异构蜂窝网络切换性能分析与研究

摘要

近几年来，移动智能终端数量迅速增加，移动数据流量呈现爆炸性的增长趋势，同时，通信系统可使用的频谱资源已经接近极限。为了增加网络容量和覆盖范围，提高频谱利用率，异构蜂窝网络的概念应运而生。这种网络的组网方式是在宏基站的覆盖内部署成本低、体积小、发送功率低并且覆盖范围小的小型蜂窝基站。异构蜂窝网络不仅可以使有限的频谱资源得到高效的利用，还可以增加网络容量和覆盖范围。
　　切换对移动通信系统的容量和服务质量有重要影响，是移动通信系统中的重要研究课题。异构蜂窝网络的引入虽然解决了传统蜂窝网络中的容量和覆盖范围的问题，但也给切换带来了新的挑战。在传统的同构蜂窝网络中，终端在移动过程中使用相同的切换参数设置来进行切换。但是在异构蜂窝网络中，如果终端也使用相同的切换参数设置将会导致乒乓效应和切换失败的情况有所增加。所以，本文主要分析了切换参数对切换性能的影响，推导出了切换性能作为切换参数的函数的闭合表达式，最后可以根据具体的场景选择出最为合适的切换参数使切换性能达到最佳。
　　本文所做的主要贡献包括：
　　1.系统地介绍了异构蜂窝网络中切换的相关知识，讨论了影响异构蜂窝网络切换性能的因素，其中，切换参数的设置是影响切换性能的一个重要因素。
　　2.分析了终端在一个两层异构蜂窝网络中的切换性能，得出了切换性能作为切换参数的函数的闭合表达式，仿真结果表明了此分析方法的正确性，进而可以选择最为合适的切换参数使切换性能达到最佳。根据仿真结果可以看出，两基站间的距离也是影响切换性能的一个重要因素。并且提出了一种降低乒乓效应的方法，可以在控制一定的切换失败概率的前提下，有效地降低发生乒乓效应的概率。
　　3.分析了基于定向天线的异构蜂窝网络的切换性能。5G移动通信中引入了毫米波通信技术，其中一种典型的应用场景就是将毫米波小基站部署在宏基站的覆盖范围内。而毫米波小基站主要采用定向传输，所以切换场景将会发生变化。本文推导出了此场景下一个宏基站覆盖下的毫米波小基站的两层异构蜂窝网络的模型，分析了终端在此场景中的切换性能，得出了切换性能的闭合表达式，具体分析了基站间的距离对切换性能的影响，而且仿真结果也证明了此分析方法的正确，进而可以选择合适的切换参数使切换性能达到最佳。在此基础上，进一步分析了定向天线的一些变化对切换性能的影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 异构蜂窝网络切换研究现状

1.3 研究内容及成果

1.4 论文的结构安排

第2章 异构蜂窝网络及切换

2.1 异构蜂窝网络概述

2.2 异构蜂窝网络切换研究

2.3 本章小结

第3章 基于全向天线的异构蜂窝网络切换性能分析

3.1 切换性能概述

3.2 模型推导及性能分析

3.3 切换性能仿真与分析

3.4 一种降低乒乓效应的算法

3.5 本章小结

第4章 基于定向天线的异构蜂窝网络切换性能分析

4.1毫米波通信的引入

4.2模型推导及切换性能分析

4.3仿真结果及分析

4.4切换性能优化的进一步改进分析

4.5本章小结

第5章 总结与展望

5.1研究总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目