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基于图论的异构网络物理小区标识自配置与频谱分配算法研究

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基于图论的异构网络物理小区标识自配置与频谱分配算法研究

作者：高伟华南理工大学

学位级别：硕士

移动互联网的快速发展与多媒体业务迅速兴起,用户需求的数据流量与日俱增,为缓解用户需求与宏蜂窝网络容量有限及室内覆盖不高的矛盾,在宏蜂窝网络中引入不同种类的小功率基站节点,有效的解决宏蜂窝网络中存在的覆盖问题,同时提高了网... 详细信息

移动互联网的快速发展与多媒体业务迅速兴起,用户需求的数据流量与日俱增,为缓解用户需求与宏蜂窝网络容量有限及室内覆盖不高的矛盾,在宏蜂窝网络中引入不同种类的小功率基站节点,有效的解决宏蜂窝网络中存在的覆盖问题,同时提高了网络的容量与频谱效率。然而在异构网络环境下,小区种类多样化,终端用户的小区选择和切换至关重要,而物理小区标识是小区选择与切换的重要参数,与此同时异构网络中的频谱分配对整个网络的性能有着重要影响,因此对异构网络中物理小区标识自配置与频谱分配算法的研究具有重要的意义。本文主要对异构网络中Pico小区的PCI自配置算法和Femto网络频谱分配算法进行了研究。其主要工作如下:(1)研究了Macro-Pico两层异构网络中Pico小区的PCI自配置算法。考虑到目前算法仅仅满足PCI的不冲突和不混淆的基本原则,并没有追求PCI复用干扰最小化、PCI的使用个数最小化的优化目标,因此本文提出了基于PCI复用频数的贪婪算法:首先根据网络中PCI使用频数决定PCI的使用顺序,其次利用Floyd算法获得小区之间的跳数并计算每个小区的权值,然后再贪婪的复用每个PCI,减少PCI的使用个数。在此基础上,本文还提出了一种基于PCI干扰最小的贪婪算法,在避免冲突和混淆阶段,优先给小区之间距离最小的两个小区配置不同的PCI,在干扰最小化阶段借助UE测量方法,给小区配置复用干扰最小的PCI,最小化PCI的复用干扰。仿真结果表明所提算法与现有的PCI自配置相比,具有更低的冲突与混淆概率,以及更优的信号与干扰加噪声比。(2)研究了Macro-Femto两层异构网络中的频谱分配算法。考虑到目前频谱划分的现状及Femto基站的特性,利用认知无线电技术,在分布式贪婪算法的基础上,以优化频谱效率为目标提出了基于用户信号与干扰加噪声比的动态频谱分配算法,仿真结果表明该算法具有更好的系统吞吐量;然后从家庭用户实际速率需求出发,提出基于用户速率需求的动态频谱分配算法,仿真表明该算法具有更好的用户需求满足率。

关键词： LTE 异构网络物理小区标识自配置频谱分配

LTE网络物理小区标识自配置机制的研究与实现

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LTE网络物理小区标识自配置机制的研究与实现

作者：余安阳北京邮电大学

学位级别：硕士

随着移动互联网行业的兴起,移动通信网络业务也迎来了爆发式的增长。移动运营商在为消费者提供更快更优质服务的同时,也面临着网络运营成本迅速上升的问题。随着市场不断地向前发展,无线网络新技术也在飞速地发展进化中,从2G、3G到如今... 详细信息

随着移动互联网行业的兴起,移动通信网络业务也迎来了爆发式的增长。移动运营商在为消费者提供更快更优质服务的同时,也面临着网络运营成本迅速上升的问题。随着市场不断地向前发展,无线网络新技术也在飞速地发展进化中,从2G、3G到如今的LTE/4G无线网络新技术,运营商不得不投入大量的人力和物力用于建设新网络,同时维护着旧的、依然承载大量业务的网络。这样的现状导致了网络中有多个模式、多个频段的多种移动通信基站共存,这无疑加重了运营商网络运营的成本,也引起了运营商对于如何降低网络运营复杂程度和成本的思考。本文基于LTE SON(Self Organizing Networks)提出的网络自配置理论,首先对传统的物理小区标识配置的应用场景进行了研究,提出了 LTE网络物理小区自配置机制的总体设计;然后,对LTE网络的运维数据进行了分析,利用数据挖掘技术以及大量的现网路测数据,分析了网络中与物理小区标识相关的干扰因素,提出了基于决策树模型的网络干扰评估方法。最后,本文基于多目标遗传算法实现了 LTE物理小区标识自配置算法,并对算法中的关键技术,如多目标优胜集合,算法收敛加速和遗传算子设计等进行了详细的阐述。本文最后通过网络规划优化平台进行了测试,测试结果表明利用本文提出的LTE网络自配置机制,不仅可以提高部署阶段的工作效率,更可以减少网络运营过程中发生信号干扰、混淆的概率,减少网络运维的负担。

