论文总字数：24988字

摘 要

随着4G技术的来临与发展，人们对于5G技术有着更高的要求和期望。在获得传输速率快，传输信息量大等优点时，超密集网络下的层内层间互相干扰，边缘地区接收信号能力差，消耗资源量大等问题随之出现。回传网络是我们可以通过研究相关优化技术从而提升性能的一个关键点。本文采用了多层次树状拓扑网络结构的系统模型，即在蜂窝网络中，在最终接收节点传输信息到达相关节点的链路中，加入多个移动节点，这样功率可以通过多条链路到达目的地。我们先对传统注水算法做研究，并找出回传网络的传输速率未能达到最高值的限制条件，从而找到一种优化后的基于负载反馈的经过多次迭代的注水算法。通过对比两种算法此优化算法的传输速率的变化以及传输链路的频谱效率的变化，既可以提高回传网络的传输速率，同时也可以达到节能的作用。算法的优化可以解决部分5G技术中出现的问题，我们还需要分析各种问题出现的原因以及研究其他的相关算法，从而对于超密集网络中的回传网络做进一步的优化技术研究。

关键词：5G技术；蜂窝网络；超密集网络；回传网络；注水算法；优化技术

The research of technology on backhaul network optimization of ultra dense network

04012606 Liu Yue

Supervised by Pan Zhiwen

Abstract

With the development of 4G technology, we have higher requirements and expectations for 5G technology. The 5G technology has the next advantages: fast transmission speed and large amount of transmission information. But in the ultra dense network, there has the mutual interference in the layer and interlayer. It is difficult to receive signal in the marginal area. We also need to save resources and so on. Studying related optimization techniques on backhaul network is a key point of improving the performance of the 5G technology. In this paper, the system model is the multi hierarchical tree topology network structure. In the cellular networks, insert middle nodes in the link between base station and end node. Power can reach the destination via multiple links. We study the traditional water filling algorithm and find out the limiting condition on the backhaul network. The transmission rate can’t reach the biggest one. We find an optimized iterative water filling algorithm. Through comparison of the two algorithms the optimal change of the transmission rate of the algorithm and the spectral efficiency of the transmission link. It can not only improve the backhaul network transmission rate, but also can achieve the energy-saving effect. Optimization algorithm can solve part of the problems appeared in the 5G technology, we also need to analysis various causes of problems and research other related algorithms, in order to do further research on the optimizing techniques.

Key words: 5G technology; cellular network; ultra dense network; backhaul network; water filling algorithm; optimization technology

目 录

摘 要 III

Abstract V

目 录 VII

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2相关技术研究 2

1.2.1超密集网络 2

1.2.2蜂窝网络 2

1.2.3回传网络 4

1.3本文工作和章节安排 5

第二章 回传网络中相关算法 7

2.1引言 7

2.2回传网络算法研究现状 7

2.2.1相关优化技术研究 7

2.2.2注水算法 10

第三章 超密集网络中回传网络的传统注水算法研究 13

3.1引言 13

3.2系统模型 14

3.3传统注水算法 14

3.4仿真结果与分析 17

3.5本章总结 19

第四章 依据负载反馈所得注水算法的优化研究 21

4.1引言 21

4.2系统模型与算法阐述 21

4.2.1 系统模型 21

4.2.2算法阐述-负载反馈 21

4.2.3算法阐述-注水水平线 23

4.3仿真结果 26

4.4本章总结 28

第五章 总结与展望 29

5.1全文总结 29

5. 2后续工作 30

参考文献 31

致 谢 33

第一章 绪论

1.1引言

现如今4G技术已经应用于我们的生活当中，我们体会到了4G技术网络运行速度快，传输信息量大优点，那么对于超越4G技术的5G技术我们有着更大的期待，5G技术的发展会给我们的通信技术和网络发展带来巨大的变化。5G技术在细线4G技术的一些基本的目标和要求的基础上，它还需要提升系统的容量，提高数据的运行速率，减少延迟，为移动用户提供更好的服务质量。因此5G技术需要更高的设备，传输信道，等的硬件支持，也需要新型网络架构，OFDM，MIMO技术等技术的优化，对蜂窝网络，回传网络等的研究优化等这些技术的软件支持。当然本文主要讲的是回传网络的优化技术的研究，回传网络是5G技术中的一个巨大挑战，它为我们的移动通信的研究打开一条新的研究思路的同时也会带来各式各样的由于技术不成熟导致的问题，因此需要我们对其进行优化研究，从而提升5G技术信息传输的有关性能^[1]-[3]。

下图是5G网络的架构图^[4]，从图中我们看出第五代移动通信网络主要是由几部分组成，整个5G网络架构非常复杂，我们可以看到在用户与基站之间由无线接入网连接，我们主要研究的是超密集网络部分的问题，由图中可以看出超密集网络传输信息到蜂窝网络部分为下行链路，需要经过有线接入网络；在蜂窝网络传输信息到超密集网络或是超密集网络传输信息到核心网络需要上行链路的回传网络。回传网络作为第五代移动通信技术中的重要研究部分，它存在巨大挑战的同时也存在着机遇，我们克服能源消耗大，传输链路间互相干扰，传输信息不均衡等问题后，我们的5G技术可以有一个巨大的技术飞跃。

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