面向5G的M2M通信低功耗覆蓋增強(qiáng)及資源調(diào)度的研究.pdf

1、機(jī)器對(duì)機(jī)器(Machine to Machine，M2M)通信是一種不需要人為干預(yù)的機(jī)器設(shè)備之間的通信。作為物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)的關(guān)鍵技術(shù)之一，M2M通信被廣泛應(yīng)用于交通、金融、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)和智能電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有高速率傳輸、大范圍覆蓋、高可靠性、易于部署等特點(diǎn)，是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的理想載體。但是現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)主要針對(duì)人對(duì)人(Human to Human，H2H)通信進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)，而M2M通信獨(dú)特

2、的業(yè)務(wù)特點(diǎn)會(huì)對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)造成挑戰(zhàn)。比如低功耗廣覆蓋(Low Power Wide Area，LPWA)類業(yè)務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中存在海量機(jī)器類通信(Machine Type Communication，MTC)連接需求，這些連接設(shè)備速率要求低、時(shí)延不敏感，但是對(duì)功耗和覆蓋非常敏感，而蜂窩網(wǎng)容量有限不能滿足大規(guī)模MTC設(shè)備頻繁接入的需求。因此在第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(the5th Generation mobilecommunication tech

3、nology，5G)中，解決大規(guī)模設(shè)備接入問題成為5G的關(guān)鍵場(chǎng)景之一。
　　本文針對(duì)5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)中LPWA類物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)接入問題，提出了基于非授權(quán)頻譜的覆蓋性增強(qiáng)的窄帶M2M系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。針對(duì)蜂窩網(wǎng)中M2M通信資源調(diào)度問題，提出了基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的分布式M2M調(diào)度算法。本文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.針對(duì)LPWA類業(yè)務(wù)特性和授權(quán)頻譜資源緊張問題，提出一種部署在非授權(quán)頻譜的覆蓋性增強(qiáng)的窄帶M2M系統(tǒng)。本文詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的物理

4、層設(shè)計(jì)方案，同時(shí)針對(duì)M2M通信覆蓋增強(qiáng)的研究，提出了在發(fā)送端采用重傳機(jī)制和低階調(diào)制編碼，接收端采用多種相應(yīng)接收機(jī)制的方案達(dá)到低功耗、廣覆蓋目的。仿真結(jié)果證明了提出窄帶的M2M系統(tǒng)相比LTE系統(tǒng)可以獲得10～21dB的覆蓋增強(qiáng)。
　　2.針對(duì)蜂窩網(wǎng)中M2M通信資源調(diào)度問題，本文面向5G網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)M2M通信業(yè)務(wù)流量、時(shí)延等將M2M業(yè)務(wù)進(jìn)行分類。根據(jù)M2M業(yè)務(wù)類型將類型相同的終端設(shè)備分成一個(gè)簇，基于位置信息將簇內(nèi)設(shè)備分成多個(gè)接入組，然后