关键词： LTE网络物理小区标识数据挖掘遗传算法

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LTE小区搜索PCI验证方法研究与实现

自动化与信息工程 2022年第6期43卷 13-19页

作者：周建红张海彭剑杰创智能科技股份有限公司广东广州510535

在长期演进(LTE)无线通信系统中,用户终端与基站建立无线通信链路的前提是进行小区搜索,以获取物理小区标识(PCI)。首先,介绍小区搜索系统的组成与信号处理流程,并提出一种PCI验证方法;然后,给出PCI验证方法的现场可编程门阵列实现方案... 详细信息

在长期演进(LTE)无线通信系统中,用户终端与基站建立无线通信链路的前提是进行小区搜索,以获取物理小区标识(PCI)。首先,介绍小区搜索系统的组成与信号处理流程,并提出一种PCI验证方法;然后,给出PCI验证方法的现场可编程门阵列实现方案,并采用Verilog HDL硬件描述语言实现;最后,进行电路仿真实验。实验结果表明,该方法设计合理,能够过滤虚假PCI,保证小区搜索系统的可靠性。

关键词：小区搜索长期演进物理小区标识现场可编程门阵列

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基于遗传算法的PCI分配方案

电信科学 2016年第3期32卷 147-152页

作者：李盼星王静中国通信建设集团设计院有限公司第一分公司河北保定071000

针对传统人工PCI规划全局性差和耗时耗力的问题,提出一种基于遗传算法的PCI分配方法(GA-PCIAS),该方法考虑了PCI规划不冲突、不混淆的原则,并且通过将干扰矩阵引入适应度函数可降低规划区域内的干扰程度,某密集市区的仿真实验证明,基站... 详细信息

针对传统人工PCI规划全局性差和耗时耗力的问题,提出一种基于遗传算法的PCI分配方法(GA-PCIAS),该方法考虑了PCI规划不冲突、不混淆的原则,并且通过将干扰矩阵引入适应度函数可降低规划区域内的干扰程度,某密集市区的仿真实验证明,基站规模较小时,该算法相对于PCI顺序规划方案可有效降低规划区域的干扰程度。

关键词：物理小区标识遗传算法 LTE

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基于精细无线电地图重构的无人机定位研究

传感器与微系统 2021年第11期40卷 47-49,53页

作者：樊宽刚张小根刘汉森江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000 江西理工大学机电工程学院江西赣州341000 江西理工大学永磁磁浮技术与轨道交通研究院江西赣州341000

针对现有的忽略无线电地图的分段传播结构的问题,提出了一种基于精细无线电地图的测量多个天线的信号强度来定位无人机(UAV)的新方法。基于路径损耗和阴影衰落模型,通过分段和接收信号强度模型来重建精细结构的无线电地图。采用最大似... 详细信息

针对现有的忽略无线电地图的分段传播结构的问题,提出了一种基于精细无线电地图的测量多个天线的信号强度来定位无人机(UAV)的新方法。基于路径损耗和阴影衰落模型,通过分段和接收信号强度模型来重建精细结构的无线电地图。采用最大似然法解决多个参数估计问题,最后通过迭代聚类重建无线电地图。实验结果表明:物理小区标识(PCI)的准确度和RMSE值分别为96.92%和0.2760,参考信号接收功率(RSRP)的准确度和RMSE值分别为95.81%和1.8634。评估指标的结果表明:与KNN和SVR相比,所提方法使用10000个训练样本达到了更优的重建误差效果。

