基于干扰贡献比的密集异构网络小小区开关算法

小小区密集部署的异构网络是5G系统提升网络容量与数据速率的最有效的关键技术之一.随着小小区的大量部署,小小区之间的同频干扰以及小小区基站（Small Cell Base Stations,SeNBs）的能耗问题愈发显著.为提高SeNBs能效并降低小小区间的同频干扰,提出一种基于干扰贡献比（Interference Contribution Ratio,ICR）的小小区开关算法,可以仅通过较少的用户设备（User Equipment,UE）信息反馈量与测量过程实现有效的小小区开关操作.仿真表明,所提算法在保持较低的小小区业务损失量的前提下,能有效地降低小小区之间的同频干扰,提高网络总速率与SeNBs能效.     

异构无线网络中边缘用户小区选择算法

在异构网络中,部署多种小功率基站,会出现大量的“小区边缘区域”,边缘用户的性能会受到影响。为此,提出了一种边缘用户小区选择算法,通过发送端进行预编码抑制干扰,提高用户接收到的信干噪比。根据小区当前用户数,动态地调整给微小区边缘用户参考接收信号添加的偏置值,避免边缘用户接入用户数过多的拥堵小区。仿真结果表明,该算法与参考算法相比,能够有效降低宏小区负载,平衡不同微小区间负载,提高轻载微小区的网络吞吐量和资源利用率。     

面向5G mMTC的data-only竞争式免调度接入

基于参考信号的竞争式免调度接入,参考信号的碰撞会限制其性能。考虑了一种基于纯数据（data-only）的竞争式免调度接入方案,其盲检测接收机充分利用数据本身的特点来实现多用户检测,避免了参考信号的碰撞难题以及资源开销,因而可取得高得多的业务负载。另一方面,高负载接入性能还受限于小区间干扰。data-only 接入信号不包含小区级处理,每个小区基站的盲检测接收机会对所有接收到的用户信号,包括靠近本区的邻区用户信号,进行解调译码和干扰消除。这实质上实施了小区间干扰消除,因而能明显减少邻区的强干扰,进而提升系统的负载。而且data-only盲检测接收机实现小区间干扰消除并不用增加很多额外的复杂度,这是传统小区间干扰消除方法所不具备的优点。     

基于实际城区场景的TD-LTE异构网络性能研究

本文对密集城区环境下的实际TD-LTE网络部署进行了研究.通过系统级仿真对宏小区/微小区、宏小区/家庭基站小区、宏小区/微小区/家庭基站小区3种异构网络的下行系统性能进行研究,并与单一宏小区的网络部署场景进行了比较.对实际城区环境下的信号传播损耗模型和用户分布进行了三维空间建模.通过比较4种不同TD-LTE网络部署方案下,位于不同楼层高度室内用户的性能,得出异构网络中不同小区(宏小区、微小区和家庭基站小区)的覆盖和容量特性.     

如何破解4G+区域多频协同覆盖难题

FDD LTE是目前中国电信高速数据业务承载的主要网络,由于数据业务的快速发展和用户黏性快速增长,网络的深度覆盖要求也越来越高.由于室分与室外站点采用的是1.8G和2.1G不同频段,也带来了异频重选及切换的问题,合理地设置异频重选、切换策略,有助于提升网络的覆盖能力,提升用户感知.本文总结出3个典型异频组网场景的规范参数设置,在避免室外异频小区间乒乓切换的同时,确保用户进入室内及时占用室内信号.     

TD-LTE网络上行CoMP方案研究与外场试验

TD-LTE采用同频组网,使得小区间干扰成为限制网络容量提升的主要瓶颈之一。TD-LTE规模试验的测试数据表明,终端有超过70%的概率会同时检测到多个小区的信号。多小区协作(CoMP)技术通过相邻多个小区对信号进行联合处理,可有效降低小区间干扰。介绍了几种上行CoMP的实现方案及仿真性能,并重点介绍在TD-LTE试验网络中开展上行CoMP外场试验的情况。测试结果表明,通过上行CoMP可将小区边缘用户上行吞吐率提升50%~100%,显著改善了用户体验。     

