包大小為模糊輸入,根據(jù)用戶和系統(tǒng)特點(diǎn),設(shè)計相應(yīng)的模糊運(yùn)算和解模糊過程,得到用戶的“活躍度”排序列表,選取活躍度高的用戶作為調(diào)度用戶。定義一個效用函數(shù)作為目標(biāo)函數(shù),該目標(biāo)函數(shù)綜合考慮了系... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

波束成形原理結(jié)構(gòu)圖[36]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-15-2.4.3數(shù)字波束成形技術(shù)數(shù)字波束成形技術(shù)與模擬波束成形技術(shù)相比區(qū)別是收發(fā)端的天線陣列中，的每一個陣元都需要一條射頻鏈路與數(shù)字基帶相連，因此射頻鏈路數(shù)與天線數(shù)量是相同的。當(dāng)數(shù)字波束成形技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模天線陣列時，需要大量的射頻鏈，系統(tǒng)復(fù)雜度大大提高。但是數(shù)字波束成形系統(tǒng)的性能是最優(yōu)的，并且支持多個數(shù)據(jù)流通信。數(shù)字波束成形系統(tǒng)的系統(tǒng)模型如圖2-3所示。圖2-3數(shù)字波束成形系統(tǒng)模型數(shù)字波束成形系統(tǒng)中，傳輸信號在數(shù)字基帶上經(jīng)過預(yù)編碼處理，預(yù)編碼過程可以表示為式(2-13)形式。BBy=Fs(2-13)式中BBF——數(shù)字波束成形預(yù)編碼矩陣；s——發(fā)送端的傳輸信號；y——預(yù)編碼處理后的待發(fā)送信號�，F(xiàn)有的數(shù)字波束成形預(yù)編碼技術(shù)一般可以分為兩類：線性預(yù)編碼和非線性預(yù)編碼。常見的非線性預(yù)編碼主要有以下幾種：模代數(shù)預(yù)編碼[42]（TomlinsonHarashimaPrecoding,THP）、臟紙編碼[43]（DirtyPaperCoding,DPC）和矢量擾動預(yù)編碼[44]（VectorPerturbation,VP）等技術(shù)。非線性的預(yù)編碼的性能較好，但是預(yù)編碼過程通常會引入一些非線性的計算過程，如取模計算、迭代計算等，因此這種算法的計算復(fù)雜度較高，會帶來較高的譯碼代價，因此在實(shí)際無線通信系統(tǒng)中并不常用。常見的線性預(yù)編碼主要有以下幾種：迫零預(yù)編碼[45]（ZeroForcing,ZF）算法、信道塊對角化[46]（BlockDiagonalization,BD）預(yù)編碼算法和信道奇異值分解算法。相比于非線性預(yù)編碼算法，線性預(yù)編碼算法的復(fù)雜度更低，因此在實(shí)際的無線通信系統(tǒng)中應(yīng)用RF射頻鏈RF射頻鏈RF射頻鏈

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-17-傳輸?shù)倪^程就可以轉(zhuǎn)化為簡潔的“對角化”形式，信道空間自由度的優(yōu)勢可以被充分發(fā)揮，信道的相關(guān)性降低，把傳輸?shù)倪^程轉(zhuǎn)化為了一個具有平行子信道的對角矩陣形式，系統(tǒng)容量得到很大的提升。2.4.4混合波束成形技術(shù)數(shù)字波束成形系統(tǒng)的天線數(shù)量和射頻鏈路數(shù)相等，可使系統(tǒng)獲得最優(yōu)性能，理論推導(dǎo)和軟件仿真可以驗(yàn)證這一點(diǎn)，但是應(yīng)用在實(shí)際的通信系統(tǒng)中是不可行的。數(shù)字波束成形技術(shù)的硬件成本高，耗能較大，對于實(shí)時信號處理的要求高，計算復(fù)雜度高，并且隨著天線數(shù)量增多時，復(fù)雜度呈指數(shù)形式增加，因此不適合應(yīng)用于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)和毫米波系統(tǒng)。模擬波束成形系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，復(fù)雜度低并且容易實(shí)現(xiàn)，但是模擬波束成形技術(shù)只能支持單數(shù)據(jù)流，收發(fā)機(jī)將有限的信號能量在某個方向集中，因此毫米波頻段信號在傳輸過程中產(chǎn)生的損耗正好可以被克服，同時因?yàn)樘岣吡私邮招盘柕慕庹{(diào)信噪比，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，小區(qū)中往往有多個用戶，用戶之間存在信號干擾，因此系統(tǒng)性能較差。因此，模擬波束成形系統(tǒng)結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)，在系統(tǒng)性能和復(fù)雜度之前取得了良好的折中，模擬波束成形系統(tǒng)分別由數(shù)字域和模擬域構(gòu)成，射頻鏈路數(shù)不需要等于天線數(shù)量，每一條射頻鏈可以和多個天線的陣元相連接，射頻鏈路數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于天線數(shù)量。混合波束成形首先進(jìn)行數(shù)字基帶信號的數(shù)字預(yù)編碼處理，達(dá)到降低多用戶之間干擾的目的，然后再進(jìn)行模擬域波束成形，將信號的能量集中在特定方向上，通信系統(tǒng)的性能得到提高。混合波束成形系統(tǒng)模型如圖2-4所示。圖2-4混合波束成形系統(tǒng)模型數(shù)字域和模擬域構(gòu)成的混合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)引起全世界相關(guān)從業(yè)者的關(guān)注。

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]面向5G網(wǎng)絡(luò)切片的無線資源調(diào)度算法研究[D]. 丁焓.西安電子科技大學(xué) 2018



本文編號：3340414