关键词：无人机无线电地图无线电-接收信号强度物理小区标识参考信号接收功率

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LTE-Advanced系统中PCI自配置仿真研究

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电信科学 2013年第7期29卷 30-36页

作者：孙成丹张洪岩魏垚李远彭木根北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室

随着异构节点的大量接入,LTE-Advanced系统日趋复杂,PCI(physical cell identification,物理小区标识)自配置作为网络运行前的关键一步,对于网络规划、网络性能的提升具有重要作用。考虑到PCI对于小区搜索和同步过程的重要性,提出了一... 详细信息

随着异构节点的大量接入,LTE-Advanced系统日趋复杂,PCI(physical cell identification,物理小区标识)自配置作为网络运行前的关键一步,对于网络规划、网络性能的提升具有重要作用。考虑到PCI对于小区搜索和同步过程的重要性,提出了一种基于最短距离—最远距离的PCI自配置算法,对PCI资源进行了合理有效的分配,有效地规避了小区同步信号干扰,提升了系统性能。系统级仿真结果表明,与经典的顺序PCI分配算法相比,本文提出的算法在扇区平均频谱效率和边缘用户频谱效率方面都有显著的提升。

关键词：自组织网络物理小区标识自配置系统级仿真

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基于分段的无人机定位研究

基于分段的无人机定位研究

作者：张小根江西理工大学

学位级别：硕士

针对当前无人机“黑飞”事件日益增多,规范无人机安全有序地飞行引起了各个地方的重视,对无人机进行定位成为了规范无人机飞行中重要的一环。由于无人机体积小飞行速度快,传统的定位方法不再适用,需依据无人机的特征研究无人机的定位。... 详细信息

针对当前无人机“黑飞”事件日益增多,规范无人机安全有序地飞行引起了各个地方的重视,对无人机进行定位成为了规范无人机飞行中重要的一环。由于无人机体积小飞行速度快,传统的定位方法不再适用,需依据无人机的特征研究无人机的定位。本文从理论和实验两个方向开展无人机定位的研究,通过天线采集无人机传播信道的信息,提取传播信道中无人机通讯信号的特征参数,通过实验分析信号参数对无人机定位的影响,构建了分段的路径损耗与阴影衰落模型,采用聚类算法对不同特征的信号聚类,最后通过采集的无人机信号重建无线电地图实现无人机定位。本文的主要研究结果如下:(1)搭建了无人机信号发射和接收平台,并在无人机传播信道中提取PCI和RSRP作为实验参数,PCI由放置的天线位置决定,RSRP随着距离的增加其值越来越小,以至于超出天线的接收范围。(2)研究了路径损耗阴影衰落及多径与距离的关系,路径损耗沿着log d线性下降,下降斜率是log d/十倍程。并基于此模型提出了分段的路径损耗与阴影衰落模型。传播信息分成更多的段,的方差将减小,则信道模型定位无人机的精度提高。通过迭代算法和拉格朗日方法将非凸问题转换成凸问题求解,从而解决了参数?的MLE问题。(3)通过经验结论发现,将无人机接收信号数据集拆分为训练集、验证集和测试集,拆分规则是按照7:3:1或者6:2:2进行拆分。针对大小不同的数据量采用不同的拆分方法,采用了简单的留出验证、K折验证和重复K折验证方法。通过仿真实验,减小模型大小、添加L1正则化、L2正则化和dropout正则化惩罚目标函数,均能够改善模型过拟合现象,尤以L2正则化效果最佳。(4)观察分析采集的传播信道中的数据,拟合了一个函数关系式。通过DC分段方法重建了无线电地图,作为参照使用KNN和SVR方法对同样的数据重建PCI和RSRP。实验结果表明,DC分段方法与KNN和SVR相比在10000个数据样本中RMSE值更小且准确度更高,从而验证DC分段方法在无人机定位的优势。(1)SVR方法的PCI和RSRP的RMSE值分别为0.6011和2.8581,通过DC分段方法,PCI的RMSE降低了54%为0.2760,RSRP的RMSE降低了35%为1.8634。(2)KNN方法的PCI和RSRP的RMSE值分别为0.3301和2.1325,通过DC分段方法,PCI的RMSE降低了16%为0.2760,RSRP的RMSE降低了13%为1.8634。