大规模MIMO系统中联合用户分组和联盟博弈的动态导频分配方案

大量研究表明,大规模MIMO系统中的小区边缘用户比中心用户更易遭受导频污染的影响。因此,该文提出一种联合用户分组和联盟博弈(JUG-AG)的动态导频分配方案来减轻系统导频污染。根据用户信号强度将所有用户分为A,B两组,把接收基站信号强度弱的小区边缘用户记为A组,剩余用户则为B组。A组用户使用相互正交的导频,B组用户则借助联盟博弈来重复使用剩余的正交导频。在B组用户的联盟博弈中,用户被分成若干个互不相交的用户子联盟,属于不同子联盟的用户分配不同的相互正交导频序列,而属于同一子联盟中的用户使用相同的导频序列。与已有的导频分配方案相比,该文提出的JUG-AG方案更灵活,可以用于所有用户随机分布的场景。而且,该算法通过循环搜索可以获得整体最优解。仿真结果表明JUG-AG方案能够有效降低上行链路中用户信号检测的平均均方根误差(RMSE),而且可以提高用户的平均服务速率。     

5G超密集组网感知提升研究与应用

当前大型场馆公共设施等toC场景和企业园区等toB场景日益增多,该类场景存在用户数庞大、业务种类众多、业务流量超高和用户调度受限等特点,其通信保障需重点考虑在保证用户接入网络的前提下确保用户使用感知。本文提出密集场景下分布式D-MIMO组网方案,在满足小区最大容纳用户数的前提下,最大限度使用基于小区合并的D-MIMO策略,保证单位面积的吞吐量随着站点数的增加而稳步增涨。经验证,该方案部署后很大程度上降低了小区间干扰,提升了业务速率,肯定了该方案对超密集场景5G无线网络感知的巨大增益,可应对后续此类场景的无线网络感知优化提升。     

基于正六边形的无线传感器网络边界部署技术研究

如何有效地部署节点是传感器网络系统设计中首要考虑的问题,它直接影响网络的性能和寿命.目前节点部署环境考虑无限空间或规则区域,但是实际部署环境如战场、森林检测等是有边界且边界形状不一的环境.文中提出了一种低能耗的无线传感器边界节点部署方案,并命名为V-HART方案.一方面方案基于六边形网格的配置策略,减少中心节点数量;另一方面方案将边界节点放置在六边形中垂线处的二维监测区域,节点数量减少,能耗降低.仿真结果显示,相比于凸边形区域节点部署,V-HART使用的节点少,具有能耗小、可靠性高和使用节点少等优点.     

聚合干扰下小小区网络的协作传输方案及性能分析

该文针对聚合干扰下小小区网络协作传输的场景,分析了宏小区基站的物理位置服从泊松分布,且多用户预编码采用线性预编码时用户端的性能。通过基于概率密度函数的性能分析法,推导出小小区网络协作传输的中断概率、容量以及误符号率的闭合表达式,结果表明由于聚合干扰的存在,仅仅依靠小小区网络基站天线数的增加并不能持续提高用户端的性能。进一步,针对小小区网络中用户的接入问题,提出了一种基于能效最大化的用户接入方案,并对所提方案进行了性能分析和仿真验证,从结果可以看到所提小小区网络用户接入方案在提高系统能效方面要优于其他接入方案,仿真结果验证了基于能效最大化的接入方案的优越性,并验证了本文理论分析的正确性。      

Modeling and Cost Analysis of an Improved Movement-Based Location Update Scheme in Wireless Communication Networks

A movement based location update (MBLU) scheme is an LU scheme, under which a user equipment (UE) performs an LU when the number of cells crossed by the UE reaches a movement threshold. The MBLU scheme suffers from ping-pong LU effect. The ping-pong LU effect arises when the UE that moves repetitively between two adjacent cells performs LUs in the same way as in the case of straight movement. To tackle the ping-pong LU effect encountered by the original MBLU (OMBLU) scheme, an improved MBLU (IMBLU) scheme was proposed in the literature. Under the IMBLU scheme, the UE performs an LU when the number of different cells, rather than the number of cells, visited by the UE reaches the movement threshold. In this paper we develop an embedded Markov chain model to calculate the signaling cost of the IMBLU scheme. We derive analytical formulas for the signaling cost, whose accuracy is tested through simulation. It is observed from a numerical study based on these formulas that 1) the signaling cost is a downward convex function of the movement threshold, implying the existence of an optimal movement threshold that can minimize the signaling cost, and that 2) the reduction in the signaling cost achieved by the IMBLU scheme relative to the OMBLU scheme is more prominent in the case of stronger repetitiveness in the UE movement. The model developed and the formulas derived in this paper can guide the implementation of the IMBLU scheme in wireless communication networks.     

