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1、华中科技大学 硕士学位论文 无线网络中的接入点选择算法研究 姓名：郑娟 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：李自力;董燕 20090524 摘 要 摘 要 当前无线接入技术的发展呈现出两个显著特点：一方面是多种接入技术并存， 使得移动终端可以接入不同的网络，体验多种业务；另一方面，协同通信技术被引 入无线通信网中，为移动终端提供更可靠的通信链路和服务质量。本论文研究无线 通信网络中的接入点选择问题，具体包括异构无线网络中的接入点选择和蜂窝网中 基站协同传输时的协同接入点选择。 论文首先在分析异构无线接入技术共存的现状和特点的基础上，描述了接入点 选择功能的实现过程，探讨了基于系
2、统性能的接入点选择算法和基于用户业务需求 的接入点选择算法的特点。进而设计了一种系统性能和用户业务需求联合优化的接 入点选择算法，该算法综合了考虑网络负载均衡、平均接收信号强度、用户业务服 务质量要求、用户的移动性等多种因素，仿真结果表明该算法可以在系统性能和用 户服务质量需求方面取得较好的平衡。 蜂窝网络中，移动终端可以同时与多个基站建立通信连接，随着协同通信技 术的发展，基站间的协同传输成为目前研究的热点。论文研究了蜂窝网络中基站协 同传输的结构、各实体的功能、以及两个基站以时分多址的方式对多个终端协同传 输时的帧结构以及子帧长度的分配问题，通过仿真比较了基站协同传输时和非协同 传输时的系
3、统频谱效率和用户吞吐量；在上述工作的基础上，提出了基于系统频谱 效率的协同接入点选择策略，仿真结果表明，该策略在系统频谱效率和用户吞吐量 方面都有很大的提升。 关键字：关键字：无线网络；接入点选择；基站协同；系统频谱效率；服务质量 I Abstract Recently, the development of radio access technology has two characteristics: on one hand, multiple radio access technologies coexist, so mobile terminals can access various
4、 networks to experience different types of service; on the other hand, cooperative communication is adopted in wireless communication networks, and mobile terminals have already had the abilities to keep connections with several access points, so the reliabilities of communication links are improved
5、 and the quality of communication is guaranteed further. This thesis will study the access points selection in wireless communication networks, including the access points selection in the heterogeneous wireless network and the cooperative access points selection in base station cooperation. Firstly
6、, system infrastructure integration is introduced and the process of access points selection is described, and then two conventional method, i.e. system performance based algorithm an user based algorithm, is analyzed. On this basis, this dissertation designs a new access point selection algorithm,
7、the joint of requirements of both system performance and user traffic QoS in the access points selection. The proposed algorithm considers many factors, including load balancing, the average received signal strength, the requirements of the quality of service, the mobility of the users. The simulati
8、on results show that the designed algorithm can achieve a good balancing between the system performance and users traffic requirements. The mobile terminals can keep connections with several base stations. With the development of cooperative communication, base station cooperation has become a hot s
9、pot. After introducing the architectures of base station cooperation transmission and the functions of each entity, base station cooperation transmission in a TDMA mode is described. Finally, this dissertation analyzes the system spectral efficiency and user throughput in two transmission modes, i.e
10、. no cooperation and full cooperation. Based on II this, a new selective cooperation scheme is proposed, which performs cooperative transmission only when the system spectral efficiency of cooperation transmission is bigger than no cooperation. The numerical results show that the proposed scheme per
11、forms better on both the system spectral efficiency and the user throughput. Key word: wireless networks; access points selection; base station cooperation; system spectral efficiency; quality of service III 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写
12、过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密?，在 年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密?。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教
13、师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 1 绪论 绪论 1.1 研究背景 研究背景 无线通信网络经过近几年的高速发展，深刻地影响着人们的生产和生活方式。 当前人们对实时宽带数据、视频、精确定位等多种业务的需求迅猛增长，对服务质 量要求更高。在这一形势下，无线通信网朝着两个方向不断发展。一方面，原有的 各种网络， 包括各种蜂窝通信网、 无线局域网等， 不断地引入更先进的算法和技术， 使得系统性能不断提升。移动通信系统发展迅速，第三代移动通信系统(3G，即 IMT-2000)已进入实用阶段，在微蜂窝环境中可提供Mbps量级的传输速率，但是这 个传输速率与宽带多媒体业务的发展需求相比还相差
14、甚远，远远不能满足人们的要 求。特别是当无线信道的衰落和干扰很大时，更加无法满足用户的服务质量需求。 为了解决这一问题，人们深入地研究了各种抗衰落、抗干扰技术。协同通信为无线 通信系统提供了一种克服信道衰落、增强可靠性、扩大覆盖能力以及提高频谱利用 率的有效方法1。在现有的网络中引入协同通信机制是无线通信网络的一大发展趋 势。特别是在接收信号质量很差的区域，如小区边缘用户，采用多个基站协同为一 个用户传输数据是提高下行链路容量的一个有效办法。 另一方面，随着无线通信技术的不断发展，目前已研究开发出包括各种蜂窝通 信网、无线局域网（WLAN） 、无线个域网（WPAN）和卫星通信网络在内的多种无
15、线通信网络。这些网络在覆盖范围、可承受的用户数量、业务类型及服务质量(QoS) 方面呈现出不同的特点。而且现有网络中没有一个具备统一同构网络的能力，也就 是说，现有的这些网络中没有任何一个网络可以取代所有其他网络，完全满足所有 用户和各种业务类型在全球范围内无缝接入服务要求2。现在，人们普遍认为，要 实现“任意地点，任意时间的最优连接”，则需要将不同接入技术互联互通，系统将 演化为基于公共核心网的“全IP”网络3。 在上述发展态势下，通信终端也在不断发展。应抗衰落、抗干扰的需要，分集 1 技术和协同通信技术逐渐联合4。特别是在无线系统的下行链路中，由于通信终端 已经具备同时与多个接入点建立通信
16、连接的能力，因此可以利用基站之间协同为边 缘小区用户传输数据，得到分集增益，从而提高下行链路容量。而在异构网络环境 下，异构无线网络可以在某一区域提供一种或多种无线网络接入方式，因此可以提 供更加综合性的业务，如高带宽和广域覆盖5。为了让移动终端可以在任何地方都 能够接入Internet，最常用的办法就是让终端集中多种无线接入技术，从而具备同时 与多种网络通信的能力，如GPRS、蓝牙等，集中了多种接入技术的终端也被称为 多模终端6。 研究表明，由于无线信道的动态时变特性，基站与小区边缘用户之间遭受的衰 落和干扰也是动态变化的，因此基站协同传输并不是任何时候都会带来增益。再加 上执行协同传输增加了信令开销，占用了稀缺的无线资源，因此如何选择协同接入 点，也即是选择协同传输还是选择非协同传
