新一代超密集异构蜂窝无线网络研究

近年来,随着移动互联网的蓬勃发展和智能终端的快速普及,对无缝网络覆盖和高速数据传输要求日趋增强,超密集异构蜂窝无线网络通过减小小区半径,增加低功率节点数量进行超密集组网,提高无线资源利用率和频谱效率,因而引起了国内外研究学者的广泛关注。然而,超密集异构蜂窝无线网络中愈发密集的网络部署也带来了各种严峻的问题,包括超密集异构蜂窝无线网络中的系统干扰问题、无线信息的安全传输问题、以及网络运营的能量供给问题等。为此,本文首先简单介绍了超密集异构蜂窝无线网络架构,接着从干扰管理、物理层安全和能量效率等方面,深入分析了超密集异构蜂窝无线网络中的关键技术和当前挑战,最后,进一步展望了超密集异构蜂窝无线网络的未来发展。      

基于虚拟小区的分层异构无线组网方案

使用小小区和宏小区联合重叠覆盖的分层异构无线网络被认为是解决目前蜂窝网络容量和能效等问题的主要方案。本文介绍了一种基于虚拟小区(phantom cell)的分层异构无线组网方案,核心是控制平面与用户平面分离,通过令虚拟小区使用较高频段来得到高的系统容量,并且能够满足包括移动性支持、网络部署密度、业务均衡处理和网络复杂度等在内的一系列设计要求。本文还介绍了与所提方案相关的关键技术以及分层异构无线网络未来可能的发展方向。     

认知无线网络基础理论与关键技术研究

认知无线网络是一种具有认知过程的网络,通过网络环境的学习分析,对网络状态进行规划、决策和响应。认知无线网络是解决网络容量受限问题的有效途径之一,满足了国家对频谱高效利用和异构网络融合的战略需求,作为5G关键技术为未来无线通信网络的发展指明方向。主要介绍认知无线网络的体系架构、研究的基础理论和实现的关键技术,最后给出认知无线网络的验证演示平台。     

异构网络中的D2D通信关键技术综述

无线通信业务多样化及泛在接入的发展趋势,为当前移动蜂窝网络系统带来了巨大的网络流量承载压力。因此,在第五代移动通信系统当中,要求实现频谱效率的进一步提升。基于小区分裂技术的异构网络通信技术,使得频谱效率得以提升,同时,面临着复杂的层间干扰负面影响。在异构网络通信系统中利用设备到设备(Device-to-Deivece,D2D)通信技术能够有效地缓解基站网络流量承载压力,并减少基站能量消耗。文章对异构网络中的D2D通信关键技术进行了综述介绍,并对其面临的技术挑战进行评述。     

蜂窝网络中D2D通信的分析与建模

设备与设备间（D2D）通信因其具有诸多优点如有效提高频谱效率、减少通信时延、降低设备能耗等而作为下一代蜂窝网络中的关键技术。本文首先分析了蜂窝网络中D2D通信的分类。其次,运用随机几何数学工具,对蜂窝网络中的蜂窝用户和D2D用户进行数学建模并使用基于距离的模式选择策略分析蜂窝网络中D2D通信的最优平均信息速率及最优的蜂窝用户与D2D用户配比。最后通过MATLAB仿真平台验证结论的正确性及可行性。     

异构无线网络中支持端到端重配置的资源管理技术

可重配置的异构网络是无线领域研究的一个热点问题。通过有效的资源管理,重配置技术可以实现对异构环境的灵活适应和对异构无线资源的有效利用。作为一种适变能力很强的技术,重配置可以使异构无线系统从目前的隔离状态走向互通与协同,真正实现网络融合。本文描述了异构网络重配置技术的产生背景和基本概念,对重配置研究中的一系列资源管理关键技术,包括动态网络规划与管理、联合无线资源管理和先进频谱管理,进行了系统的总结。     

认知无线网络架构与关键技术研究

认知无线网络是一种开放性的智能网络,通过网络环境的学习分析,对网络状态进行规划、决策和响应。认知无线网络使网络从静态工作模式发展到动态自适应工作模式,从单一封闭式网络发展到异构融合网络,是解决网络容量受限,实现频谱高效利用和异构网络融合的有效途径之一。认知无线网络的相关研究在国家973项目的支持和项目组各单位的共同努力下取得了长远发展,主要讨论认知无线网络架构的理论模型、实现功能以及部署实现,然后分析了支撑架构的关键技术研究,主要包括多域主动认知方法、自主资源决策管理、无线自主传输机制以及体系结构适变技术等。     

基于集中式接入网架构的异构无线网络资源管理技术研究

未来无线通信网络将是一个多种无线接入方式共存的异构网络,如何实现异构网络在频谱、软硬件资源等方面的融合是一个亟需解决的问题.现有方案受限于不同网络独立部署的架构,无法真正实现异构网络资源的融合.针对该问题,提出了一种新型的基于集中式接入网架构的异构网络融合平台,可以在集中式资源池基础上进行异构网络间处理资源及无线资源的共享与统一管理.基于该平台,进一步阐述了异构网络资源管理的关键技术,包括基站资源虚拟化、处理资源按需分配、动态频谱共享、网络覆盖优化及性能分析验证方法等,为未来异构网络融合研究提供了一种可行的方案.     

