无线异构EH蜂窝网络中的移动台关联技术研究

摘要

异构蜂窝网络是无线与移动通信的研究热点。相比于传统蜂窝网络，异构蜂窝网络通过密集部署小型基站，不仅可以增加无线资源，提升系统容量，还可以将宏基站的一部分业务转移到小型基站，从而缓解了宏基站的业务负载，提升了系统性能。由于传统蜂窝网络中的基站使用传统电力网络供电,在移动台关联技术的研究中不需要考虑能量短缺问题,不再适用于包含通过能量收集（EH,energy harvesting）供电的基站的蜂窝网络,因此对于无线异构EH蜂窝网络而言,需要研究新的移动台关联技术。基于此，本文在无线异构EH蜂窝网络移动台关联模型和方法作了一些研究，具体如下： （1）在平坦瑞利衰落信道下建立了由一个宏基站、若干个小基站、若干个中继站以及移动台组成的无线异构EH蜂窝网络模型，其中的所有站点利用EH技术驱动。在模型基础上，提出了一种基于加权信噪比决策（WSNR-MA，mobile association algorithm based on the weighted signal-to-noise ratio decision）的移动台关联方法。在WSNR-MA方法中，移动台不仅可以通过直连通信链路关联到宏基站和小基站，也可以通过中继链路关联到宏基站，如何关联取决于信道状态和加权信噪比门限的比较结果。为了论证这一模型，本文推导了系统中断概率和平均信道容量的数学表达式并做了Matlab仿真验证。仿真结果表明，WSNR-MA方法具有良好的业务负载均衡能力，相对于现有的方法能够获得更大的系统平均信道容量和更优的中断性能，具有科学价值和实际意义。 （2）当不考虑能耗公平性时，发现无线异构EH蜂窝网络中信道条件好的EH站点可能会频繁地被关联，导致被频繁关联站点的能量快速消耗，从而降低了此类站点甚至整个系统的生命周期。为此，提出了一种兼顾信道状态信息、站点剩余能量和基站负载均衡的移动台关联方法。该方法不仅考虑了信道状态和负载平衡，而且兼顾了EH站点的能量消耗情况。仿真结果表明，与已有的移动台关联方法比较，该方法能有效提升EH站点的能效，从而改善了系统的生命周期。

目录

第1章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要内容和安排

第2章无线异构蜂窝网络和协作通信技术基础

2.1 无线异构蜂窝网络

2.2 无线异构蜂窝网络中的移动台关联技术

2.2.1 系统性能指标

2.2.2 移动台关联模型

2.2.3 移动台关联方法

2.3 能量收集技术

2.3.1 能量收集技术的概念

2.3.2 能量收集技术的特点

2.4 协作通信技术

2.4.1 协作通信的网络模型

2.4.2 协作通信的转发协议

2.5 本章小结

第3章一种基于加权信噪比决策的移动台关联方法

3.1 引言

3.2 系统模型

3.3 关联方法和性能分析

3.3.1 基于加权信噪比决策的移动台关联方法 (WSNR-MA)

3.3.2 性能分析

3.4 仿真结果分析

3.5 本章小结

第4章一种基于能量公平性的移动台关联方法

4.1 引言

4.2 EH节点的能量消耗模型

4.3 基于能量公平性的移动台关联方法（EF-MA）

4.4 仿真分析

4.5 本章小结

第5章总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果

致谢

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