异构网中增强型干扰协调技术及PDCCH性能仿真研究

摘要

异构网络（Heterogeneous Network，HetNet）改变了传统同构网络单一的网络拓扑结构，引入若干个发射功率低、物理尺寸小的低功率节点（ Low Power Nodes，LPNs），这不仅能够提供更加弹性的选址范围，消除同构网络覆盖漏洞，还能提高热点区域的容量，是后续长期演进系统（Long Term Evolution-Advanced，LTE-A）中的一项关键技术。
　　为了弥补由于宏基站和低功率节点发射功率的差距而导致的负载不平衡，异构网中引入了范围扩张（Cell Range Expansion，CRE）的概念。范围扩张使更多用户能够接入低功率节点，为宏站分担了用户，但是位于范围扩张域的用户会受到来自宏基站较强的干扰。为解决此问题，可以采用宏基站和低功率节点间增强型干扰协调技术（EnhancedInter-cell InterferenceCoordination，eICIC）。
　　物理下行控制信道（PhysicalDownlink Control Channel，PDCCH）负责传输下行控制信息（Downlink ControlInformation，DCI）。DCI上包含了用户数据信道的资源分配等控制信息。整个系统的通信质量受制于控制信道的性能，故对控制信道的性能要求较高。由于异构网络改变了传统同构网络的拓扑结构，增强了小区间干扰，低功率节点的控制信道也受到来自宏基站的强干扰，导致性能损耗严重。因此，本文针对异构网络中增强型干扰协调技术及 PDCCH性能评估问题，开展研究。具体研究内容如下。
　　第一章首先说明研究背景并引出本文的两个研究点，接着介绍异构网络相关概念和LTE下行物理层相关协议，最后确定了本文的研究内容及论文结构。
　　第二章基于3GPP LTE R10版本，搭建了增强型干扰协调技术的系统级仿真平台。介绍了仿真平台架构，参数设计以及系统主要模块。并对平台进行了校准。
　　第三章研究异构网中增强型干扰协调技术。首先说明了研究增强型干扰协调技术的重要性，介绍了增强型干扰协调的三种技术方案，分析了三种方案的优缺点，选择了时分复用方案中的近空白子帧法（Almost Blank Subframe，ABS）作为研究对象；接着具体调研了近空白子帧法的研究现状，确定了本文针对近空白子帧法的研究方案；然后在系统级平台上植入近空白子帧法，并评估各个小区及系统的性能，验证了近空白子帧法能提高小区边缘用户性能。
　　第四章研究异构网中物理下行控制信道。首先介绍了PDCCH的相关概念和发送接收流程；然后给出了异构网中PDCCH的系统模型，搭建了仿真链路，评估了四种格式的PDCCH在异构网中的链路级性能，并结合系统级曲线运用概率论的方法进行容量分析；接着基于地理位置小区选择法，结合参考信号接收功率（ReferenceSignalReceivedPower，RSRP）小区选择法和路径损耗（Path Loss，PL）小区选择法，提出一种自适应覆盖半径小区选择算法，能够根据低功率节点所处位置的干扰大小对覆盖半径进行自适应调整，并进行容量分析，结果表明该算法能提高PDCCH容量；最后介绍了增强型物理下行控制信道。
　　第五章总结本文，并指明未来可能的研究方向。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 异构网综述

1.3 LTE下行物理层协议简介

1.4 主要研究内容及贡献

1.5 论文结构及内容安排

第二章 TD-LTE系统级仿真平台的设计

2.1 引言

2.2 仿真平台总体架构设计

2.3 仿真平台参数设计

2.4 仿真平台模块设计

2.5 仿真平台校准

2.6 本章小结

第三章 增强型干扰协调技术的系统级仿真评估

3.1 引言

3.2 近空白子帧技术

3.3 仿真场景

3.4 仿真流程

3.5 系统性能评估与讨论

3.6 本章小结

第四章 异构网中物理下行控制信道性能仿真

4.1 引言

4.2 物理下行控制信道

4.3 异构网中物理下行控制信道容量分析

4.4 自适应覆盖半径小区选择算法

4.5 增强型物理下行控制信道

4.6 本章小结

第五章 全文总结

5.1 本文工作总结

5.2 未来研究方向

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目及研究成果

个人简历

修改说明