（信号与信息处理专业论文）异构无线网络中的接入选择机制研究.pdf

异构无线网络中接入选择机制研究 摘要 未来无线通信网络的发展趋势之一将是各种不同无线接入技术的融合。多种 不同无线接入技术的共存及融合带来多方面的益处，包括：提高无线资源利用 率、提高网络容量、为用户提供更好的服务质量、降低网络基础建设费用等，这 些由异构无线接入网络的融合所带来的益处可以统称为多接入增益。多接入选择 ( m r a s ，m u l t i p l er a d i oa c c e s ss e l e c t i o n ) 作为协同无线资源管理中关键技 术，通过动态管理终端接入一个或多个不同的无线网络，可有效利用多接入增 益。由多接入选择所带来的多接入增益包括两个方面：多接入分集( m u l t i - r a d i oa c c e s sd i v e r s i t y ) 和多接入合并( m u l t i r a d i oa c c e s sc o m b i n i n g ) 。 本论文将主要探讨在异构无线网络环境中，如何利用多接入选择技术来达到多接 入增益最大化，提高无线传输性能。 论文首先分析了下一代无线通信网络的主要技术标准和发展状况，针对下一 代无线通信网络的发展趋势之一：异构无线网络融合，从核心网、接入网、终端 三个方面分析了相应的融合机制。在此基础上，重点探讨了接入网层面的融合 机制，提出了基于通用链路层( g l l ，g e n e r i cl i n kl a y e r ) 和协同无线资源管 理( m r s , m u l t i r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t ) 的两种异构网络融合架构。 其次论文将多接入选择从实现角度分为两个方面展开来进行分析：一方面， 研究在多接入网络环境中，在新业务产生或因其他条件下( 如切换、负载均衡、 q o s 保证下降等) 要求终端重新选择网络时，如何设计接入选择算法来动态根据 用户及网络需求选择最佳的网络进行接入。这种多接入选择由于在时间发生上间 隔较长，可看作是“慢速多接入选择”( s l o w 嗽a s ) 。另外一方面，根据多接入 无线网络信道相互独立变化的特征，通过设计多接入系统下的分组调度算法，动 态分配分组包在适当一个或多个接入链路上传输，这种多接入选择的实现基于网 络间深耦合模式而快速执行，并能获得更高的多接入增益，可看作是“快速多接 入选择”( f a s tm r a s ) 。论文基于对这两种多接入选择的基本原理和研究现状 分析总结的基础上，提出了研究中存在的问题和面临的挑战。 然后，论文在“慢速多接入选择”方面，首先针对多接入选择的主要目标之 一负载均衡，提出一种基于多维m a r k o v 链的异构网络负载均衡的理论分析模 型，通过其性能分析得出网络与业务主要参数的变化对负载均衡性能的影响，而 i 这将有效指导多接入选择算法的设计。其次，针对现有研究中提出的多接入选择 方法多是针对传统话音业务，而对分组网络及业务分析的不足，首先提出了一种 异构无线分组网络中负载及业务资源消耗的估计策略，并在此基础上提出一种考 虑业务特性并以负载均衡为目标的多接入选择算法。最后，考虑到多接入选择实 际为多种不同因素共同影响并作用的结果，这些因素种类繁多包括如网络容量及 负载状况、业务服务质量、用户喜好、可用性安全性等，并且由于异构网络中无 线资源及链路技术的差异性，上述参数有不同的可接受度和数量等级，在多接入 选择中很难统一量化比较。因此，论文提出了一种结合目标代价函数与层次分析 法的动态多接入选择算法，来解决这一多因素影响下的多接入选择问题。 在。快速多接入选择”方面，论文从选择式与并行多接入传输的角度深入分 析了如何利用多接入分集和多接入合并增益。在选择式多接入传输方面，实际可 以转化为在多用户、多接入状况下的分组调度问题，从理论上上述过程可以分为 多用户调度和多接入分配两部分，然而基于这种分割的选择式多接入传输算法并 不能达到性能的最优。因此，在本文将多用户、多接入调度进行联合设计，提出 了一种利用选择式多接入传输分集的分组调度算法。另外，传统并行多接入传输 主要的目标为提高传输的可靠性，但往往以牺牲系统资源为代价。针对如何提高 传输可靠性的同时获得系统吞吐量性能的要求，在本文，将纠错编码机制与多接 入传输分集方法联合设计，首先提出两种了结合比特级纠错编码的并行多接入传 输的方法：i p m r t d 与c p m r t d ，其次考虑到可实现性，提出了一种基于分组级纠 错编码的并行多接入传输方法：m r t d - p f e c ，并在此基础上讨论其在协作通信中 的应用场景。 最后，在总结全文的基础上，提出了论文不足及未来的研究方向。 