發(fā)布時(shí)間：2020-10-12 18:44

　　 超可靠低延時(shí)通信(Ultra-reliable and low-latency communication,URLLC)作為5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景之一,被普遍認(rèn)為是工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)駕駛等新型應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)。URLLC對(duì)傳輸服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)有非常嚴(yán)格的要求:用戶面時(shí)延不超過1毫秒,32字節(jié)數(shù)據(jù)包的可靠性為1~10~(-5)。根據(jù)5G的發(fā)展策略,5G發(fā)展到中期的主要承載業(yè)務(wù)是增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)和URLLC業(yè)務(wù)復(fù)用�；赨RLLC數(shù)據(jù)包的到達(dá)特點(diǎn),本文主要研究了用戶基于競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入信道的資源預(yù)分配問題。1、URLLC上行鏈路(UpLink,UL)傳輸控制面資源預(yù)分配策略:對(duì)于UE初始接入信道的場(chǎng)景,在每一個(gè)隨機(jī)接入機(jī)會(huì)(Random Access Opportunity,RAO)時(shí),eMBB和URLLC用戶基于競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入蜂窩系統(tǒng),本文研究應(yīng)如何保證URLLC用戶控制面時(shí)延不超過10毫秒的要求。為了降低用戶間發(fā)生沖突的概率,引入了紐曼-皮爾遜(Neyman-Pearson,N-P)準(zhǔn)則對(duì)URLLC用戶的傳輸狀態(tài)進(jìn)行分類,并對(duì)不同傳輸狀態(tài)的URLLC用戶設(shè)計(jì)不同的資源預(yù)分配策略。為了分析不同資源預(yù)分配策略的接入成功概率,建立了概率分析模型,并以控制面隨機(jī)接入時(shí)延為優(yōu)化指標(biāo),得到隨機(jī)接入時(shí)延的非線性遞推函數(shù)。為了探討目標(biāo)函數(shù)的性質(zhì),將隨機(jī)接入時(shí)延轉(zhuǎn)化為RAO的累積分布函數(shù)(Cumulative Distribution Function,CDF)。仿真結(jié)果表明,本文提出的資源預(yù)分配策略能夠以95%左右的概率保證URLLC控制層的時(shí)延要求。通過仿真,還分析了eMBB用戶數(shù)、URLLC用戶數(shù)和前導(dǎo)碼預(yù)留數(shù)等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。2、URLLC業(yè)務(wù)UL傳輸用戶面資源預(yù)分配策略:針對(duì)系統(tǒng)處于無線資源控制(Radio Resource Control,RRC)連接狀態(tài),eMBB和URLLC基于競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入時(shí),研究如何通過合理的資源預(yù)分配方案,在滿足URLLC的QoS約束下,優(yōu)化系統(tǒng)性能。為了降低用戶之間的碰撞概率,引入了時(shí)隙ALOHA協(xié)議,由于重傳對(duì)于通信系統(tǒng)可靠性的改善并不明顯,因此舍棄重傳機(jī)制來保證UL傳輸毫秒級(jí)的時(shí)延。為了進(jìn)一步降低通信時(shí)延,采用幀長為0.125毫秒的短幀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了保證URLLC的QoS要求,設(shè)計(jì)了一種“兩狀態(tài)”傳輸模型,同時(shí)為了研究簡單,假設(shè)所有信道的瞬時(shí)信道增益都大于門限值。最后,以URLLC用戶的QoS需求為約束條件,以可接入的URLLC用戶數(shù)為優(yōu)化目標(biāo),設(shè)計(jì)資源預(yù)分配策略。仿真結(jié)果表明,本文提出的資源預(yù)分配策略優(yōu)于傳統(tǒng)資源預(yù)分配策略,為進(jìn)一步降低用戶間碰撞概率,還引入了分集傳輸技術(shù)。通過仿真,分析了數(shù)據(jù)包到達(dá)速率和分集次數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景和意義
    1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 超低延遲的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 超高可靠的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.3 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新
    1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 低延時(shí)高可靠通信的相關(guān)技術(shù)
    2.1 引言
    2.2 EMBB和 URLLC業(yè)務(wù)復(fù)用場(chǎng)景和關(guān)鍵技術(shù)
        2.2.1 四種業(yè)務(wù)復(fù)用場(chǎng)景
        2.2.2 不同場(chǎng)景中的業(yè)務(wù)復(fù)用技術(shù)
    2.3 通信系統(tǒng)端到端時(shí)延分析
        2.3.1 控制面時(shí)延分析
        2.3.2 用戶面時(shí)延分析
    2.4 基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入
        2.4.1 隨機(jī)接入前導(dǎo)序列的產(chǎn)生
        2.4.2 時(shí)隙ALOHA協(xié)議
        2.4.3 分集傳輸
    2.5 本章小結(jié)
第三章 URLLC場(chǎng)景下控制面資源預(yù)留方案
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)模型
        3.2.1 數(shù)據(jù)包到達(dá)模型
    3.3 上行鏈路隨機(jī)接入的前導(dǎo)碼預(yù)留方案
        3.3.1 傳輸狀態(tài)分類
        3.3.2 上行鏈路隨機(jī)接入的前導(dǎo)碼預(yù)留方案分析
    3.4 仿真結(jié)果與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 URLLC場(chǎng)景下用戶面資源預(yù)留方案
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)模型
        4.2.1 數(shù)據(jù)包到達(dá)模型
        4.2.2 QoS要求
        4.2.3 信道探測(cè)及子信道的選擇
        4.2.4 數(shù)據(jù)信道傳輸模型
    4.3 兩狀態(tài)傳輸模型
    4.4 基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入碰撞概率分析
        4.4.1 碰撞概率分析
        4.4.2 資源預(yù)留方案及碰撞概率分析
        4.4.3 分集傳輸技術(shù)及碰撞概率分析
    4.5 仿真結(jié)果與分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 本文總結(jié)
    5.2 未來研究工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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1 李翔;下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)接入技術(shù)的研究[D];西南交通大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2838130