文摘

以用户为中心的网络(UCN)被认为是一种很有前途的候选人接近更多的无线链接失败的挑战(RLFs)由于超密部署小型基站(SBSs)和超高的要求吞吐量,超高可靠性和超低延迟6克系统。摘要软流动性提出了UCN分裂的控制和用户平面(C / U-plane)和共享物理细胞标识符(PCI)来实现零的目标交接失败(霍夫)概率,在透明的交接(HO)在一个细胞实现与用户配置复制和测量增强。具体来说,周围的细胞是由几个SBSs用户,其中一个锚选择SBS控制,和其他人作为传播和复制的奴隶SBSs锚SBS的配置问题。基于提出的架构,用户SBSs特殊地措施下行信道质量对细胞和建设,通过SS / PBCH块(单边带)和信道状态信息参考信号(CSI-RS),分别,然后让何氏的决定。结果表明,软流动的数量可以减少霍夫在当前系统约50%,和霍夫概率低于1% 女士和 dB。

1。介绍

无处不在的无线访问的突出特征之一six-generation(6克)的无线通信网络,所以毫微微接入点(fap)的数量会迅速成长为了解决造成的高流量的要求,越来越多的智能设备(1]。超密网络(UDNs)被认为是第五代最重要的技术之一。然而,越来越多的小细胞可能会导致频繁的交接和退化的流动性健壮性(2]。所以关键的主题提出了以用户为中心的6 g网络网络(UCN)。

哲学UCN介绍解决强干扰和频繁的交接(HO)在UDN [3- - - - - -5]。UCN突破网络中心细胞结构,从而为用户提供了毫无意义的运动设备(问题),这被认为是一种很有前途的候选人的要求超高吞吐量,超高可靠性和超低延迟6克系统(6- - - - - -8]。然而,流动性管理需要更多考虑UCN当集群合作小细胞似乎问题作为一个单独的细胞。

拟议的UCN柔软流动是为了减少无线链路失败(RLFs)由于超密部署小型基站(SBSs)和减少霍夫概率为零。通过用户配置重复和测量增强、透明HO SBSs实现组织内部建设,体育(体育)层参数的配置一套SBSs之间是透明的;因此,不需要重新配置。本文的架构UCN分裂的控制和用户平面(C / U-plane),提出了锚SBS的概念和奴隶介绍了SBS和SBS-level流动过程和具有流动过程也相应的设计。本文的主要贡献可以概括如下:(我)的架构UCN锚和奴隶SBSs提出提供透明的交接。相比5 g系统的责任每个SBSs是独立的和大致相同,在这工作,一定数量的SBS集将形成,分为锚SBSs和奴隶SBSs在交接的过程中有不同的责任和传播。锚SBS与强大的功能作为一个锚及其邻近SBSs奴隶SBSs交接(2)移动性管理程序重新设计SBS-level和具有交接。5 g系统中不同的流动过程,需要重新设计交接过程分别当奴隶问题变化SBS和锚SBS,包括SBS-level迁移过程和单元迁移过程,和透明的奴隶之间交接SBSs实现与用户配置复制和测量增强(3)UE-controlled移动性管理是应用的可伸缩性,而不是网络控制流动性管理。这是因为问题可以得到更好的了解周围的无线通信环境,和更少的测量报告是必要的(iv)仿真结果验证建议的体系结构的优越性和流动性管理程序。此外,系统参数的影响(如速度问题,BS密度,time-to-trigger,和抵消)交接,交接失败,和吞吐量进行了分析,从而为实际网络规划提供指导6 g系统

提出了一种软流动模型对UCN减少累积的数量和交接失败(霍夫)没有额外的资源占用的双重连接(DC),在多个SBSs问题周围形成一个细胞的透明的交接。仿真结果表明,更好的性能在延迟、信号管理费用,实现和减少霍夫在柔软的流动性计划提出。