关键词：无人机分段无线电-接收信号强度物理小区标识参考信号接收功率

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TD-LTE系统的PCI规划研究与应用

TD-LTE系统的PCI规划研究与应用

作者：刘金灿北京邮电大学

学位级别：硕士

网络规划是移动通信系统建设的重要组成部分,其主要目的是在一定的规划区内,使用现有资源对网络建设进行整体统筹,最大限度的提升网络覆盖范围和系统容量,并且为用户提供最优质的服务。另外,网络规划对后期的网络扩容、设备运维、软硬... 详细信息

网络规划是移动通信系统建设的重要组成部分,其主要目的是在一定的规划区内,使用现有资源对网络建设进行整体统筹,最大限度的提升网络覆盖范围和系统容量,并且为用户提供最优质的服务。另外,网络规划对后期的网络扩容、设备运维、软硬件升级等也有重要影响。 TD-LTE移动通信技术是由我国主导的准4G技术,它结合了LTE标准中关键技术与TDD双工技术的优势,能够有效提高频带利用率与系统容量。本文研究的物理小区标识(Physical Cell Identity,PCI)是TD-LTE网络规划中重要的无线配置参数,是终端用来识别小区的唯一标识。小区间的PCI干扰是终端进行小区接入与切换的重要参数指标,对小区覆盖和小区吞吐量都有着重要影响。在现在的TD-LTE系统建设中,PCI规划主要依靠工作人员通过测量工具或经验来现场人工调试,耗费大量人力、物力,而且不能及时应对网络变化。在SON技术规范中,也提到了PCI的自优化与自配置,但是只考虑了PCI冲突和混淆两种情况,并不能最大程度降低小区间的PCI干扰。针对上述问题,本论文首先全面分析了TD-LTE系统中与PCI规划相关的因素,总结提出了PCI规划应该遵守的原理和准则;然后在此基础之上,引进蚁群算法为网络的PCI分配求最优解,并针对PCI规划的特点对原有的蚁群模型做适当的修改,最终形成了PCI规划算法;最后,本文采用TD-LTE网络规划仿真软件,对本文提出的规划算法进行性能验证,仿真结果表明,该算法能有效降低小区间PCI干扰,提高小区边缘地区的信噪比,从而提升用户的接入成功率与小区边缘的吞吐量,同时在小区平均吞吐量方面也有一定程度的改善。

关键词： TD-LTE 网络规划物理小区标识蚁群算法

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TDD-LTE SON的设计与实现

TDD-LTE SON的设计与实现

作者：郝思卓北京邮电大学

学位级别：硕士

LTE作为新一代的无线接入系统可以提供更高的带宽、更大的系统容量和更低的业务时延。SON是在LTE的网络的标准化阶段由移动运营商主导提出的概念,其主要思路是实现无线网络的一些自主功能,减少人工参与,降低运营成本。3GPP也将SON特性... 详细信息

LTE作为新一代的无线接入系统可以提供更高的带宽、更大的系统容量和更低的业务时延。SON是在LTE的网络的标准化阶段由移动运营商主导提出的概念,其主要思路是实现无线网络的一些自主功能,减少人工参与,降低运营成本。3GPP也将SON特性纳入研究范围,并开始对某些特性制定基本架构体系和需求,但是具体的实现方案尚处于初期研究阶段。本文根据"TD-LTE技术试验系统设备规范”和目前3GPP有关SON功能的协议已有内容需求进行分析整理。通过将SON功能划分为三大部分,分别为自建立过程、ANR(自动邻区关系)、PCI(物理小区标识)来探讨TDD-LTE SON的设计与实现。文中将依次对自建立过程、自动邻区关系整理功能和PCI自动配置功能三部分内容进行分析,从功能入手开始需求分析,根据需求确定设计方案,根据设计方案整理出管理站与设备间交互的正常流程及异常流程,同时对每个部分存在的关键技术进行分析。提出一套基于TDD-LTE设备可行的SON功能设计方案。

关键词：长期演进自组织网络自动邻区关系物理小区标识