关键词：异构无线网络，多接入选择，负载均衡，多接入传输分集，纠错编码 i i i n v e s t i g 加o no nm u 皿r a d i oa c c e s s s e l e c t i o ni nh e t e r o g e n e o u sw i r e l e s s n e t w o r k s i nt h en e a rf u t u r e , m u l t i t u d eo fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sb a s e do na v a r i e t yo f r a d i oa c c e s st e c h n o l o g i e s ( r a t s ) a n ds t a n d a r d sw i l le m e r g ea n dc o e x i s t t h e a v a i l a b i l i t yo fm u l t i p l ea c s sa l t e r n a t i v e so f f e r st h ec a p a b i l i t yo fi n c r e a s i n gt h eo v e r a l l t r a n s m i s s i o nc a p a c i t y ，p r o v i d i n gb e t t e rs e r v i c eq u a l i t ya n dr c d u c i n gt h ed e p l o y m e n t c o s t sf o rw i r e l e s sa c c e s s t h e s ep o t e n t i a lg a i n s 啪b en a m e dm u l t i - a o s sg a i n m u l t i - r a d i oa c c e s ss e l e c t i o no v t r a s ) t h a td e c i d ea na p p r o p r i a t er a d i oa c o 皓st e c h n o l o g yf o ra s p e c i f i cs e r v i c ei sp r o v e dt ob ea ne f f i c i e n tm e t h o dt oe x p l o i tt h em u l t i r a d i oa c c e 豁 g a i n , w h i c hc o m e sf r o mt w oa s p e c t s ：m u l t i r a d i oa o o 嘟d i v e r s i t y ( m r a d ) a n dm u l t i - r a d i oa c c e s sc o m b i n i n g ( m r a c ) t h et h e s i sw i l li n v e s t i g a t eh o wt od e s i g no p t i m u m m r a ss t r a t e g i e st 0 e x p l o i tt h em u l t i r a d i oa c o g s sg a i ni nh e t e r o g e n e o u sw i r e l e s s n e t w o r k s f i r s t l y ，ad e s c r i p t i o no f t h en e x tg e n e r a t i o no fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ki s g i v e n a so n eo ft h et r e n do fn e x tg e n e r a t i o nw i r e l e s ss y s t e m , t h ek e yi n t e r - w o r k i n g t e c h n o l o g i e so fh e t e r o g e n e o u sn e t w o r k sa g ea n a l y s e df r o mt h ef o l l o w i n gp o i n to fv i e w ： c o r en e t w o r k , a c c e s sn e t w o r ka n dt e r m i n a lr e s p e c t i v e l y t h e n , t h et h e s i se m p h a s i s e so n t h ei n t e r - w o r k i n gs t r a t e g ya tt h el e v e lo fa c c e s sn e t w o r k , a n dp r o p o s e st w oi n t e r - w o r k i n gn e t w o r ka r c h i t e c t u r e sb a s e d0 1 1t h ec o n c e p t so fg e n e r i ci i n l 【l a y e r ( g u ) a n d m u l t i