剩下的论文结构如下。部分2介绍了以前的相关工作和比较方案提出了与以前的工作。部分3说明了网络体系结构和流动性管理事件。部分4描述了配方模型参与交接过程。部分5解释了新设计软流动性需要支持的程序。和流动过程中详细介绍了部分6。数值结果和解释部分所示7。最后,部分8本文总结道。

2。相关的工作

考虑到BSs的密集部署,4,9,10从理论上分析回归性能。信道衰落的负面影响和交接的开销在UDN流动性能分析(9,10),分别。贫困流动下的性能密集SBSs UCN架构的部署和性能确认(4,9没有特定的网络架构设计)通过理论结果。何管理策略提出了(11- - - - - -14)减少HO和霍夫在UDN频谱资源的成本(11)或高计算复杂度(12- - - - - -14],它缺乏的可能性。具体的流动对UCN需要设计实现方案。

最近的研究调查与合作形成SBSs流动性能,表明,何氏可靠性提高。提出了一种软HO计划(15)与直流胞棱用户,使快速复制控制消息。然而,流动性的改善是以牺牲更多的每一对serving-target细胞之间的信号管理费用。此外,当地anchor-based直流应用在UCN [5),达到显著降低霍夫率不增加控制开销。通过同步SBSs在同一集群的多个建设,所选锚SBS将管理集群内的HO,只需要一些程序。然而,直流的SBSs将占用额外的资源,降低资源利用率,并导致更频繁的HO事件由于额外的传输链路的鲁棒性。如何设计一个信令开销低移动性管理方案在UCN仍然是一个开放的问题。

将是有用的概括anchor-based架构和配置的方法复制在UCN流动性增强。然而,在UCN,测量SBSs和细胞应该是杰出的16]。尤其是SBS-level具有测量和决策是实现信道状态信息参考信号(CSI-RS)和SS / PBCH块(单边带),分别。

3所示。网络体系结构软流动性增强

UCN网络让用户觉得总是跟随它,和网络智能识别用户的无线通信环境,然后灵活地组织所需的细胞组和资源为用户服务。启发,UCN架构支持软流动性提出了在这一节中,实现透明的交接。

3.1。网络体系结构

在本节中,UCN的架构与控制和用户的分割平面(C / U-plane)介绍,如图1,这自然支持柔软流动的透明交接的特点(16]。周围几个SBSs用户形成一个细胞覆盖以用户为中心。锚C-plane SBS被选中,在某种程度上是一个网关系统的终端之间的信号和数据平面SBSs奴隶SBS(条款)和其他建设核心网络。SBSs在细胞的数量设定的网络运营商,与SBS的最大负载能力在细胞中被选中作为锚SBS因为锚SBS预计更高的容量。用户提供周围的其他SBSs U-plane奴隶SBSs。

3.2。协议栈

U-plane协议栈的设计为两层UCN 3 c应用架构,如图2,锚SBS和奴隶SBSs份额的协议数据单元(PDU)的数据包数据融合协议(PDCP)层,而无线链路控制(RLC)和介质访问控制(MAC)是独立的如上所述。与CSI-RS下行测量结果,可以选择适当的SBS传输动态。

另一方面,一个奴隶SBSs提供数据服务的问题作为传输节点和RLC, MAC层和物理层的奴隶SBS和锚SBS是独立的。所以,当服务传输节点变化,终端只需要配置的参数RLC和MAC层。

3.3。移动性管理软流动性

在建议的体系结构下,流动性管理活动应重新设计软流动性。如图1,有一个用户的移动轨迹和3类型的例子包括移动性管理事件。(我)初始化。一开始,问题是初的轨迹;然后,SBS与SBSs在用户之间的最大负载能力建设选择锚SBS,然后,选择一定数量SBSs奴隶SBSs,初和锚SBS提供数据服务,因为它提供了最大参考信号接收功率(RSRP)奴隶SBSs之一。(2)SBS-Level交接。SBS-level交接时触发RSRP从另一个SBS比SBS由于服务用户的运动和SBS的奴隶SBSs集。(3)具有交接随着问题,成为了锚SBS远离。当SBSs在当前单元格的信号从建设无法满足A3进入条件,具有回归是必要的。

