本文選題：C-RAN + OFDM��； 參考：《中國科學技術(shù)大學》2017年博士論文

【摘要】：快速日益增長的無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及大量普及的高速數(shù)據(jù)應(yīng)用,促進了無線通信網(wǎng)絡(luò)標準從3G到4G到現(xiàn)在5G的演進,但同時也對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來了許多新的挑戰(zhàn),如由站點部署的密集化導(dǎo)致的系統(tǒng)功耗的增加等。而C-RAN(Cloud Radio Access Network)作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所面臨問題的解決提供了可能。C-RAN是云無線接入網(wǎng)英文名稱的縮寫,其特點在于將傳統(tǒng)基站中的基帶處理單元和前端無線發(fā)射單元從地理位置上分隔開,通過高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)將這兩個部分相連接,構(gòu)成一種分布式RRH(Remote Radio Head,遠端射頻頭)結(jié)合集中式BBU(Baseband Unit,基帶處理單元)的架構(gòu)。其優(yōu)勢一方面在于大大減少了基站選址建設(shè)部署方面的開銷及空調(diào)等相關(guān)配套設(shè)施的數(shù)量,降低了運營維護的成本及系統(tǒng)運行的能量消耗;另一方面,集中式的處理架構(gòu)也使得一些大規(guī)模的資源分配及干擾協(xié)調(diào)算法在實際網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用實現(xiàn)成為可能,網(wǎng)絡(luò)性能能夠有效得到提升。而與此同時,C-RAN全新的系統(tǒng)架構(gòu)也帶來了一些新的技術(shù)層面的挑戰(zhàn),需要針對性地設(shè)計高效的多天線協(xié)作算法及無線資源的聯(lián)合調(diào)度策略以充分利用C-RAN在架構(gòu)上帶來的優(yōu)勢。在這樣的背景下,本文從C-RAN整體架構(gòu)出發(fā),以提高系統(tǒng)能效為目標,對其中的資源分配相關(guān)問題進行了研究,并提出相應(yīng)的策略。首先是在基于 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分多址)接入機制的C-RAN架構(gòu)下進行頻率資源分配及干擾協(xié)調(diào)相關(guān)方面的策略設(shè)計,這部分內(nèi)容構(gòu)成了本文的前兩個研究點。第一個研究點是針對同構(gòu)小區(qū)的小區(qū)部署方式,采用基于部分頻率復(fù)用的策略進行頻率資源的分配。這里將小區(qū)劃分為邊緣區(qū)域和中心區(qū)域兩個部分,對于邊緣區(qū)域中的業(yè)務(wù)負載提出了一種新型的基于圖染色的動態(tài)頻率資源分配策略,同時考慮了鄰小區(qū)之間的干擾協(xié)調(diào)。對與小區(qū)中心區(qū)域的業(yè)務(wù)負載提出了以減少系統(tǒng)中處于工作模式BBU數(shù)量的資源分配策略,并將其與小區(qū)邊緣的頻率資源分配策略相結(jié)合,得出最終的BBU與RRH的對應(yīng)資源分配方式。通過仿真和分析驗證了所提策略的性能,相對于現(xiàn)有的較為固定的頻率資源費分配方式及傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),其能夠有效提升系統(tǒng)頻率資源利用率,并降低系統(tǒng)總功耗,從而實現(xiàn)較高的能量效率。第二個研究點針對采用基于異構(gòu)小區(qū)部署的C-RAN架構(gòu)下的頻率資源分配策略進行了研究,主要在研究點一的基礎(chǔ)上,改進所提出的圖染色算法,使之適用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。并采用系統(tǒng)級仿真方式,對所提策略的性能進行了驗證。仿真結(jié)果表明,相對于現(xiàn)有傳統(tǒng)架構(gòu)下異構(gòu)網(wǎng)頻率資源分配策略,所提策略相比于現(xiàn)有異構(gòu)網(wǎng)架構(gòu)下的頻率資源分配策略在能效上有了明顯的提高,同時在用戶公平性上也有所提高。與第一個研究點相結(jié)合,這兩方面的研究為現(xiàn)有第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向C-RAN架構(gòu)的演進提供了資源分配策略上的依據(jù)及性能上的參考。之后是在基于RRH多天線協(xié)作C-RAN架構(gòu)下RRH和BBU的聯(lián)合資源分配策略的相關(guān)研究,由本文的第三和第四個研究點所構(gòu)成。其中,第三個研究點針對靜態(tài)的用戶業(yè)務(wù),考慮多個RRH對用戶的協(xié)作傳輸,通過波束成形向量的設(shè)計來實現(xiàn)用戶之間的干擾抑制和資源分配。同時結(jié)合BBU自身基帶處理能力限制的約束條件,創(chuàng)新性地將RRH功耗與BBU功耗相結(jié)合構(gòu)造能效效用函數(shù),并以所提出的系統(tǒng)能效效用函數(shù)的最大化為目標構(gòu)造優(yōu)化問題。在求解的過程中,將該問題等價地分解為波束成形向量的優(yōu)化問題及BBU資源的調(diào)度問題。其中BBU資源的調(diào)度問題被構(gòu)造為一個裝箱問題,并提出了相應(yīng)的次優(yōu)算法進行求解。通過對兩個子問題的求解,本文設(shè)計了該型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下聯(lián)合RRH天線資源和BBU計算處理資源的資源分配策略,充分利用了 BBU架構(gòu)所帶來的優(yōu)勢。第四個研究點考慮時延敏感類用戶業(yè)務(wù),采用隊列的方式對用戶的數(shù)據(jù)到達和處理傳輸進行建模,創(chuàng)新性地從C-RAN整體架構(gòu)出發(fā),運用Lyapunov優(yōu)化方法構(gòu)造結(jié)合用戶業(yè)務(wù)時延性能和系統(tǒng)能效的聯(lián)合優(yōu)化問題。對所構(gòu)造的問題進行分解,分別得到數(shù)據(jù)許可控制,BBU處理速率控制及RRH到用戶的波束成形向量優(yōu)化三個子問題。通過對這三個子問題的求解得到滿足系統(tǒng)長時能效優(yōu)化的聯(lián)合資源調(diào)度策略。仿真結(jié)果和理論推導(dǎo)顯示,通過相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置,可以在系統(tǒng)的能效性能和用戶業(yè)務(wù)的時延性能之間實現(xiàn)折中權(quán)衡。結(jié)合研究點三,這兩方面的研究為下一代基于多天線協(xié)作的無線通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計構(gòu)建和業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了理論及實踐應(yīng)用上的參考。本文的研究為C-RAN架構(gòu)在當前及未來無線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用給出了資源分配相關(guān)的策略設(shè)計和性能分析,為現(xiàn)有無線通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)升級和下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及部署給出了相應(yīng)的參考,具有重要的指導(dǎo)和實踐應(yīng)用價值。
[Abstract]:This paper presents a new architecture of radio access network ( RRH ) , which is based on OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiple Access ) access mechanism . In the process of solving the problem , the paper designs a resource allocation strategy based on RRH and BBU , which combines RRH power consumption with BBU power consumption .

【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN915.02

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Shi Jurong;Zhu Qi;;INTERFERENCE COORDINATION METHOD BASED ON GRAPH THEORY IN TWO-TIER CELLULAR NETWORKS[J];Journal of Electronics(China);2013年01期

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本文編號：1791883