异构无线网络中网络选择策略与协作中继技术研究

摘要

随着各种无线接入技术的不断涌现与发展，无线网络间交叠覆盖、相互补充，形成了一个混合的无线网络—异构无线网络。为实现异构资源的优势互补与协同管理，异构无线网络的融合与协同是未来移动宽带无线通信的发展趋势。不同无线接入网络之间的融合将面临诸多技术问题，如联合无线资源管理、异构多模终端与接入选择机制、软件无线电与重配置技术等；而协作中继技术对于实现异构无线接入网络的协同非常关键，研究内容包括中继节点的功率分配与资源分配、协作编码、中继选择策略等。为构建先进的无线通信网络，异构无线网络融合与协同的关键技术一直是移动无线通信领域的研究热点。
　　本论文针对异构无线网络环境中移动终端可能处于多个不同无线接入网络重叠覆盖的区域、或者移动终端有可能因地理位置或衰落等原因无法连接到基站两种情况，分别对异构无线网络中网络选择策略与协作中继技术进行了深入研究，主要体现在：
　　1、在异构无线网络选择算法中，针对效用函数规范化指标数据时未考虑移动终端实时状态对效用函数参数的影响问题，提出了一种基于模糊推理系统的效用函数参数设置方法。通过仿真实验分析，考虑剩余电量对耗电量效用的影响，终端用户能够在不同剩余电量情况下更加合理的使用终端电能；而考虑终端移动速度对终端驶离所在网络需要移动的距离的影响，可减少移动终端的切换次数，提高系统性能。
　　2、在异构无线网络选择过程中，针对采用补偿性多属性决策方法而接入伪最优网络(整体性能最优，个别指标性能最差)的问题，分析了SAW、TOPSIS、GRA、MEW四种方法接入伪最优网络的产生原因，提出了基于MEW与组合权重的无线网络选择算法。该算法能够较好地避免移动终端接入伪最优网络，在均衡网络负载及减少网络乒乓效应方面的性能均优于其它三种方法。
　　3、在固定的数据速率下，以最小化系统总功率为优化目标，研究了单向多中继传输系统中中继定位和功率分配的联合优化问题。在没有最优解的情况下，推导了两中继情况下中继定位和功率分配的联合优化的次优解决方案的表达式。然后，分析了单向N(N>1)中继传输的中继定位和功率分配问题，并将解决方案扩展到单向N(N>1)中继的情况。仿真结果验证了方案的可行性。
　　4、基于模拟网络编码的双向协作中继传输的原理，推导了双向两中继情况下中继定位和功率分配的联合优化的解决方案的表达式，并将解决方案推广到双向N(N>1)中继的情况，包括中继数目为偶数与奇数两种情况。仿真结果验证了方案的可行性。