r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t ( m r r m ) s e c o n d l y ，t h et h e s i sd i v i d e st h em r a si n t ot w ot y p e s ：s l o wm r a s a n df a s tm r a s ， i nt e r n 娼o ft h et i m es c a l eo fi m p l e m e n t a t i o n o no n eh a n d , t h ea c c e s ss e l e c t i o nf u n c t i o n w i l lb et r i g g e r e db ys o m ei n c i d e n t si n c l u d i n gn e ws e r v i c eg e n e r a t i o n , i n t e r - s y s t e m h a n d o v e ro ft h ed e g r a d a t i o no fq o s ，w h e r em r a s o p e r a t e si nt h eo r d e ro fs e c o n d sa n d u p w a r d s ，s oi ti sn a m e ds l o wm r a s o nt h eo t h e rh a n d ，a c c e s ss e l e c t i o nc a l lo p e r a t ei n t h eo r d e ro fm i l l i s e c o n d st ob ea b l et or e a c tt or a p i dc h a n n e lq u a l i t yv a r i a t i o n s ( f a s t f a d i n 曲，w h i c hi si m p l e m e n t e db ys c h e d u l i n gp a c k e t so v e rm u l t i p l er a d i o 牡c c s s 髂a n d e x p l o i tm o r em u l t i r a d i oa 0 麟g a i n , s o i ti sn a m e df a s tm r a s b a s e do nt h et h o r o u g h i i i 柚a l y s i so fi m p l e m e n t a t i o na n dt h es t a t eo fa r to fm r a s ，t h et h e s i sp r e s e n t st h en o w - e x i s t e dp r o b l e m sa n dc h a l l e n g e si nt h er e s e a r c ho nm r a s f o rs l o wm r a s ，t h et h e s i sf i r s tp r o p o s eat h e o r e t i ca n a l y s i sm o d e lf o rl o a d b a l a n c i n gw i t hm u l t i - r a d i oa c c e s ss e l e c t i o nb yu s i n gm u l t i - d i m e n s i o n sm a r k o vc h a i n t h ea n a l y t i c a lr e s u l t sr e v e a l h o wt h ev a r i a t i o no fm a i np a r a m e t e r sa f f e c tt h e p e r f o r m a n c eo fl o a db a l a n c i n g , w h i c hw i l lg u i d et h ed e s i g n i n go fa c o 。s ss e l e c t i o n a l g o r i t h m w h e nc o n s i d e r i n gt h el a c ko fm r a sa l g o r i t h mf o rw i r e l e s sp a c k e tn e t w o r k , t h et h e s i sg i v e sam e t h o dt oe v a l u a t et h er e q u i r e dr e s o u r c eo fs e r v i c ea n dn e t w o r kl o a d b a s e do nt h ep a c k e t l e v e li n f o r m a t i o n ，t h e np r o p o s eal o a db a l a n c i n g - b a s e dm r a s a l g o