【摘要】：由于技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)需求的增長,多種無線接入技術(shù)共存演進導(dǎo)致了當前異構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。不同的無線接入技術(shù)具有不同的特點,適用于不同的場景和業(yè)務(wù)。采用不同無線接入技術(shù)的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的融合可以優(yōu)勢互補,增大覆蓋范圍,提高網(wǎng)絡(luò)容量,被視為未來無線通信的發(fā)展趨勢。因此異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合研究受到廣泛關(guān)注。在眾多的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中,高速分組接入(High Speed Packet Access, HSPA)網(wǎng)絡(luò)與長期演進(Long Term Evolution, LTE)網(wǎng)絡(luò)是當前部署最為廣泛最具發(fā)展?jié)摿Φ囊苿泳W(wǎng)絡(luò),所以它們的融合亟待解決。HSPA采用碼分多址接入(Code Division Multiple Access, CDMA)技術(shù)。LTE采用正交頻分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)技術(shù)。兩者均是由第三代合作伙伴(3rd Generation Partnership Project,3GPP)制定的B3G (Beyond3rd Generation)標準。LTE著重采用新技術(shù),HSPA則著重后向兼容性,兩者均沿著各自的方向繼續(xù)演進。在技術(shù)上它們無法相互取代,在市場需求方面它們將在未來的無線網(wǎng)絡(luò)中共存。雖然,通過統(tǒng)一的核心網(wǎng)可以實現(xiàn)它們在一定程度上的融合,但要滿足未來異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求,則需要對它們在無線接入網(wǎng)側(cè)做進一步的融合。本文的主要研究內(nèi)容和貢獻包括以下幾個方面： 首先,本文結(jié)合聯(lián)合無線資源管理模式對LTE與HSPA的無線資源分配進行了研究。針對LTE與HSPA下行均采用自適應(yīng)調(diào)制編碼機制,本文以最大化系統(tǒng)吞吐量為目標,并以資源和用戶的服務(wù)質(zhì)量等作為限制條件將下行傳輸問題建模為線性優(yōu)化問題。通過對比可行域的范圍,本文證明了采用聯(lián)合無線資源管理模式的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能優(yōu)于沒有融合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能,并通過仿真進行了驗證和分析。隨后,本文對LTE與HSPA上行聯(lián)合資源分配進行了研究。與下行不同,上行用于兩個系統(tǒng)的功率由同一個用戶終端提供,因此需要考慮功率分配問題。LTE采用單載波頻分多址接入(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access, SC-FDMA)方式,即靠頻率來區(qū)分用戶；HSPA上行為干擾受限,通過干擾門限來限制用戶的功率分配。對于上行優(yōu)化問題,本文以最大化系統(tǒng)吞吐量為目標,以LTE資源限制、HSPA干擾限制和用戶的服務(wù)質(zhì)量等作為限制條件將上行傳輸問題建模為凸優(yōu)化問題。通過求解與分析,本文給出了一種分布式的資源分配算法。該算法分為終端執(zhí)行部分和網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行部分,并通過迭代方式實現(xiàn)對帶寬和功率資源的優(yōu)化分配。 其次,本文對LTE與HSPA異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合中的數(shù)據(jù)分流和視頻業(yè)務(wù)調(diào)度進行了研究。首先,基于能夠同時接收兩個網(wǎng)絡(luò)的終端,對LTE與HSPA基于無線接入網(wǎng)融合架構(gòu)的數(shù)據(jù)分流問題進行了建模。該優(yōu)化問題以最大化用戶吞吐量為目標,以數(shù)據(jù)包大小為限制。通過圖解法求解后得到結(jié)論,為了使用戶在兩個網(wǎng)絡(luò)中的吞吐量最大需要保證用戶數(shù)據(jù)包在兩個網(wǎng)絡(luò)中的傳輸時間相等。此外,本文還將該結(jié)論進行了推廣,使其可以適用于多個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的情況。根據(jù)上述結(jié)論,本文提出了基本分流算法和改進的自適應(yīng)分流算法。隨后,本文對異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)中的視頻業(yè)務(wù)調(diào)度進行了研究。本文提出了一種將數(shù)據(jù)分流與用戶調(diào)度相結(jié)合的聯(lián)合調(diào)度機制,并在調(diào)度過程中綜合考慮了視頻業(yè)務(wù)在兩個網(wǎng)絡(luò)中時延、瞬時速率等參數(shù)。 第三,本文以增強傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol, TCP)性能為目標對LTE與HSPA聯(lián)合傳輸機制進行了研究。無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的TCP會將因無線信道變化引起的丟包誤解為網(wǎng)絡(luò)擁塞而導(dǎo)致性能惡化。以此為出發(fā)點,本文利用異構(gòu)傳輸分集技術(shù)來提高傳輸可靠性并兼顧效率。本文分析了兩種不同異構(gòu)傳輸分集模式下的TCP發(fā)送速率。一種傳輸模式是在LTE與HSPA系統(tǒng)中發(fā)送相同的數(shù)據(jù)以提高可靠性；另一種傳輸模式是在LTE與HSPA系統(tǒng)中發(fā)送不同的數(shù)據(jù)以提高系統(tǒng)的效率。分析采用了跨層模型,結(jié)合了數(shù)據(jù)鏈路層的丟包率和重傳次數(shù)。通過對這兩種傳輸方式中TCP的性能進行對比,本文提出了一種混合傳輸分集方案。該方案可以根據(jù)用戶的信道狀況來為用戶選擇合適的異構(gòu)傳輸分集技術(shù)。該方案能夠在傳輸?shù)目煽啃院托市苑矫孢_到很好的折中。 最后,本文對論文的整體內(nèi)容進行了全面總結(jié)回顧,提出了部分有待研究的問題,并對未來LTE與HSPA異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的工作和相關(guān)研究點進行了展望。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 包東智;;LTE產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];移動通信;2008年16期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 孫雷;異構(gòu)無線環(huán)境中聯(lián)合無線資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

2 苗杰;異構(gòu)無線融合網(wǎng)絡(luò)中無線資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

，

本文編號：2538921