提出软流动模型旨在实现透明HO和毫无意义的运动对于移动用户。重复问题配置,奴隶SBSs共享物理细胞标识符(PCI)锚SBS在相同的细胞,这是毫无意义的改变细胞为用户当奴隶SBS在同一个细胞变化。

4所示。制定模型

本节提出了形式化模型软流动性交接(HO),信号干扰和噪声比(SINR),吞吐量,频谱效率(SE)、交接失败(霍夫)。

4.1。何模型

如上示意,几个SBSs和附近的SBS问题形成奴隶SBS和锚SBS服务问题,和柔软的迁移方案与传统方案在当前的系统不同。一种新颖的方案软移动架构是在本节讨论。

问题需要选择一个目标SBS SBS-level流动性和目标SBS的靶细胞具有流动性。类似事件A3 (17),何氏决策应该考虑RSRP和制作如果以下条件满足。 在哪里 表示SBS-individual或cell-individual参数,和是隔壁的测量RSRPs SBS(或细胞)和服务SBS(或细胞),分别是抵消,是time-to-trigger (TTT)。值得注意的是,只是从奴隶SBS在细胞中以达到毫无意义的运动。

类似于5 g系统,偏移量以及TTT旨在改善流动性的鲁棒性和减少不必要的交接和乒乓球(PP)的效果。同时,配置的抵消和到达目标时间不应太大,可能导致不能及时交接引发和导致RLF之后。

4.2。模型SINR、吞吐量和SE

邻居的RSRP SBS定期测量,为了及时交接做决定。一个通用路径loss-plus-fading模型是用来描述接收到的信号功率。所以RSRP收到的问题从SBS是由 在哪里表示SBS的传播力量在子通道 , 表示pathloss获得这只取决于距离问题和SBS之间 ,和是乘法通道增益的时间吗建模多径衰落效应。

尽管奴隶SBSs逻辑服务问题,带宽是奴隶SBS中重用为了实现高频谱效率。所以的问题仍会干扰其他奴隶SBS。然后,相应的SINR的问题这与SBS可以计算为 在哪里 表示接收到的信号的问题为奴隶SBS的子通道 , 表示接收到的干扰问题从其他SBS子通道 ,和是白噪声功率。

通过使用(3)和香农容量理论,实现数据的问题在子通道显示如下: 在哪里SINR的问题吗在子通道计算(4),子通道的带宽吗 。因此,问题的本身计算如下: 在哪里总带宽分配问题 。之后,平均频谱效率在所有的子通道,我们可以得到问题的本身 。

4.3。模型霍夫

SINR可以评估链路质量,所以它可以用来判断霍夫。根据第三代合作伙伴计划(3 gpp)规范,状态2中的交接失败模型可以概括如下:(我)交接后的链接质量变得更糟因为触发用户的移动,和SINR减少在同一时间(2)当SINR低于某一阈值,也就是说,在到达目标时间,交接失败造成

霍夫模型可以表达的 触发移交在哪里 ,和是到达目标时间。

5。设计软流动

鉴于上述架构,以支持程序要提出来以后,我们引入了一些特殊的设计软流动性。在本节中,我们解释详细设计的三个要点。

5.1。配置重复问题

问题的过程配置可以表示如下:(我)锚SBS转移问题静态配置和问题时间复杂度配置SBS的奴隶,奴隶SBS可以作为传输点锚SBS的问题的观点。这是因为锚SBS和奴隶SBS PCI相同(2)锚SBS和奴隶SBS传输相同的L2数据冗余的问题(3)在L2 RLC层问题进行组合

5.2。测量和基准信号

为了决定目标SBS和晶格内的靶细胞,注液电池流动性,测量配置和相关信号是必要的。由于细胞密集部署SBSs组成的,集SBSs在一个细胞和邻近的细胞被测量的设置应该是不同的。问题需要获得测量结果通过测量候选人细胞和候选人SBSs在每个单元包括多个SBSs共享一个共同的细胞ID(见图3)。