Energy efficiency based joint cell selection and power allocation scheme for HetNets

Heterogeneous networks (HetNets) composed of overlapped cells with different sizes are expected to improve the transmission performance of data service significantly. User equipments (UEs) in the overlapped area of multiple cells might be able to access various base stations (BSs) of the cells, resulting in various transmission performances due to cell heterogeneity. Hence, designing optimal cell selection scheme is of particular importance for it may affect user quality of service (QoS) and network performance significantly. In this paper, we jointly consider cell selection and transmit power allocation problem in a HetNet consisting of multiple cells. For a single UE case, we formulate the energy efficiency of the UE, and propose an energy efficient optimization scheme which selects the optimal cell corresponding to the maximum energy efficiency of the UE. The problem is then extended to multiple UEs case. To achieve joint performance optimization of all the UEs, we formulate an optimization problem with the objective of maximizing the sum energy efficiency of UEs subject to QoS and power constraints. The formulated nonlinear fractional optimization problem is equivalently transformed into two subproblems, i.e., power allocation subproblem of each UE-cell pair, and cell selection subproblem of UEs. The two subproblems are solved respectively through applying Lagrange dual method and Kuhn–Munkres (K-M) algorithm. Numerical results demonstrate the efficiency of the proposed algorithm.     

3GPP对异构网络移动性优化技术的研究进展

随着异构网络技术的快速发展,移动通信技术将迎来大的变革,3GPP也把对异构网络的相关研究和标准制定做为重点工作之一。本文介绍了3GPP在R11阶段对异构网络移动性能的研究和所提出的异频低功率小区探测优化技术。     

基于上行时隙的新型信号检测方法研究

本文利用通信系统具有上下行时隙的特点,根据基站和用户终端发射功率的不同,提出了基于上行时隙的能量检测算法。在非授权用户系统的认知节点进行在线能量检测时,容易受到系统自身发射信号的干扰。为了减轻该影响,本文基于上行时隙进行能量检测,这样认知节点所受干扰主要来源于系统的用户终端,其带来的干扰相对较小。文中选取了TD-LTE系统作为非授权用户、雷达系统作为授权用户的认知系统开展研究,并通过MATLAB仿真证明了基于上行时隙的能量检测算法的可行性。     

软件定义小蜂窝网络中平衡调度缓存方案

在软件定义小蜂窝网络(Software-defined Small Cell Network, SDCN)中,面对小蜂窝间的干扰问题,现有基于编码和协作的缓存资源管理方案均未结合网络拓扑进行研究,也未考虑用户设备(User Equipment, UE)的接收缓存数,使得资源分配依旧面临不平衡的严峻挑战。针对上述问题,基于SDCN中的拓扑管理功能,运用贪婪算法以是否存在重叠干扰为判定条件对小基站(Small Base Station, SBS)进行划分。此外,以平衡UE接收编码缓存数量为目标,建立平衡调度缓存模型来调节不同区域SBS的分发时间,并借助二分搜索算法寻找其最优解。最后,通过设计自适应编码缓存策略,以应对网络负载的变化。仿真结果表明,所提方案在平衡资源分配与自适应方面性能优势明显,节约了网络资源,增加了网络的吞吐量。     