r i t h mw i t hc o n s i d e r a t i o no fv a r i o u sq u a l i t i e so fp a c k e ts e r v i c e m o r e o v e r , m r a s a c t u a l l yd e p e n d so nm u l t i p l ed e c i d i n gf a c t o r s w h i c hb e l o n gt 0d i f f e r e n tp r o p e r t i e sa n d a r eh a r dt ob ec o m p a r e dd i r e c t l y , i n c l u d i n gs t a t u so fl i n k ，s y s t e mc a p a c i t y ，n e t w o r kl o a d , o o sp r o v i d e n c e , u 嘶p r e f e r e n c e s e c u r i t ya n da v a i l a b i l i t y , e t c t os e t t l et h i sp r o b l e m , t h et h e s i sp r o p o s e sam u l t i p l ef a c t o r sd e t e r m i n e dm r a sa l g o r i t h mb a s e do nt h ec o s t f u n c t i o na n da n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s f o rf a s tm r a s ，b o t ht h es e l e c t i v ea n dp a r a l l e lm u l t i - r a d i ot r a n s m i s s i o n sa r e i n v e s t i g a t e dt oe x p l o i tt h eg a i no fm u l t i - r a d i ot r a n s m i s s i o nd i v e r s i t ya n dm u l t i r a d i o t r a n s m i s s i o nc o m b i n i n g s e l e c t i v em u l t i r a d i ot r a n s m i s s i o nc a nb ec o n v e r t e di n t ot h e p r o b l e mo fp a c k e ts c h e d u l i n gi nt h ec o n d i t i o no fm u l t i u s e ra n dm u l t i r a d i oa c c e s s ，a n d 啪b ei m p l e m e n t e di nt w os t e p s ：m u l t i - u s e rs c h e d u l i n ga n dm u l t i - r a d i oa c o o s s e s a l l o c a t i o n i nt h et h e s i s an o v e ls e l e c t i v em u l t i - r a d i ot r a n s m i s s i o na l g o r i t l u nj s p r o p o s e d , i nw h i c ht h e t w os t e p sa r ej o i n t l y d e s i g n e dt oa c h i e v et h eo p t i m u m p e r f o r m a n c e m o r e o v e r , p a r a l l e lm u l t i - r a d i ot r a n s m i s s i o n i su s e dt oi n c r e a s et h e r e l i a b i l i t yo ft r a n s m i s s i o ni nw i r e l e s se n v i r o n m e n t ，b u ta tt h ec o s to fc o n s u m i n gm o r e r a d i or e s o u r c e s i nt h et h e s i s ，t h ef o r w a r de r l d rc o r r e c t i o n ( f e c ) s t r a t e g ya n dm u l t i - r a d i ot r a n s m i s s i o na r ec o m b i n e dt os o l v et h i sp r o b l e m t w on o v e lb i tl e v e lf