异构小蜂窝网络移动性管理研究综述

新一代移动通信网络不断演进为高密集、无定型、立体分层的异构网络,移动性管理旨在保证用户设备（user equipment,UE）移动通信服务的连续性和无缝切换及降低信令开销等。移动性管理问题正成为异构小蜂窝网络（heterogeneous and small cell networks,HetNets）中无线资源管理需要应对的关键性挑战之一。阐述了移动性管理的一般性问题,根据移动性管理的主要特征给出了一个综合分类：整体切换性能增强、小蜂窝发现与识别增强和无线链路失效（radio link failure,RLF）恢复增强。此外,依据此分类对近年来第三代合作伙伴计划（3rd genera-tion partnership project,3GPP）成员在无线接入网（radio access network,RAN）标准化工作组历次会议中提出的主要移动性管理增强方案进行了分类阐述和性能对比。对异构小蜂窝网络的移动性管理所面临的挑战和未来研究的趋势进行展望,并在此基础上进行了总结。     

5G高密度网络中无线资源管理的仿真方案设计

数量庞大的物联网设备与突发性的物联网业务碎包使5G网络中的无线资源管理过程变得非常困难,而后者的设计常需借助多种技术的联合仿真来完成,文章提出了一种专门针对5G网络承载物联网业务需求的高效无线资源管理技术仿真方案,并基于该方案搭建了一款完整的仿真平台架构;结合多个无线资源管理技术的串行处理过程,该平台设计了基于事件触发的精细仿真方式和基于虚拟时隙的粗略仿真方式,而且实现了多种物联网业务和多个5G场景的生成以增强设计的完整性。仿真结果表明,基于该方案搭建的平台仿真处理速度明显快于传统平台,特别适用于5G网络承载物联网业务中的无线资源管理技术仿真。     

C-RAN架构网络中基于分组调度的直接通信机制

针对现有技术应用到集中式/协作式/云计算无线接入网(centralized,cooperative,cloud radio accessnet work,C-RAN)中不能充分利用其集中式管理特性,从而造成无线资源利用率较为低下的问题,研究了C-RAN架构下的直接通信(devicetodevice,D2D),提出了一种基于分组调度的直接通信机制,该机制利用C-RAN架构网络中基带资源处理池共享移动终端信息的特性,通过移动终端的位置信息直接计算用户之间的距离,并与设定的门限值比较,以确定是否建立直接通信并根据判断结果建立通信链路?仿真结果表明,C-RAN架构网络采用直接通信方式,系统吞吐量增加了7.2%,用户连接数提高了6.4%?     

多目标的跟踪区域列表动态优化算法

5G移动网络要适应多样化和不断增加的用户设备(User Equipment, UE),应对终端巨大的位置管理信令开销是实现这一目标的重要保障。文中提出了一种多目标算法优化跟踪区域列表(Tracking area List, TAL)的策略,目的是寻找TAL中跟踪区(Tracking Area, TA)的最优分布以及如何将TAL分配给UE,以最小化位置管理中冲突的跟踪区更新(Tracking area update, TAU)和寻呼信令开销。在本地侧利用多目标粒子群优化算法实现TAL的最优分布,网络侧根据不同UE的移动特性来分配大小合适的TAL。通过仿真验证,所提方案可以在TAU和寻呼开销之间取得妥协,并在节省总位置管理开销方面得到了大幅度改善。     

基于信道容量估计的一种认知无线电路由算法

针对传统的路由协议不适合在认知无线电网络中使用的问题,提出一种基于信道容量估计的路由算法—CRNRA( cognitive radio networks routing algorithm),该算法综合考虑了主用户可容忍的干扰以及主用户对感知无线( cognitive radio,CR)用户的干扰,对节点间的信道容量进...     

面向5G新空口技术的LDPC码标准化研究进展

第5代移动通信系统(5th generation mobile communication system,5G)业务需求的多样性以及各业务场景的典型特性给新空口(new radio,NR)的信道编码技术带来困难及挑战,信道编码方案成为通信业界及学术界的重要研究课题之一。因具备优越性能,低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码被确定为5G增强移动宽带(enhanced mobile broadband, eMBB)场景数据信道编码方案。在对5G及LDPC码进行概述的基础上,阐述了包括码设计、译码算法、速率匹配和性能评估在内的面向NR的LDPC码标准化工作研究内容。此外,对近年来第3代合作伙伴计划(3rd generation partnership project, 3GPP)各成员机构在无线接入网层一(radio access network layer 1, RAN1)标准化工作组历次会议中提出的LDPC码编码方案进行分析和对比,并在此基础上对LDPC码标准化相关工作进行总结。     

面向5G业务的IP/RAN承载思路探讨

5G网络技术的推进,将给互联网带来创新的商业模式,如智慧城市、智能农业、车联网、无人驾驶、工业控制等应用行业,为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。面向5G业务的承载思路是基于IP/RAN的承载技术方案,现承载网扩容和增强型演进策略实现4G/5G共同承载,因此该文将研究面向5G业务的IP/RAN承载思路探讨。     