提出软流动模型,下行测量可以分为两种类型:(我)SBS-Level测量。下行信道质量问题措施通过CSI-RS和后报告锚SBS的问题让何氏决定适当的SBS SBS-level流动性。(2)具有测量。它是基于单边带发送问题只有当SBS改为SBS的优势,服务或问题是边缘SBSs之间移动。

此外,相邻的问题传送UE-specific正交上行探测参考信号(SRS)号码,为上行信道估计可以测量任意奴隶SBSs。奴隶SBSs知情的锚SBS监控SRS然后将反馈发送到锚SBS。基于上行测量,为了处理SRS冲突,奴隶SBS选择的服务问题SRS HO之前重新配置的过程。

5.3。上行和下行信道

不同于当前系统,通道设计的关键特征描述如下:(我)增强物理下行/上行控制信道(ePDCCH / ePUCCH)应用而不是PDCCH /帧控制PUCCH上行控制(2)上行通道,anchor-assisted物理随机接入信道(开环)接管开环(3)下行信道,anchor-assisted物理广播信道申请系统信息载体

6。程序

建议的体系结构的基础上,交接管理将是不同于当前系统。作为锚SBS和奴隶SBS在拟议的架构中,存在两种类型的移动性管理相应设计,SBS-level流动过程和具有流动过程。本节给出详细的解释程序,数据中描述4和5,分别。

有两个地方可以决定改变的SBS服务问题和网络,称为UE-controlled移动性管理和网络控制流动性管理。(我)UE-controlled流动性管理的问题估计相邻的信道质量SBSs或细胞和决定流动性事件(2)SBSs决定在网络控制流动性管理、建设和启动过程基于测量反馈信息的帮助下问题

本文关注UE-controlled移动性管理的可伸缩性。当问题在相邻细胞,不仅需要具有流动性,靶细胞也是一个特定的SBS在细胞中需要确定。

6.1。SBS-Level流动过程

的关键过程SBS-level流动过程如图4。在准备阶段,何氏程序之前,这个问题必须已经有了无线资源控制与锚C-plane SBS和SBS在U-plane SBS可以是锚SBS或奴隶。的主要过程SBS-level流动过程描述如下:(我)首先,RSRPs SBSs得到定期的周边建设的问题,和问题使回归决定当条件(1)是满足和适用于一个特定的时间到达目标时间。的目标选择奴隶SBS SBSs是相同的锚SBS的控制下SBS为奴隶(2)第二,奴隶SBS服务发送一个上行格兰特(UL grant)问题定期为了获得测量报告。然后,问题发送测量报告服务奴隶SBS和锚SBS告知锚SBS SBS-level交接是必要的(3)第三,锚SBS交接的请求发送给目标奴隶SBS和交接要求确认字符(ACK)发送的目标奴隶SBS锚SBS。然后,锚SBS交接命令发送给目标奴隶SBS和问题为了准备和执行交接(iv)最后,移交执行实施,问题与目标同步奴隶SBS。之后,主持人SBS通知服务奴隶SBS释放资源

重要的是要注意,与当前系统的交接过程相比,主要的差异SBS-level移动性管理软流动可以概括如下:(我)下面是SBSs同一细胞内共享的建设,而CSI-RS模式用于下行测量和目标SBS的选择(2)问题让何氏决定,达到更好的灵活性比当前系统通过选择最优SBS基于以用户为中心的决定(3)的RSRP SBSs,负载条件SBSs,上下文信息的问题可以考虑HO UE-controlled流动下的决定