e c - b a s e d p a r a l l e lm u l t i - r a d i ot r a n s m i s s i o na l g o r i t h m s ：i p m r t da n dc p m r t da r ep r o p o s e d f u r t h e r m o r e ，c o n s i d e r i n gt h ec o m p l e x i t yo fi m p l e m e n t a t i o n , t h et h e s i sa l s op r o p o s e sa p a c k e tl e v e lf e c - b a s e dp a r a l l e lm u l t i r a d i ot r a n s m i s s i o na l g o r i t h m ，a n dd i s c u s s e si t s a p p l i c a t i o n si nc o o p e r a t i v ec o m m u n i c a t i o n s f i n a l l y t h ew o r k si nt h et h e s i sa r es u m m a r i z c da n df u t a r ew o r k sa r ei n t r o d u c e d k e y w o r d s ：h e t e r o g e n e o u sw i r e l e s sn e t w o r k , m u l t i - r a d i oa c 鹳s e l e c t i o n l o a d b a l a w c i n g , m u l t i - r a d i ot r a n s m i s s i o nd i v e r s i t y , f o r w a r de r r o rc o r r e c t i o n v 拙夏鲤皇鑫堂盛论塞且基 图形列表 圈1 - 1 基于g l i m r r m 多接入网络协议模型 目2 一l ( a ) g l l 协议模型( b ) 基于g l l 的异构网络融合协议模型2 2 图2 - 2 异构中继 图【a ) 基于无线控制服务r c s 的集中式架构( b ) 基于无线接入点r a p 的秉中式架构2 6 图2 - 4 多接入选择 目2 - 5 异构发送分集模型。3 2 图2 - 6 多接八并行传输3 4 图卜1 子系统客量域与联合容量女鼍j 卅 圉3 - 2 负载均衡小区模型加 图卜3 小区1 有用户转移到小区2 4 0 图3 - 4 小区2 有用户转移到小区1 加 固3 - 5 无负裁均衡。 图3 - 6 负裁均衡下的用户阻塞率【c 1 c 2 1 5 ) 4 4 图3 - 7 有无负载均衡下的用户阻塞率( p b i ：采用负裁均衡p b s ：不采用负载均衡) 图3 - g 系统责涿分配模型4 6 田3 - 9 仿真场景 图3 - 1 0 分组业务( 用户) 接八阻塞率 5 1 5 3 目3 - 1 1 分组业务丢包率5 4 图3 - 1 2不同同络平均负载状况5 4 目4 - 1 多接入选择递阶层次结构 图4 - 2 多因素多接入选择与随机选择方法资源利用率比较 图4 3 多因素多接入选择与随机选择方法满意用户情况比较 图4 4 系统总吞吐量性能( c x s e l ，2 ) 图4 5 用户满毒率( c 格e 1 2 ) 图4 - 6 接八阻塞率( c a s e l ，2 ) 图5 - 1 选择式多接八传输分集” 图5 - 20 n 0 f f 业务源模型 图5 - 3 系统频谱效率 目5 - 4 实时业务丢包率 圈5 - 5 非实时业务平均服务速率业务速率 图6 - 1 系统模型一多接入并行传输与纠错编码 图6 - 2i p m p , t d 实瑗j 荑型。 圉6 - 3c p m r t d 实现模型 6 7 6 7 6 8 6 9 6 9 7 2 8 1 8 2 8 7 8 8 图6 - 4 接收差错概率及吞吐量 圉6 - 5 接收差错概率及吞吐量 图6 - 6 接收差错概率厦吞吐量 图6 - 7 分组级纠错编码及译码 圉6 - 8m p i d - p f e c 实理膜型 ( b p s i 1 2 ) ( q p s 1 2 ) ( 1 6 q a m1 2 ) 田6 - 9 接收稿信怠不可恢复概率 圉6 1 0 仿真过程中接收端信息不可恢复的概率 图6 - 1 1 仿真过程中有效吞吐量 圉6 - 1 2 接收差错率嵋平均信噪比 图6 1 3 平均有效吞吐量v s 平均信噪比 图6 - 1 4 协作通信( 同构系统) 圈6 - 1 5 协同通信( 异构系统) x 肼脚脚g | 瑚 m m 埘 拼埘 i 曼 表1 - 1i s t 主要项目厦其研究方向 表格列表 表3 - 1 仿真系统参数5 2 表3 - 2 信道衰落模型5 2 表4 - i 主要决定因素重要性比较( c 胆e1 ) 表4 - 2 主要决定因素重要性比较( c