D2D辅助的窄带物联网中能耗和传输成功率的最优折中

在设备到设备(D2D)通信辅助的窄带物联网(NB-IoT)中,为了尽可能提高传输成功率,D2D接收端需要预留较多的通信时隙(可以允许多次重传)。然而,这显著地增加了用户设备(UE)的能耗,特别是在信道条件较差或者相邻D2D链路干扰较严重的情况下。该文基于中继和能耗模型构造了一个传输成功率和能耗折中的优化问题,进而提出一个基于二分法的通信时隙最优配置算法。数值结果表明较多的预留时隙数量极大地增加了UE的能耗,但是不会显著提高传输成功率,与多中继传输、随机中继传输和100%成功传输等其他算法相比,该文提出的预留时隙最优配置算法获得了最小的能耗和几乎最大的传输成功率(只比100%成功传输方案低)。     

3GPP对小基站优化技术的最新研究进展

随着小基站技术的快速发展,移动通信技术将迎来重大变革。但随着基站密度的提高,目前主要针对同构网络设计的部分技术方案并不完全适用。为了解决小基站部署所带来的挑战并提高其在容量提升方面所带来的增益,3GPP也把相关研究和标准制定做为重点工作之一。文章介绍了3GPP在小基站相关优化技术方面的研究进展和所提出的双连接技术与异频低功率小区探测优化技术。     

IaaS 环境下改进能源效率和网络性能的虚拟机放置方法简

现在的虚拟机放置研究大多集中在物理服务器能源能耗或网络设备能耗的优化,然而随着这些资源的过度聚合,有可能会带来应用性能的下降。提出了一种虚拟机放置方案,主要有2个目的：最小化激活物理机和网络设备的个数来减少数据中心能源消耗;最小化最大链路利用率来改善网络性能。此方案在优化网络性能的同时,减少物理服务器和网络设备的能耗,使得能源效率与网络性能达到平衡。设计了一种新的二阶段启发式算法来求解,首先,利用基于最小割的层次聚类算法与最佳适应算法相结合来优化能源效率,然后,利用局部搜索算法再次优化虚拟机位置来最小化最大链路利用率。仿真实验结果表明,所提方案取得了良好的效果。     

Impact of mobile instant messaging applications on signaling load and UE energy consumption

Mobile Instant Messaging (MIM) applications transmit not only user-triggered messages (UTMs), but also keep-alive messages (KAMs) via radio access network, which induces heavy burden in control plane channel and wastes user equipment (UE) energy consumption. In this paper, we deduce the joint distribution of KAM period and UTM mean interval from the MIM application traffic characteristics. Correlating the joint distribution with radio resource control (RRC) state machine in LTE networks, we derive two analytical expressions for the control plane signaling load and UE energy consumption respectively. Then, the variation of signaling load and energy usage is demonstrated with different settings of RRC release timer, KAM period and UTM mean interval. The analysis indicates that KAM period is the upper bound of RRC release timer when reducing the signaling load. Besides, five times of UTM mean interval is the upper bound of KAM period when reducing the UE energy consumption and signaling load. These results can guide both network operators and MIM application developers to properly set control parameters for balancing the signaling load and UE energy consumption.

     

A Load-aware Scheme for Providing Heterogeneous Multimedia Broadcast/Multicast Service (Het-MBMS)

As the utilization efficiency of network resource arouse the interests of researchers, Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) with its inherent nature brings mobile wireless communications enter a new era. On the other hand, Next Generation Wireless Network (NGWN) trends to integrate multiple Radio Access Technologies (RATs) to optimize the overall network performance. In case, handover performance becomes a vital indicator of mobility experience of User Equipment (UE). Contrast to conventional vertical handover, the problem we facing is how to seamlessly handover for MBMS to provide heterogeneous MBMS (Het-MBMS). In order to address this problem, this paper proposes a new functional entity called Media Independent Broadcast Multicast Service Center (MIBM-SC), by the extensions and enhancements of Broadcast/Multicast-Service Center (BM-SC) and Media Independent Information Service (MIIS). Additionally, a network selection and a cell transmission mode selection schemes are proposed. Both schemes are based on a load-aware network capacity estimation algorithm to select the best target network and the best cell transmission mode. NS-2 based simulation validates that the proposed scheme enables to provide Het-MBMS and it improves the handover performance in terms of packet loss rate, throughput, handover delay, cell load, and bandwidth usage and Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR). Meanwhile, the total consumption of downlink power is reduced.