NOMA增强型D2D通信的资源分配算法

传统蜂窝网络中,多址接入技术起着尤为关键的作用,与正交多址（Orthogonal Multiple Access,OMA）技术相比,非正交多址（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）能够支持的用户数量远远超过可用正交资源的数量,可以达到更高的频谱效率和用户公平性。因此,为提高异构蜂窝网络的整体容量,本文研究了NOMA增强型设备到设备（Device to Device,D2D）的资源分配问题,并将其分解为两个独立的子问题:信道分配和功率控制。一方面,基于Coalition博弈为D2D组分配合适的信道;另一方面,对D2D发送功率和功率分配因子依据可行解域进行联合优化,以最大化整个网络中D2D可实现速率。仿真结果表明所提算法在保证系统性能的同时,还可以有效降低计算复杂度。      

分层异构无线网络中基于预编码的干扰抑制技术

传统宏蜂窝(macro cell)与低功率小蜂窝(small cell)共存的分层异构组网方案能有效地提高无线通信系统的容量.但宏蜂窝与小蜂窝间的同频干扰严重影响了通信质量,并阻碍了系统容量的进一步提升.近年来,利用MIMO预编码及空域衰落特性进行干扰抑制的相关技术成为新的研究热点.本文着重介绍分层异构无线网络中基于MIMO预编码的干扰抑制技术的研究进展.以典型的双层异构下行网络为例,分析了利用多天线预编码进行干扰抑制的基本方法,并在此基础上介绍了多种基于MIMO预编码的新型干扰抑制方案,最后讨论了分层异构网络中干扰抑制技术的未来研究方向.     

5G移动通信中的网络关键技术分析

阐述5G移动通信网络的特点,5G移动通信网络关键技术,包括MIMO技术、大规模多输入多输出技术、毫米波通信技术、D2D技术、超密集网络技术与同时同频全双工技术、超密集异构网络技术、自组织网络技术、关键技术的应用场景,探讨5G移动通信网络关键技术的发展方向。     

多频带混合场景下终端直通通信用户最优用户密度与功率分配研究

该文分析了蜂窝与终端直通(Device-to-Device, D2D)混合网络中多频带资源的场景下D2D用户最佳密度和功率分配问题。在混合网络中包含一个或者多个蜂窝网络,D2D用户复用蜂窝系统上行频谱资源。通过采用随机几何理论,上述问题可以建模成一个以最大化D2D网络容量为目标并以蜂窝用户和D2D用户的中断概率为约束条件的优化问题。由于上述优化问题非凸,因此分成两步解决原问题:首先证明当D2D用户密度确定的时候原问题对于功率分配是凸问题,并通过拉格朗日对偶方法得到了最优功率分配方案;随后证明中断约束条件将D2D用户密度的定义域分成有限个子区间,在每个子区间上可以通过求导的方式得到D2D传输容量局部最优解,基于上述两个结论,文中设计了一种子区间最优值搜索算法。通过仿真验证了算法的有效性,并且反映出D2D传输容量主要由中断约束条件和来自蜂窝网络的干扰决定。     

分层异构无线网络的协议架构和关键技术

分层异构无线网络技术因其可以有效提高网络频谱效率、满足不同热点覆盖需求、大幅提升系统容量等优点,而成为当今LTE-Advanced系统中的关键技术之一.总结了分层异构无线网络的背景、定义以及架构,并重点讨论了由于传统网络拓扑结构的改变而引发的干扰问题,详述了3GPP标准中的增强干扰协调方案,最后分析了分层异构无线网络中的其他关键技术,如网络自组织、回程链路设计、小区选择和切换、节能、认知无线电技术等.这些关键技术对于分层异构无线网络商用化部署具有指导意义.     