k s b2 ) 表4 - 3 实时业务q o s 因素重要性比较6 6 表4 - 4 非实时业务q o s 因素重要性比较 表4 - 5 可用性因素重要性比较 表5 - 1 调度算法描述 表5 - 2 仿真参数 表5 - 3 业务源仿真参教 表6 - i 仿真参数设王 酌 6 6 7 9 7 9 舳 9 3 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮 电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 幺；坠銎日期：1 堑) ：兰2 i 7 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学 校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论 文被查阅和借阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用 影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密 后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注 释：本学位论文 本人签名： 导师签名： 本授权书。 日期：豳：曼：12 日期： 1 2 。：颦 ， 。 ， 第1 章下一代无线通信网络及其融合 目前，各种各样的无线通信系统己形成多个相对独立的网络，包括各种制式 的蜂窝移动网、无线局域网、无线数字家庭网、车载内部无线通信系统等，这些 网络格局纵向独立，每种不同网络有其特定的网络资源组成方式，并基于这些网 络资源提供特定的功能和应用。这种“一种应用，一种网络”的网络格局已逐渐 暴露其固有的弊端：多种复杂的协议、复杂的无线网络共存；无线网络管理和维 护成本很高；不利于无线网络资源尤其是传输资源的共享；不便于跨网络多功能 综合业务的提供【1 1 】。 与此同时，下一代无线通信系统的研究正在加速进行，不同组织包括 3 g p p ，i e e e 及各大公司和研究机构在分别研究提出新一代无线通信系统的技术及 标准。异构无线网络的融合作为未来无线通信系统的发展趋势也得到众多关注和 研究，以解决多种接入技术共存的背景下，如何能更好地为用户提供无缝的、有 差别的服务，同时提高日益紧张的无线资源的利用率的问题。在本文，首先对下 一代无线通信系统的多种技术进行介绍，在此基础上，再从核心网、接入网、终 端三个方面分析异构无线网络融合的主要挑战，最后，概要地提出了论文的主要 工作、创新点及后续章节的安排。 1 1下一代无线通信系统的发展 1 1 1 第一代蜂窝移动通信系统 b e y o n d3 g 是在第三代移动技术的基础上进一步开发的后三代移动通信，又 称第四代移动通信( 4 g ) 。它是面向2 0 1 0 年以后的移动通信系统，主要以移动 数据服务为主，大范围覆盖的高速移动通信网络。m 盯a d 、，a n c e d 系统是删给 b 3 g 移动通信系统的正式名称，其目标是成为3 g 和e 3 g 之后的下一代移动通信 系统。预计于2 0 1 0 年前后开始商用，2 0 1 5 年开始大规模部署。该系统在低速移 动的室内和室外环境中，将提供高达1 g b i t s 的小区吞吐量；在中高速移动的广域 环境下，将提供最高1 0 0 m b i 帕的峰值速率。 目前一些国家正在积极进行第四代技术规范的研究制定，同时许多世界著名 通信公司已经投入巨资研究新一代移动通信系统。日本和韩国也已开始进行 b e y o n d3 g 等未来移动通信技术的开发研究，早在1 9 9 7 年日本n 丌d o c o m o 公 1 3 l 疯錾耋鑫宝箍圭逾塞 蓥l 壅歪= 益差夔纛蕴醒垒螽蒸麓金 司已经启动第四代系缝的开发磷党工 # ，弗予2 0 0 1 缮6 月商i t u 提交了有关建 议西门予磁积极与戮肉井颁暴实力的高校进行新一代系统的合作研究；欧洲的 爱立信公司与美国加刹福尼亚火学合作，着手研制第四代移动通信系统；欧洲的 4 寡移魂霰蘩生产褰嚣尔誊特、爱囊镶、诺萋驻移覆秘孑缝残7 夔赛无线磅 究论坛( w w r f ) 【1 - 2 】，研究3 g 以后的发展方向；w w r f 预计4 0 技术将在 2 0 l o 年开始投入应用。 一日本n r r d o c o m 0 4 ( 3 系统 期r rd o c o m o 镑词是日本竣大豹移动邋信运营商，是全擞界最早建发3 ( 3 网 络的运营裔乏一，也楚最早开麓的b 3 g 标准研究的机构。警在1 9 9 8 肇4 月， d o c o m o 就歼始了b 3 g 标准的研究，目前，d o c o m o 已经提出了比较完整的 b 3 g 空孛接弱方案，势基经建躐实验系统。d o c o m o 在2 0 0 4 每8 莠熬实验瓣测 试中，已经实现了高达1 g b i 吖s 的下行峰值速率。 