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工学博士学位论文
异构无线网络接入管理关键技术研究
博士研究生:崔扬
导师:许荣庆教授
副导师徐玉滨教授
申请学位:工学博士
学科:信息与通信工程
所在单位:电子与信息工程学院
答辩日期:2012 年 7 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
RESEARCH ON KEY TECHNOLOGIES OF
ACCESS MANAGEMENT FOR HETEROGENOUS
WORKS
Candidate: Cui Yang
Supervisor: Prof. Xu Rongqing
Vice Supervisor Prof. Xu Yubin
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Speciality: Information munication
Engineering
Affiliation: School of Electronics and Information
Engineering
Date of Defence: July, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
现存的无线网络由于具有不同的特点和应用背景以及受到技术发展、研究和
产业等方面的利益驱动,很难被相互取代;同时,通过有效地部署异构无线网络,
运营商可以获得更高的收益。因此未来的无线通信系统势必仍然是异构网络。频
谱资源的日益紧张和用户对于业务服务质量(Quality of Service, QoS)要求的提高成
为目前无线网络研究中急需解决的两个问题,于是对现有异构无线网络进行合理
的融合并加以有效的接入管理成为解决上述问题的唯一途径。异构无线网络的融
合框架是整个融合问题的前提和基础,任何无线接入管理算法的实现都是依据和
建立在该框架之上的;接入选择是整个无线接入管理中的关键核心技术,其性能
的好坏直接影响到频谱效率(Spectrum efficiency)和用户的 QoS;移动预测作为接入
管理中的另一关键技术,它能够有效地辅助资源管理和移动性管理机制实现降低
掉线率(垂直切换时由于资源不足引起的)、切换时延以及寻呼信令负荷等目标。因
此,研究异构无线网络的融合框架、接入选择和移动预测算法具有十分重要的意
义。
在这样的背景下,本文针对上述三种异构无线网络接入管理关键技术进行研
究,以下是研究的几个主要方面。
第一,异构无线网络接入管理的技术理论基础。从技术和商业背景两方面对
现有异构无线网络融合框架进行对比和分析,发现基于多无线资源管理
(Multi-Radio Resource Management, MRRM)和通用链路层(General Link Layer, GLL)
的融合框架能够支持灵活、高效的接入管理算法,适应不同的商业背景以及具有
较好的扩展性,因此本文将其作为后续接入管理算法研究的基础框架。为了估算
异构无线网络中用户接入链路的数据速率以及验证接入管理算法的性能,本文给
出了一个通用无线链路的建模方法,该方法利用修改后的 Shannon 容量公式有效
地近似带有自适应调制编码机制(Adaptive Modulation and Coding, AMC)的无线链
路容量。深入分析接入选择增益(Access selection gain)的类型及产生的原因和背景
为接入选择和多接入分组调度算法的研究奠定理论基础。
第二,异构无线网络的移动预测算法。针对无需借助全球定位系统
( Global Positioning System, GPS )类移动预测算法中的主流算法——基于马尔科夫
(Markov)模型的移动预测算法在异构无线网络环境中缺乏有效的位置描述单元以
及对位置发生变化的时间预测准确度不高的问题,提出了联合时间与位置移动预
哈尔滨工业大学工学博士学位论文
测算法:深入分析了异构与同构无线网络中移动预测的本质区别并在此基础上利
用重叠覆盖区域来描述用户的位置,从而为异