6.2。具有流动过程

当问题转移到细胞的边缘,和当前单元格的信号从SBSs无法满足A3进入条件,具有流动性从当前细胞到另一个将被执行。锚SBS将触发下行测量,我们会寻找新的细胞与SBS提供高质量的持续服务。的主要过程具有流动过程描述如下:(我)首先,RSRP SBSs得到定期的周边建设的问题,和问题使回归决定当条件(1)是满足和适用于一个特定的时间到达目标时间(2)第二,奴隶SBS服务发送一个UL格兰特的问题定期为了获得测量报告。然后,问题发送测量报告原始奴隶SBS和锚SBS告知锚SBS具有交接是必要的(3)第三,锚SBS将移交请求发送到目标奴隶SBS和目标锚SBS;然后,移交请求发送ACK的目标奴隶SBS原锚锚SBS SBS和目标。然后,原锚SBS交接命令发送给目标奴隶SBS和目标锚SBS和目标锚SBS发送一个交接命令的问题(iv)最后,移交执行实施,问题与目标同步奴隶SBS和目标锚SBS。之后,目标锚SBS通知服务奴隶SBS和原始锚SBS释放资源

SBS-level之间的主要差异和具有流动过程可以总结如下:(我)SBSs当奴隶SBSs之间具有流动性将执行建设在当前细胞无法提供高质量的服务,和奴隶SBSs相邻细胞可能更适当的提供数据服务(2)具有流动性,除了基于CSI-RS SBS-level测量,一个额外的层的测量具有测量基于单边带应该连接到边缘SBSs引发的(3)问题的上下文存储在锚SBS,和额外的流动过程,如路径切换,在核心网中,执行服务锚SBS,和目标锚SBS(iv)在具有流动性的情况下,不仅U-plane数据包传输路径,而且C-plane RRC连接重新配置(v)目标SBS发送何命令的问题,而不是服务SBS更好的无线电联系

7所示。绩效评估

根据3 gpp仿真参数配置(18,19),如表所示1。假定的初始位置SBSs和问题遵循泊松过程(PPP),和随机路标(RWP)模型提出了(20.)采用模拟用户的随机运动。

SBS的规范化HO数密度如图6。因为路径切换不需要SBS-level迁移在柔软的迁移模型,何氏延迟和信号开销减少。由于额外的连接,直流方案因此导致更何号码。相比之下,何鸿燊在LTE系统的数量,具有流动性的数量达到减少约50%。

图7描述不同的到达目标时间/偏移量参数的影响在霍夫概率 。

利用香农容量理论,普通用户吞吐量和频谱效率(SE)是由(4)和(5),如图8和9,分别。SBS的SE降低密度作为利用资源块增加UE-to-SBS距离越短。平均吞吐量和平均用户SE柔软流动模型比在LTE系统和直流方案。这是因为,在柔软的流动模型中,SBS的浪费资源带来的额外连接直流方案中利用。

图10比较了规范化霍夫在柔软的流动模型与数量在LTE系统和直流方案。霍夫数量HO过程中检测到直流和计算的两个服务SBSs。结果表明,软流动模型减少了规范化霍夫计数;由于设计透明的交接。具体来说,我们可以看到显著改善软流动性最大的霍夫数量减少50%以上的LTE系统和直流计划减少45%。

图11比较了霍夫率方案与传统方案的函数问题的速度。这是显示在图11霍夫率线性增加密度问题,大约。这可以解释为,何氏率线性增加的速度问题,因此,与何氏率相应霍夫加息。更重要的是,仿真结果表明,霍夫率在我们提出的方案在不同的问题不断减少约50%速度与LTE系统。

设置低到达目标时间和更低的补偿可以降低霍夫概率;然而,另一方面,它将引入聚丙烯率高。贸易霍夫概率和PP率, dB和 女士在软流动性偏好参数配置模型。根据上面的数据,尽管霍夫概率下直流方案几乎执行一样柔软的流动性,它有一个更大的数量。

8。结论

本文提出和评估软流动模型作为解决方案来解决流动性的挑战在未来密集的网络。柔软流动旨在最小化霍夫的数量实现透明的流动性。UCN介绍消除细胞边缘,附近多个SBSs问题的单细胞的形式的问题。此外,提供可行的流动过程,问题决定和目标SBS发送何氏命令消息,而不是服务SBS。仿真结果表明,该软流动性计划减少霍夫比LTE系统上提供更好的性能。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是支持的北京自然科学基金4202048,国家自然科学基金会的资助下,中国授予61971064和61901049。