在下行链路中，d o c o m o 采用了v s f - o f c d m ( v a r i a b l es p r e a d i n gf a ct o ra n d o r t h o g o n a lf r e q u e n c yc o d ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) - 技术，即“w 变扩频因子一正交 频率码分复用”技术，v s f - o f c d m 在时域和频域两个维度上灵活地改变扩频因 予豹大零，渡达舅簇竣分集壤豢粒多经予莸之闻较好豹孚餐。在上嚣链舔孛， d o c o m o 采用了m c d s c d m a ( m u l t i 。c a r r i e rd i r e c ts e q u e n c es p r e a d i n g - c d m a ) ，帮多载波黧犊序列扩频c d m a 。采用这一方案的主要原鞠蠢：d s - c d m a 技术有比较低的信号蜂均院( p a p r ，p e a kt oa v e r a g ep o w e rr a t i o ) ，并 鼠上行同步和信道估计比较容易实现。现张，d o c o m o 公司的b 3 g 研究正作仍然 嬷手毽奏鬏悫遮蕴，谤翅予筠l o 年避入蠹溺。 一中国的f u t u r e 计划 我嚣裹授零8 6 3 谤翔手纛矮闷癌动了嚣自来泉第疆霞移麓逶薅豹f e t u r e 计划【1 - 3 - - 未来通用无线环境研究开发。在f u t u r e 项目巾，从网络结构、空 中接口，载波频段等诸多方面鞍传统蜂窝移动通信系统有全毅的改进，使褥未来 的移动通信系统可蔽全方位建适应未来韭务的需求。在无线链路传输技零方面， 提出了混合g m f d m 传输橇架技术，能够较好地适应新代蜂窝移动通信大 藏疆覆盖、笼线资源调爱灵嚣等黪点；在多套区多嬷逶售方嚣，特爱提滋了交织 多址与同频复用方案，以及基予f d m a ，m m a 的混合组网方案。在引用环境和 接收技术方灏，提出了环境自通成设计方法，能够根据移动用户的移动性以及所 簸繇境鑫动逡应地调熬桢，时骧络 鸯，兼颥光线资源的有效稠鼷与系统穗缝；在多 天线技术应用方面，提出了分布式的多天线应用技术，可重点解决未来移动通信 1 4 韭塞鲤电盔堂i 妻缝窒复! 重王= 岱玉缉通信匾堡丛基融金 系统所面临的频谱受限和功率受限问题。在接收机设计方面，引入了信息保留的 迭代接收机，在计算复杂性增加较少的条件下，较为理想地逼近s h a n n o n 极限； 在业务应用方面，创新性地提出了面向异构网络多业务综合的m u s e 方案，通过 感知用户的需求、环境和通信能力，实现用户对业务的最佳体验 _ 欧洲的i s t 计划1 1 - 4 为了保持欧洲在无线通信领域的核心地位，欧洲己启动了对后3 g ( 4 g ) 系 统的研究，专门制定了信息社会技术( i s t ) 计划。在此计划指导下开展了一系 列研究工作，探索如何在未来实现所谓环境智能或虚拟通信环境的概念，具体的 项目如表1 所示 表1 - 1i s t 主要项目夏其研究方向 研究方向项目名称 无线电资源的自适应重新配置 c a s t 、p a s t 0 认l 、t r u s t 、s t i n g i c y 网络服务走向融合时的开放式接 蛐叩i v s 、啪帕! i s i d r e 、c r 即o 口 4 g 技术：u w b 、特别连接网u c a n 、b r 0 d w a y 、r 伽a n t i k 、姒t r i c e 联合晟优化的d s p r f 设计 w i n d - f l e x 、j o c 0 新收发信机概念( 空时处理、波 a s i l 叫、0 b n e t 、f i t n e s s 束成形) 智能天线( m i m 0 信道建模) i - l 町l i a 、s a t u 心、f l o w s 1 1 2 宽带无线通信系统 在蜂窝移动通信技术快速发展、力争提供移动宽带服务的同时，一些宽带无 线通信系统定位在宽带无线方面，后来也开始提供部分的移动功能，试图通过宽 带移动化进入移动通信市场，例如无线局域网和无线城域网等。 关于宽带无线通信系统，主要以北美的i e e e 8 0 2 系列为基础。虽然欧洲也提 出了自己的宽带无线通信系统标准，如h i p e r l a n 、i - i i p e r m a n 等，但是目前已经 完全和皿e 8 0 2 系列标准融合了。正e e8 0 2 主要制定电子工程和计算机领域的标 准，又称为l m s c ( l a n m a ns t a n d a r d sc o m m i t t e e ，局域网城域网标准委员 会) 。i e e e8 0 2 下设工作组、研究组，分别就不同的技术领域进行研究，主要开 发局域网和城域网的物理层( p h y ) 和媒质接入控制层( mac ) 规范。 正e e8 0 2 在局域网领域推出的最成功的标准为i e e e8 0 2 3 ，该标准已经被 i s o 采纳，形成了i s o8 8 0 2 3 标准，是局域网中应用最广泛的协议在无线领 1 5 l t 基整整盍璧壤圭盈塞 蒸l 耋歪= 监玉绫疆篮疆釜毽蒸熬金 域，i e e e8 睨耳兹主要有四个工终组在逃行相关撂准研究工作，分别怒8 0 2 。