异构无线网络中基于协作通信的链路质量提升技术研究

摘要

近年来，随着无线通信技术的不断进步与发展，移动数据业务迅速普及。有数据显示超过60％的话音业务和80％的数据流量业务都发生在室内场所，而传统的Macrocell网络虽然具有覆盖范围比较大的优势，但是却在室内场所等热点区域覆盖问题上具有明显的不足。异构网络正是针对上述问题从网络架构方面提出的解决方案，通过引入Femtocell较好地提升了室内用户的服务质量和频谱资源利用率，但同时也产生了层间干扰和频繁越区切换等问题，而这将会导致较高的系统掉话率，严重干扰Macrocell用户(MUE)的正常通信。为此，本文采用协作通信技术寻求上述问题的解决方案，提升MUE上下行链路的通信质量。论文主要研究内容如下:　　首先，对Femtoce11的引入原因和发展历程进行简单的阐述，并着重分析用户接入Femtocell接入点(FAP)的三种接入模式和部署Femtocell的重要性;对放大转发(AF)和译码转发(DF)两种协议通信协作进行详细的分析比较，并从仿真结果得出DF协议的中断概率性能优于AF协议;同时，构建Femtocell/Macrocell双层异构网络上下行链路的系统模型，在该模型的基础上分析MUE上下行链路。　　然后，对异构网络MUE的下行链路进行了研究。下行链路协作通常采用基站间协作方式，需要大量的共享信息，为避免这一问题，本文选用Femtocell用户(FUE)作为中继节点，提出了宏基站(MBS)与FUE的协作通信方式。同时，为了选择出合适的中继节点，提出了一种协作FUE的选择算法。该算法借鉴了软切换的思想，通过引入持续时间和设置信噪比门限值选择合适中继构建中继集合:中继候选集和中继入选集，继而获得性能稳定且对MUE有益的中继集合。理论分析和仿真结果表明基于FUE的协作方案确实提升了MUE下行链路误比特率和系统吞吐量性能。　　最后，对异构网络MUE的上行链路进行了研究。由于边缘MUE与MBS之间路径损耗比较严重，导致边缘MUE与MBS间的通信链路经常中断，为解决这一问题，本文选择FAP充当中继节点，提出MUE与FAP的协作方案，并分析了DF和直接转发两种转发方式下MUE性能。同时，在DF方式下还分析了两种情形:一种是考虑FUE空闲;另一种则考虑FUE也在通信，然后对MUE上行链路性能进行仿真实现，其结果表明采用FAP协作方案的MUE上行链路中断概率和误比特率性能要明显优于直接传输。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容和结构安排

2 Femtocell与协作通信技术

2．1．1 Femtocell接入点

2．1．2 用户接入控制

2．1．3 Femtocell部署的重要性

2．2 协作通信技术

2．2．1 协作通信基本原理

2．2．2 中继转发协议

2．2．3 AF协议分析

2．2．4 DF协议分析

2．3 本章小结

3 下行链路质量提升技术研究

3．1 下行链路系统模型

3．2 下行链路干扰分析

3．2．1 下行链路同层干扰

3．2．2 下行链路层间干扰

3．3 中继选择算法研究

3．3．1 切换基本概念

3．3．2 算法步骤

3．4 性能分析

3．4．1 BER理论分析

3．4．2 系统吞吐量理论分析

3．5 仿真结果及分析

3．6 本章小结

4 上行链路质量提升技术研究

4．1 上行链路系统模型

4．2 上行链路干扰分析

4．2．1 上行链路同层干扰

4．2．2 上行链路层间干扰

4．3 译码转发方式分析

4．3．1 不考虑Femtocell用户的影响

4．3．2 考虑Femtocell用户的影响

4．4 直接转发方式分析

4．4．1 BER性能分析

4．4．2 仿真结果分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 论文展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果