异构网络下Small Cell接入机制研究

发布时间：2019-09-13 03:29

【摘要】：随着移动互联网时代的到来,人们通信的重心已由语音业务逐渐向数据业务转化,更高的数据速率和更广的网络覆盖成为大众的普遍需求。为了解决传统蜂窝网络室内通信性能差、频谱利用率低等问题,第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)提出异构网络(Heterogeneous Network,Het Net)概念并把它成为LTE-A标准的关键技术之一。异构网络是指在传统的蜂窝网络基础上引入低功率小型节点(Low Power Nodes,LPNs),如微(Micro)基站、微微(Pico)基站、毫微微(Femto)基站等,这些无线接入节点也称为Small Cell。Small Cell拉近用户设备与接入点的距离,能够有效提高频谱利用率、增强网络覆盖、提升系统吞吐量,但同时由于LPN的引入改变了网络拓扑结构,加剧小区分裂,从而使用户接入过程中干扰情况更加复杂。本论文基于上述背景开展,主要工作如下:首先,介绍LTE-A系统的发展历程,分别从广义和狭义两个方面对异构网络的概念做了阐述,详细的介绍几种主要Small Cell的关键技术,包括Pico基站、Femto基站、中继(Relay)、无线射频拉远(Remote Radio Heads,RRH)等。针对Macro-Pico同频组网的网络模型,总结当前主要的两种用户接入准则:基于最大参考信号接收功率(Max Reference Signal Received Power,Max RSRP)的传统接入方案,和改进的基于小区区域扩展(Cell Range Expansion,CRE)的用户接入方案。其次,针对CRE技术中扩展区域内用户受干扰严重的问题,引入时域干扰协调中的几乎空白子帧(Almost Blank Subframe,ABS)技术,提出一种基于ABS和CRE的用户接入方案,称为CRE-ABS算法。根据Macro基站和Pico基站负载状况和资源利用率自适应调节偏置值(bias),当bias逐渐稳定后,引入ABS技术降低扩展区域内用户的干扰,调节ABS比例直至系统吞吐量达到最大,用户根据稳定后的bias和ABS比例进行小区选择和接入。仿真实验表明,本文所提方案实现了偏置值随着Pico基站发射功率不同而自适应地收敛于不同的稳定值;另外,所提的CRE-ABS算法在提高用户平均吞吐量和系统总吞吐量方面是行之有效的,并且使链路负载实现一定程度的均衡。最后,针对系统中小区边缘(包括Macro小区和Pico小区、Pico小区与Pico小区)用户通信不佳的问题,引入LTE-A系统中另外一项关键技术:协作多点传输(Coordinated Multiple Points transmission,Co MP),并介绍了Co MP技术的概念、分类和应用场景。在CRE-ABS算法的基础上提出一种基于Co MP的用户接入方案,称为CRE-ABS-Co MP算法,简称CAC算法。将系统中用户分为Co MP用户和普通用户,为每个Co MP用户选取协作基站,通过基站间协作使干扰信号变为有用信号,从而改善Co MP用户性能;对于普通用户仍采用CRE-ABS算法接入基站。仿真结果表明所提CAC算法比单一的CRE-ABS算法在小区边缘用户吞吐量方面提升了101.5%,Macro基站和Pico基站的资源利用率也分别提升28.7%和1.8%。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5

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