1 5 ( 无线个域两) 、8 0 2 i i ( 无线髑域隧) 、8 0 2 1 6 ( 光线城域掰) ，8 0 2 2 0 ( 无线 广域网) ，这四种技术以覆盖范围的大小进行区分，覆盖范围由小到大。 对于无线个域网来说，霹懿主要铡重後雳超宽帮围、嘲、簸牙、z i c o e e 技术 来提供短程的高速信息传输。无线局域网( t a n ，l o c a la r e an e t w o r k ) 可定义为 健羯袈颏( r f ，r a d i of r e q u e n c y ) 、微波( m i c r o w a v e ) 或红掺线( i n f r a r e d ) ，在 一个有限地域内互连设备的通倍系统。一个无线局域网可当作有线局域阏的扩展 来使用，也可以独立作为有线局域网的替代设旌。w u 心最大豹特点悬便携性， 圭簧解决焉户“最嚣1 0 0 m 8 翡遣信需求，定位予熬熹建嚣瓣高速游教蒙摇接 入，不支持高速移动性，主流应用是商务用户在酒店、机场镣热点使用便携电脑 上阚浏览或游闯企业舱鼹务器。光线城域黼国强l 技术指静是无线遁僖网络覆 盏范围大予光线局域两的一种无线通信技术，无线城域网是为解决宽带接入“最 膳一公里”问题而专门设计的。在发展制订i e e e 8 0 2 1 6 e 标准的同时，i e e e 无线 王俸缓建藏7 一令鳜静工终缝一一默e8 0 2 2 0 发震移麓宽带笼线接入 ( m b w a ) 。m b w a 宅中接口使用与3 g 同样的频率，但是黧求有更高的频谱效 搴。毽是它蹩全p 他的，能够提供比3 g 更高豹通信速率，嚣此最适会灏网运营 商采用。这种系统也被称为移动凭线宽带按入m b w a 系统。 l 戊异构无线通傧系统的融合 如前面所述，未来的无线通信系统的个特征将是多种接入方式共同存在， 融会将是必然的一个趋势。扶敛务震求角瘦看，无线话音业务逐渐萎缩，无线移 动和数据业务快速增长，用户对个性化、多样亿业务需求不断增强。从来来发展 角度看，用户需要能通过任一无线终端( 移动台、p d a 等) 通过任一方式接入网 终 w 琏k 、g p r s 、w m a n 等) ，瑟基号疆霹礁一，张萃霹淫一，毒鬻方霞灵 活；对于无线网络运蒋商或业务提供商来说，业务嗣服务转激和融合的关键是努 力她搽索如何走移动釉宽带无线融合之鼹，通过与移动，无线嚣联网及备类增值 蛾务和组合销售，为客户提供差舜化的融会无线通倍服务。 因此，朱来信息社会将同时挟存多种光线宽带通信系统，而用户对信息通信 帮带宽静需求并不平餐舞呈多样纯的特熹，使褥各种无线闲络技术都鸯蒸生存：耨 发腥的空间；各种无线技术将通过互补融合实现共同发展，而不是相曩终结或彼 j l ：取代。磅究各秘无线两终的敲会必须解决挟心嬲、攮入网和移动终端三个方葱 融合的技术问题【1 1 1 。 1 6 1 2 1 核心网的融合 无线通信网络是有线通信网络的延伸，是在现有的有线网络的基础结构上提 供的无线接入的方式。目前，基于全口的核心网架构发展非常迅猛，从业界标准 和现状来看，在核心网传送层面以口网络为下一代网络采用的基础架构已构成共 识，并将实现以口网络为统一承载网络的融合，如3 g p p 已在r 4 ，r 5 版本中引入 基于口的骨干网。可运营，可管理的电信级口网络能有效地解决网络资源管 理、网络安全管理、完备的运行维护等技术问题。另外，下一代网络业务与控制 完全分离，是全开放的、基于统一协议的分组网络。这种网络架构将为2 g 、 3 g 、w m a n 、w l a n 和w p a n 等提供最佳的有线网络基础结构，未来2 g 、 3 g 、w m a n 、w l a n 和w p a n 等异构无线接入系统在核心网上将采用软交换和 口分组技术的n g n 的基础上进行融合。 在核心网融合中特别重要的一个方面是业务控制层面的融合，目前主要发展 方向是以口多媒体子系统( i m s ：口m u l t i m e d i as u b s y s t e m ) 1 - 5 为基础。i m s 的目 点是建立与接入方式无关，能被多种网络共同使用的融合的核心网，即能够为 2 5 g 、3 g 、w i a n 、w i m a x 等多种不同接入手段的用户提供融合业务。i m s 的 重点是对控制层功能做了进一步的划分，其中将呼叫会话控制功能( c s c f ) 和 媒体网关控制功能( m g c f ) 分开，网络结构更加灵活开放。i m s 采用s i p 作为 呼叫控制协议。基于i m s 的核心网融合方案将在未来很长一段时间占据主导地 位。 1 2 2 无线接入网的融合 不同的无线接入网基于不同的业务模型设计空中接口，所以各无线通信系统 的物理层( p h n 调制解调技术和介质访问层( m a c ) 的接入技术完全不同。融合网 络的接入网必须支持不同网络的空中接口标准，并考虑接入网问的协议及信令转 换等问题。各个网