基于SDN的5G移动通信网络架构

移动互联业务的持续增长以及物联网等各类通信应用的广泛普及对移动通信系统的功能和性能提出了新的挑战.第5代(5G)移动通信系统基于对已有通信技术的融合及演进,引入新的无线传输及网络技术,将实现多种应用场景用户业务传输性能保障.软件定义网络(software defined networking,SDN)通过采用集中控制的新型网络架构,将传统数据转发设备的数据转发与逻辑控制功能进行分离,实现了数据层与控制层的解耦,从而可有效解决传统网络结构封闭僵化、数据传输转发性能高度受限、资源利用率低等问题,满足业务差异化需求、提升业务部署效率.近年来,5G网络架构采用SDN已成为业界及学术界共识,已有较多文献提出基于SDN的5G移动网络架构.在对5G应用场景、关键技术以及SDN技术进行概述的基础上,对基于SDN的5G网络架构相关研究进行详细阐述,并对未来研究方向进行了展望.     

基于无线信道状态信息的缓存膨胀问题求解方案

缓存膨胀问题是指超出链路容量的分组阻塞在缓存中造成网络传输延时增加的现象,蜂窝网络中为提高数据传输的可靠性而在基站上配置的大缓存会进一步加剧缓存膨胀问题。针对这一现状,该文提出了一种基于无线信道状态信息的接收窗口调节方案。该方案直接在接收端利用无线信道的状态信息估算出网络的可用带宽;为削弱信道噪声和传输控制协议的确认分组自时钟机制的影响,采用Kalman滤波算法对可用带宽做进一步的预测;然后利用该预测值动态地计算接收窗口并调节发送窗口的大小。基于网络仿真平台的实验结果表明:相比已有的解决方案,该方案在保持吞吐量不变的情况下,能有效地减小基站大缓存中的队列长度,减少网络延时。     

基于SIP的无线网络移动性解决方案

IETF提出的SIP(会话发起协议)标准已被3GPP2采用作为无线Internet网络会话管理的基础，3G R5版本已经选择SIP作为3G移动通信多媒体领域的信令。概述了SIP协议后，详细描述了SIP在应用层上对无线Internet网络移动性的支持，并提出一个具体的无线Internet网络架构，用无线Internet网络实例分析SIP是如何支持无线Internet网络的移动性。     

D2D辅助NB-IoT系统的传输设备数优化算法

针对窄带物联网(narrowband internet of things,NB-IoT)中,处于蜂窝边缘覆盖薄弱区域的用户设备(user e-quipment,UE)到基站的直接链路质量可能并不满足数据传输的服务质量(quality of service,QoS)要求,提出一种设备到设备(device-to-device,D2D)通信辅助NB-IoT UE数据上传的方案.该方案采用D2D通信作为NB-IoT系统的路由扩展.当候选中继UEs工作在D2D通信模式以节省能量时,边缘UEs根据它们的中继时间表选择一组D2D中继设备,用于上行链路数据的传输.此外,对于NB-IoT系统传输设备数不足的问题,进一步提出基于动态规划的优化算法,实现了最佳的单位能量提供的传输设备数(transmission device number provides by unit energy,NUE).仿真结果表明,与直接传输、单中继和多中继等其他算法相比,所提的maxNUE算法在不同的UE/中继发射功率和中继占空比下均获得了最大的NUE.     

A state-based dynamic location management scheme

We consider a state-based dynamic location management scheme, in which, the user is partitioned into different mobility state set. And its location area size is changed dynamically corresponding to the state set that it belongs to. Comparing with the fixed LA scheme, numerical experiment result shows it's performance can be improved by 30% while the current location and paging procedure can still be applied. Besides, as this scheme need not process complicated user information, the requirement of computing power decreases significantly than the user-based schemes. Our scheme can be used in current 2G mobile systems (such as GSM, CDMA) and the third generation (3G) mobile systems with slightly modifying of the equipment software. Foundation item: Guangzhou Jinpeng Group post-doc fund (2000-1) Biography: Cao Peng (1973-), male, Post doctor. Research direction: mobile communication and information security.     

基于平均场博弈的超密集5G小蜂窝网络下行功率管理

研究了一个拥有大量小型基站(Small Base Stations,SBSs)和用户设备(User Equipments,UEs)的 超密集 5G 小蜂窝网络(Ultra-Dense 5G Small Cellular Networks,UDN)的下行通信系统,并考虑了功率控制策 略和队列状态信息(Queue State Information,QSI)的影响,研究了 SBSs 与其服务用户之间数据成功传输的概 率和 SBSs 传输能量消耗问题。 考虑 SBSs 之间的交互关系,将该问题建模为一个动态随机博弈(Dynamic Stochastic Game,DSG)。 通过利用 SBSs 的超密集特性,DSG 被进一步近似为平均场博弈(Mean Filed Game, MFG)。 然后基于 Lax-Friedrichs 方案和拉格朗日松弛法开发有限差分方法来求解相应的 MFG。 在数据传 输之前,通过所求解,每个小型基站可以独立地优化其控制策略从而最小化成本,而无需与其他 SBS 进行任 何信息交换。 仿真结果表明:所提出的控制策略能有效地提高数据传输成功的概率并减小相应成本。     