WiMax与3G LTE网络互联与融合技术研究

本文先分析WiMax与3GPP长期演进项目(LTE)两种无线接入技术融合的可能性.基于通用链路层(GLL)和协同无线资源管理(CRRM)机制的引入.提出了两种不同的协作程度的百联融合技术的网络架构.引入GLL的目的是为不同的无线接入机制提供统-的链路层数据处理.同时带来两个新的研究子课题:异构发送分集与异构多跳技术.CRRM完成网络间无线资源的协调管理,以达到最优化无线资源利用率和最大化系统容量的目的.几种关键的协同无线资源管理机制包括:接人选择、负载均衡、动态频谱控制技术在文中进行了详细分析及讨论.     

异构网络融合中的QoS与通信容量研究

使任何用户在任何时间任何地点都能获得具有服务质量（QoS）保证的服务,同时提高网络的覆盖范围和通信容量,是异构网络融合必须考虑并解决的关键问题。异构环境下具有QoS保证的关键技术研究以及通信容量分析是异构网络融合的重要研究内容。异构网络融合中具有QoS保证的关键技术研究主要在呼叫接入控制（CAC）算法、垂直切换算法、异构资源分配算法和网络选择算法等无线资源管理算法方面。在异构网络融合系统中使用新颖的多跳网络结构可以扩大网络的覆盖范围,降低传输功率,增加系统通信容量和吞吐量。     

蜂窝网络下终端直通安全通信关键技术研究

无线移动用户和数据的爆炸性增长给蜂窝网络系统容量带来了巨大挑战。终端直通(Device-to-Device,D2 D)通信技术通过提高空间利用率从而提高频谱利用率,在某些场景下使移动通信变得更加直接和高效,缓解基站压力,提高用户体验。首先给出了D2D通信系统的基本概念、组成和特点,并与传统的终端直通技术进行对比。接着综述了D2D通信中的关键技术包括邻居/服务发现、模式选择、资源分配和干扰控制等。重点从安全数据传输协议、用户身份认证和物理层安全三个方面提出了D2D系统中安全机制。最后,对D2D通信技术的发展进行展望,指出未来的发展趋势。     

认知融合网络的关键技术

关注异构蜂窝网络和认知无线网络的发展,分别总结了认知异构蜂窝网络、认知家庭基站和认知WiFi 2.0网络的概念和相应研究,凝练了认知融合网络的概念。针对认知融合网络中宏站与多小站共存于相同频段,必然导致严重的干扰问题,提出了认知资源管理和认知干扰管理环路框架,实现资源和干扰的高效管理,有效提升端到端的用户体验质量。最后展望了认知融合网络的未来发展方向和关键技术问题。     

异构网络中基于能效优化的D2D资源分配机制

针对异构网络中D2D通信复用蜂窝用户频谱时存在的频谱分配问题,该文提出一种基于改进离散鸽群优化(PIO)算法的D2D通信资源分配机制。通过设置信干噪比(SINR)门限值来保证用户的通信服务质量(QoS),采用功率控制算法为用户设置发射功率,使用基于运动权值的二进制离散鸽群优化(MWBPIO)算法为D2D用户进行资源分配,并将D2D通信技术与中继技术进行有效结合,为边缘用户建立D2D中继链路,保证边缘用户的通信质量,最大化系统性能目标。仿真结果表明,该方案有效抑制了异构通信系统中引入D2D用户后导致的干扰问题,提高了边缘用户的通信质量和系统的频谱利用率以及系统的能效。     

LTE-A中异构网络的切换分析

在传统网络数据流量爆发性增长、频谱效率已接近极限值的形式下,异构组网是增加网络容量、提高数据速率的有效方式。LTE-A系统中异构组网引入低功率节点,缩短了网络与用户间距离,提高了无线链路质量和频谱效率,逐渐成为LTE-A系统中的关键技术之一,但同时也带来复杂的移动性管理等问题。在深入分析3GPP E-UTRA协议规范的基础上,首先建立了LTE-A MacroPico异构网络拓扑模型,然后对Macro-to-Pico和Pico-to-Macro双向切换概率进行了分析和仿真。在此基础上,给出了用户及其相关网络参数对于切换成功概率的影响分析。     

基于泄露信息量的D2D通信链路选择方法研究

D2D(Device-to-Device)通信因其具有提高频谱效率、时延小和能耗低等优点,被认为是第五代移动通信系统中的关键技术之一。然而,由于D2D用户与蜂窝用户共享频谱,导致D2D用户之间传输的信息会泄露给蜂窝用户。针对这一问题,基于物理层安全的研究,结合D2D通信的特点,提出了一种最小化D2D用户泄露信息量的算法。通过选取最优D2D链路的方法,使得系统的总泄露信息量达到最小。仿真表明所提倡的方法能极大改善系统的总泄露信息量。