异构混合无线网络的建模与性能分析

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1、异构混合无线网络的建模与性能分析第一章绪论1.1课题的研究背景及意义移动数据消费量的爆炸式增长是一个全球性现象。更多的媒体消费逐渐向智能，平板电脑和其它移动计算设备方向转型。而互联网产业中内容的日益丰富，对服务质量的要求也越来越高。研究人员正在不断寻找可以满足人们数据业务需求、为用户提供更高层次用户体验的解决方案，称此为1000X移动数据的挑战，即努力在未来十年间，提高移动网络的数据容量一千倍。目前主要应用两个举措：1）密集部署更多的小蜂窝系统；2）智能并高效地利用现有的频谱，同时争取获得越来越多的频谱资源。为此，在网络中增加小蜂窝基站，将LTE-A（LTE-Adva

2、nced）应用于非授权频谱中，扩展已有的频带宽度，并且较好地管理了系统中的干扰，这完全符合上面提出的两点举措。对于现在的语音通信来说，主要在授权频谱上进行数据传输，可以对部署的网络进行有效管理，保障了整个通信网络的服务质量（QoS），用户可以无缝地连接到网络中，实现可预测的网络性能。因此，获得更多的授权频谱是目前通信发展的首要任务。但是，目前可用的授权频谱资源有限，难以应对数据需求的显著增长，因此利用非授权频谱传输信息将会成为未来通信发展的重中之重。目前，已经大规模发展了PS和E-TACS为代表的模拟通信体系，主要采用频分多址（FDMA）的方式进行通信。第一代通信系统

3、频谱利用率低，可以服务的用户数有限，因此以GSM（GlobalSystemforMobilemunication）[5]和IS-95系统为代表的第二代数字移动通信系统应运而生，称为2G系统。随后人们对2G技术进行了不断的改进，提出了以GPRS（GeneralPacketRadioService）[6]和EDGE（EnhancedDataRateforGSMEvolution）为代表的2.5G通信体系。随着码分多址（CDMA）技术的发展，第三代通信系统（3G）[7]飞速发展。主要包括三种技术标准：A、CDMA2000、TD-SCDMA。3G通信系统在频谱利用率上得到了很

4、大提高，系统的传输速率在静态时高达2Mbps，快速移动中也可以达到144kbps的速率。第四代通信系统（4G）应用IME/LTE-Advanced系统[8]，在3G网络的基础上提高系统容量，覆盖了更广阔的用户范围，被应用到计算机网络等宽带无线业务中，由于采用了正交频分复用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）技术[9]，实现了视频和音频业务的更好传输。但是伴随着人们对信息通信速率要求的不断增长，人们对于通信速率有了更高的要求，即希望传输速率可以达到10Gbps，系统传输信息时有更小的延时，获得更大的系统容量，更好的用

5、户体验，并且可以支持物与物之间的实时可靠通信，因此必须大力发展第五代通信系统（5G）[10]。..........第二章U-LTE与异构网络技术基础2.1U-LTE概述由于智能的冲击和移动数据通信的普及，世界各地的3G/4G移动数据业务持续显著增长。需要提出有效的方法来应对目前面临的这一严峻挑战，这些方法包括密集部署小蜂窝系统，智能地利用频谱，增加端到端的传输效率，等等。授权的频谱资源是现在无线通信系统的首选，它具有可靠性和可以预测的性能。因此，很多研究人员在致力于提高现有频谱资源利用率的同时，通过授权/特许共享访问（ASA/LSA）方式寻求更多的授权频谱分配方式。为

6、了满足日益增长的移动通信数据要求，服务更多的移动用户，促进无线通信的发展，拓展更加丰富的频谱资源势在必行。在通信系统中，频带越宽，系统的传输速率越快，系统吞吐量越大，能容纳的用户也就越多。在国内，在目前的LTE频谱资源分配中，中国移动拥有130MHz带宽，中国联通拥有90MHz带宽，中国电信拥有100MHz带宽。由于现阶段各用户独立占用固定的频谱，使得在授权频谱上，移动宽带系统的利用率很高，但是可用的授权频谱仍然是有限且昂贵的。为了满足越来越多的移动设备使用者对无线业务速率的需求，并且缓解现有的蜂窝系统在授权频段上的通信压力，越来越多的研究人员开始讨论在资源丰富的非授

7、权频段上进行数据传输，以提高蜂窝系统的传输速率和系统用户数量。现有的系统中，利用非授权频谱使得无线业务可以从原来的频谱中被分流出来，使得网络可以容纳更多的用户，典型的应用是Hz，5GHz频段附近约有900MHz带宽）进行通信。U-LTE在非授权频段上采用LTE空中接口相关协议完成通信，是实现增加网络容量这一目标的最有效选择，为解决移动数据飞速增长提供了巨大的机遇与挑战。U-LTE技术的目标频谱为5GHz，其中可能有高达500MHz的可用带宽，这意味着运营商可以通过更有效地利用非授权频谱增加蜂窝网络的容量。U-LTE技术的采用比A机制的存在，使得系统中