基于大规模天线阵的多长度导频机制研究

在基于时分双工的大规模天线阵系统中,导频污染是阻碍实现高频谱效率、高吞吐率的最主要瓶颈之一.传统的单长度导频机制使得用户受到所有相邻小区非正交导频序列用户的干扰,进而加重导频污染问题.因此,提出一种新的多长度导频机制(MLPS),使得目标小区各用户的导频长度可以更加接近其最优导频长度,从而减弱导频污染对系统的影响进而提升吞吐率的目的.首先,利用Monte-Carlo仿真观察出系统内各用户最优导频长度的分布情况.然后,基于多长度导频机制带来的不同长度导频间干扰与导频-数据干扰,给出一种可行的导频设计准则和两种时分双工时序策略,分别用于消除以上两类干扰.实验结果表明,相比于传统单长度导频机制,多长度导频机制在上行、下行吞吐率上分别有18%与20%的提升.     

无线网络基于距离的位置管理建模和开销分析

针对无线网络如何精确计算位置管理开销这一问题,采用嵌入式马尔科夫链作为移动模型描述移动终端在二维蜂窝网络的运动,通过建立两个连续呼叫间隔内位置更新的模型分析呼叫到达和小区驻留时间均为一般分布时基于距离的位置管理方案的位置更新次数和位置管理总开销,对无线网络进行性能评估。通过分析得到如下结论：（1）位置更新次数是距离闽值的减函数;（2）位置管理开销是距离阂值的凸函数;（3）当所选取的距离阈值较小时,位置更新开销影响位置管理开销较大;当所选取距离阈值较大时,寻呼开销影响位置管理开销较大。通过仿真分析验证了理论分析的正确性。     

Handover improvement based on cost function and user fairness for cellular relay enhanced LTE networks

In order to optimize handover target selection and achieve better handover performance in cellular relay networks under the long term evolution (LTE) system,a novel handover measurement and decision scheme based on cost function is proposed in the paper.The relay-enhanced network provides user equipment (UE) multiple handover choices from neighbor base stations or relays.This may result in different overhead,resource utility and traffic load which attaches importance to proper handover schemes.Compared with traditional handover measurement and decision schemes,the proposed scheme adopts reference signal receiving quality (RSRQ) in the measurement stage and uses a modified signal cost function considering signal overhead in different handover types and expected long-term throughput of UE.Besides,UE fairness and sector resource utilization are taken into account as well.Theory analysis and simulation results prove that the proposed scheme can enhance cell throughput,decrease handover delay and signal overhead,and improve UE fairness.     

一种适用于TD-SCDMA无线终端的动态电源管理架构

针对以往单纯以DVS算法为中心的动态电源管理架构的不足，提出了一种改进的动态电源管理架构，此架构根据TD—SCDMA无线终端支持3G多媒体业务的特点，站在系统的角度上以策略框架为中心对嵌入式系统的不同组件(如CPU，存储器，外设等)进行行之有效的动态电源管理。通过TD—SCDMA无线终端上的实验表明，采用该架构后，系统平均能耗比没有采用电源管理时下降了50％，大大提升了无线终端的实际应用价值。     

基于时延的动态非连续接收周期调整机制

针对LTE系统的下行非连续接收(DRX)机制,提出了一种基于业务时延要求的动态非连续接收周期配置算法.首先网络侧按照正常的非连续接收机制对终端侧进行节能配置,然后利用实时的时延大小对非连续接收周期进行动态控制.数值分析表明,业务时延与网络负载有密切的关系,用户DRX周期配置需要与网络当前负载相结合;仿真结果表明,基于时延的动态周期调整机制,能够即时的适应网络状况以及自身需求的变化,与固定非连续接收周期相比,在用户满意度以及节能性上都有更好的表现.     

5G广播系统物理广播信道的信道估计

在研究5G广播标准协议的基础上,提出了基于离散傅里叶变换（DFT）降噪的主/辅同步信号（PSS/SSS）及小区参考信号（CRS）联合信道估计方法,可以在低信噪比、大频偏和高信道动态变化的场景下,准确地估计出物理广播信道（PBCH）的信道状态信息.仿真结果表明：所提出的信道估计方法的性能优于传统方法,有效地提升了5G广播系统中PBCH的信道估计能力.     

异构蜂窝网络 RRC 协议仿真平台设计与实现

异构蜂窝网络（hetergeneous network,HetNets）复杂的网络结构需要高效的无线资源控制（radio resource con-trol,RRC）算法进行无线资源管理,基于3GPP标准设计并实现一种RRC协议仿真平台,用于评估RRC相关性能指标。仿真平台采用C＋＋语言实现,采用离散事件驱动的动态仿真机制。通过建立平台底层支撑环境,包括信道传播模型、物理层模型和媒体接入控制（media access control,MAC）层分组调度器,根据3GPP的控制面协议进行了详细的RRC协议栈建模,实现了RRC测量配置与触发上报、RRC连接控制与状态转移,以及异频组网中所需的RRC功能等。对仿真平台进行了校准测试,测试结果说明了平台RRC协议栈功能的正确性。