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Femto-Cell关键技术研究

作　者: 赵勒
导　师: 钱良
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 毫微微蜂窝环境噪声干扰控制博弈论宽带码分多址接入工程实验平台
分类号: TP393.01
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着移动互联网的迅猛发展,用户对于高速移动数据业务的需求与日俱增,3G和LTE等无线通信系统的技术重心都在于提高移动数据业务的传输速率等方面指标。移动通信系统中室内信号覆盖差的问题由来已久,而在追求高速数据传输背景下,提高室内信号质量势在必行。Femto-Cell技术由于其良好的扩容性能、高质量的语音和数据服务,非常适合用于进行室内信号的覆盖。本文分别从Femto-Cell系统中环境噪声与干扰控制、接入与切换控制两个方面做了深入的研究。在环境噪声与干扰控制的研究中,将认知无线电技术引入Femto-Cell,借助认知无线电对无线环境的感知能力来解决大规模部署Femto-Cell时邻近小区之间存在的噪声和干扰问题。在此基础上,本文运用博弈理论对FBS之间的交互行为进行建模,合理定义效用函数,给出了非合作式博弈模型,通过证明Nash均衡点的存在性和唯一性,给出了一种基于非合作式博弈的分布式功率控制算法。然后针对非合作式博弈中存在的问题,进一步利用合作式博弈理论进行优化,在较低的信令开销下,将功率控制与信道分配相结合,给出了一种基于合作式博弈的分布式资源分配算法。最后在不同的场景下对上述算法进行仿真,一方面验证了基于非合作式博弈的分布式功率控制算法的收敛性和正确性,另一方面证明基于合作式博弈的分布式资源分配算法能够有效地解决Femto-Cell中的干扰问题,更好地保证系统的性能。在接入与切换控制的研究中,本文首先阐述了部署Femto-Cell的移动通信系统中切换控制存在的问题和技术难点,给出了一种基于Femto-Cell网络结构的切换控制方法的设计思路,以解决Femto-Cell小区之间以及Femto-Cell向宏蜂窝小区的切换功能;然后选取广泛部署的W-CDMA网络作为Femto-Cell系统物理层接入技术的研究对象,根据移动终端接入Fetmo-Cell系统的过程,本文研究了W-CDMA网络中小区搜索和基带预处理部分,并在验证平台上实现。在基带接收机的预处理模块中,分别给出了对抗接收信号频率偏差和接收机中采样钟频率偏差的算法。在小区搜索模块和RAKE接收机模块中,对现有算法有针对性地进行了优化和改进,在保证性能的前提下,降低算法复杂度和运算量,减轻了硬件的计算负荷,有利于在硬件上进行实现。最后本文设计了一种多模式Femto-Cell工程实验平台方案,在统一的硬件系统框架下,使用软件实现不同的无线通信系统,提高系统的灵活性和扩展性。本文将W-CDMA系统应用于该硬件系统框架,验证了该平台可以支持Femto-Cell系统的开发,有较大的实用价值。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 移动通信技术的发展  10
  1.2 FEMTO-CELL技术的兴起与应用  10-14
    1.2.1 Femto-Cell的概念  10-11
    1.2.2 Femto-Cell的网络架构  11-12
    1.2.3 Femto-Cell的发展现状  12-14
  1.3 FEMTO-CELL技术中存在的问题  14-16
    1.3.1 环境噪声和干扰控制  14-15
    1.3.2 接入和切换控制  15-16
    1.3.3 链路层控制策略  16
  1.4 本文主要研究工作及其意义  16-17
  1.5 本文的章节安排  17-18
第二章 FEMTO-CELL系统中环境噪声与干扰控制研究  18-37
  2.1 概述  18
  2.2 FEMTO-CELL系统中环境噪声和干扰控制问题的提出  18-21
    2.2.1 环境噪声和干扰概述  18-19
    2.2.2 Femto-Cell系统中存在的环境噪声和干扰控制问题及其解决思路  19-20
    2.2.3 认知无线电在环境噪声与干扰控制中的作用  20-21
  2.3 具有感知能力的FEMTO-CELL网络架构和系统模型  21-23
    2.3.1 CFC的网络架构  21-22
    2.3.2 CFC的系统模型  22-23
  2.4 基于非合作式博弈的FEMTO-CELL系统环境噪声和干扰控制研究  23-27
    2.4.1 Nash均衡点的存在性  24-25
    2.4.2 Nash均衡点的唯一性  25-26
    2.4.3 基于非合作式博弈的分布式功率控制算法  26-27
  2.5 基于合作式博弈的FEMTO-CELL系统环境噪声和干扰控制研究  27-29
    2.5.1 非合作式博弈模型存在的问题  27-28
    2.5.2 基于Femto-Cell网络架构的解决方案  28-29
    2.5.3 基于合作式博弈的分布式资源分配算法  29
  2.6 仿真和分析  29-36
    2.6.1 仿真条件概述  29-30
    2.6.2 仿真结果与分析  30-36
  2.7 本章小结  36-37
第三章 FEMTO-CELL系统接入与切换控制研究  37-65
  3.1 概述  37
  3.2 FEMTO-CELL系统中的切换控制问题  37-39
  3.3 FEMTO-CELL系统在WCDMA网络中的接入技术研究  39-63
    3.3.1 W-CDMA下行链路公共物理信道  41-45
    3.3.2 W-CDMA预处理模块  45-51
    3.3.3 W-CDMA小区搜索实现算法  51-61
    3.3.4 RAKE接收机实现算法  61-63
  3.4 本章小结  63-65
第四章 FEMTO-CELL工程实验平台设计  65-74
  4.1 概述  65
  4.2 多模式FEMTO-CELL工程实验平台的通用架构  65-71
    4.2.1 基带信号处理模块  66-69
    4.2.2 数模转换模块  69-70
    4.2.3 射频模块  70-71
  4.3 实验结果  71-73
  4.4 本章小结  73-74
第五章总结与展望  74-76
  5.1 本文结论  74-75
  5.2 研究展望  75-76
参考文献  76-81
英文缩略语表（附录1）  81-82
博弈理论基础（附录2）  82-84
  附 2.1 博弈问题的定义  82
  附 2.2 博弈问题的分类  82-83
  附 2.3 NASH均衡  83-84
W-CDMA下行链路的扩频和调制技术（附录3）  84-89
  附 3.1 扩频  84
  附 3.2 信道码和信道化  84-85
  附 3.3 IQ合并  85
  附 3.4 扰码和加扰  85-87
  附 3.5 信道合并  87
  附 3.6 调制  87-89
致谢  89-90
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  90-92

Femto-Cell关键技术研究

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