面向5G的M2M通信中能效優(yōu)先的無(wú)線資源管理的研究.pdf

1、當(dāng)今越來(lái)越多的機(jī)器對(duì)機(jī)器(Machine to Machine，M2M)通信開(kāi)始逐漸取代人對(duì)人通信(Human to Human，H2H)為主的通信方式。爆發(fā)式增長(zhǎng)的機(jī)器類通信終端(Machine Type Communication Device，MTCD)加劇了昂貴的授權(quán)頻譜資源的擁擠狀況，因此探求非授權(quán)頻段的使用是有效緩解頻譜資源緊張的重要手段之一。另外，大量H2H與M2M共存的通信場(chǎng)景勢(shì)必造成巨大能耗，為倡導(dǎo)綠色通信理念，優(yōu)化網(wǎng)

2、絡(luò)的能量效率對(duì)可持續(xù)發(fā)展是非常有益的一項(xiàng)措施。
　　本文針對(duì)部署于5GHz非授權(quán)頻段的可接入兩種網(wǎng)絡(luò)的MTCD主要做了以下三方面的研究，包括非授權(quán)頻段LTE-U（LTE in Unlicensed Spectrum）與Wi-Fi異系統(tǒng)共存的可行性研究，M2M通信場(chǎng)景中網(wǎng)絡(luò)總能量效率最大化的無(wú)線資源分配的研究，以及適用于M2M通信場(chǎng)景中單個(gè)用戶的非連續(xù)接收(Discontinuous Reception，DRX)節(jié)能機(jī)制的研究。主要

3、內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　首先，對(duì)將LTE-U部署到5GHz非授權(quán)頻段與Wi-Fi共存進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明，分別闡述兩種無(wú)線通信技術(shù)之間的差異，并概述兩種主要的異系統(tǒng)共存機(jī)制。用大量實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)有效驗(yàn)證了LTE-U相比于Wi-Fi技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，充分說(shuō)明了LTE-U部署到非授權(quán)頻段的優(yōu)勢(shì)。另外，對(duì)于異系統(tǒng)間共存機(jī)制，本文給出了在Duty Cycle方法下的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)。結(jié)果表明兩系統(tǒng)在有效的共存機(jī)制下可以做到公平友好共存，且同站址的LTE-U

4、與Wi-Fi分別與另外一Wi-Fi共存時(shí)，異系統(tǒng)間共存的性能比Wi-Fi同系統(tǒng)共存的性能還要好。
　　其次，由于LTE-U與Wi-Fi共存的5GHz非授權(quán)頻段頻譜資源豐富，十分適合部署終端數(shù)目眾多的機(jī)器類通信設(shè)備，因此本文考慮將M2M通信部署至無(wú)線資源更為豐富且成本更低的非授權(quán)頻段。因此本文在Duty Cycle的異系統(tǒng)間共存機(jī)制下，以最大化系統(tǒng)能量效率為目標(biāo)，建立起合理的數(shù)學(xué)模型;另外結(jié)合M2M通信設(shè)備種類眾多、QoS需求眾多以

5、及對(duì)時(shí)延不敏感等特點(diǎn)，以單個(gè)用戶最大時(shí)延和最小速率作為限制條件，采用兩層迭代算法求得合理的最優(yōu)頻率和功率分配方案，使得總體網(wǎng)絡(luò)能量效率最優(yōu)。
　　最后，本文從終端節(jié)能的角度對(duì)單個(gè)MTCD的運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行研究。針對(duì)MTCD接入網(wǎng)絡(luò)的周期固定、對(duì)時(shí)延容忍度高的特點(diǎn)，將LTE中的DRX機(jī)制進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。通過(guò)設(shè)置多個(gè)DRX周期時(shí)長(zhǎng)分組，從而最大限度適配多種類的MTCD。通過(guò)設(shè)置“返回標(biāo)識(shí)”對(duì)MTCD進(jìn)行分組;另外采用空閑態(tài)DRX機(jī)制最大程度