收藏本站
《北京邮电大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

认知无线网络中导频信道设计和自组织关键技术研究

张奇勋  
【摘要】:随着工作、学习和生活节奏的日益加快,人们对能够提供丰富应用体验、无处不在的高性能无线通信网络的需求与日俱增。在不同地区和国家已经形成了多种无线接入技术共存的局面,使得无线网络发展趋于异构化,也使得异构网络之间的资源管控变得更加复杂,同时也对异构网络之间的互融与互通提出了新的挑战。无线电频谱资源的紧缺性同业务需求不断增长之间的矛盾也日趋激烈,如何提高频谱资源的利用效率已成为亟待解决的重要问题之一。此外,无线网络的异构化和复杂化也对传统以人工为主的网络规划、设计、管理和维护提出了新的挑战,如何增强无线网络设计、管理与维护的自主化,从而降低网络管控的复杂度并减少网络运营维护的成本,实现网络的自动配置、自动优化、自主管理和自动维护,己成为工程实践中关注的热点问题。 面对无线网络异构融合的新趋势、业务宽带化和多样化的新需求、频谱利用效率和网络容量进一步提升的新目标,已有的静态频谱管理方式和传统以人工为主的网络规划与优化手段无法满足无线网络环境复杂多变和无线业务需求不断增长的新趋势。所以,未来无线网络发展所面临的挑战可归结为:支持异构网络融合的信息有效互通新方法挑战、降低网络资源管控复杂度新技术挑战、提升网络频谱利用效率和网络容量新技术挑战等。 针对未来无线网络发展所面临的新需求和新挑战,具有无线网络认知性、异构网络适变性和网络管控自主性的认知无线网络技术应运而生。认知无线网络能够通过对网络环境的认知,进行智能的决策,通过参数、协议和网络模式的重构实现对无线网络环境变化的自主适变,并通过自主学习实现网络自主适变的智能化。同时,认知无线网络技术还可以有效支持异构网络融合、降低异构网络资源管控的复杂度,达到频谱利用效率提升、网络容量提高和网络覆盖优化等目标。因此,本文重点针对未来无线网络面临的异构网络信息互通不畅、资源管控复杂化、频谱利用效率低下和网络容量有待提高等问题与挑战展开深入研究,提出基于认知导频信道技术进行异构网络信息准确、高效传输方案,并基于此进行自组织网络技术方案的优化设计,以实现降低网络管控复杂度、提高频谱利用效率、提高网络容量、优化网络覆盖的目标。已在相关领域取得理论和技术创新成果。归纳来说,本文研究的内容主要包括以下四个部分: 第一部分,首先阐述未来无线网络发展趋势和面临的两大挑战:无线网络异构化和资源管控复杂化。其次,通过对认知无线网络技术的起源和关键技术的分析,提出采用认知导频信道技术可以有效异构网络之间信息互通的问题,并提出采用自组织网络技术可以有效降低异构网络资源管控的复杂度、提升网络性能。最后,通过认知无线网络中认知导频信道技术和自组织网络技术研究现状的全面分析,明确本文的研究重点在于认知导频信道的优化设计、并基于此进行认知无线网络中自组织方案设计,两方面研究内容相互关联、层层递进。 第二部分,针对异构网络信息有效互通的挑战,本文提出了支持异构网络信息准确和有效传输的认知导频信道理论及关键技术,包括两个创新点。第一,首先,基于已有认知导频信道技术中带外和带内两种部署方式的优点和不足进行比较分析。其次,明确影响异构网络信息准确传输的两大关键因素:终端定位偏移误差因素和栅格划分尺寸因素。针对终端定位偏移误差下的信息错误概率和信息丢失率进行理论建模并通过数学推导获得闭式解。然后,分析栅格划分尺寸大小对异构网络信息准确传输的影响,提出基于层次分析法和灰度关联分析理论的认知导频信道最优栅格划分准则和方案,实现基于认知导频信道的异构网络信息准确传输的目标,填补了本领域理论研究的空白。第二,首先,分析认知导频信道广播和点播两种典型发送方式的优点和不足,明确影响认知导频信道发送效率的关键因素。其次,针对邻近栅格中网络信息存在冗余的问题,提出差异量化的栅格信息编码理论,以提高异构网络信息的编码效率。然后,通过设计基于相同性质栅格信息的群组化改进广播方案,进一步提升异构网络信息发送的效率。总之,第二部分通过基于栅格最优划分准则、栅格信息差异量化编码、同性质栅格群组化发送等认知导频信道改进方案的设计,实现了异构网络信息准确、高效的传输,并为认知无线网络资源管控和有效利用的决策与执行提供了必要的信息有效传输技术手段。 第三部分,针对异构网络资源管控复杂化挑战、频谱利用效率和网络容量提升的新需求,本文重点针对具有容量提升、覆盖优化、自主管控特性的新型家庭基站网络技术和认知协作中继网络技术展开深入研究,分别提出具有自组织功能的家庭基站网络频率自部署、覆盖自优化理论与技术、认知协作中继网络容量自优化理论与技术,包括三个创新点。第一,首先,运用理论分析和数学推导相结合的方法重点研究不同频率部署方式(异频、同频和混频)对家庭基站与宏蜂窝网络共存下层叠网络的下行容量的影响因素,并通过数学建模进行量化表征。其次,研究基于地理位置信息的宏蜂窝基站频谱占用信息的主动认知方法,并设计基于认知导频信道的层叠网络信息有效传输方案,实现层叠网络内频谱占用信息的有效互通。然后,研究基于最优地理区域划分的家庭基站频率自部署理论及技术,降低层叠网络的干扰,从而提高层叠网络下行容量的目标。第二,首先,依据理论模型的定量分析结果,明确采用静态和动态功率分配两种方案对家庭基站覆盖优化的影响。其次,针对三种典型家庭基站室内部署场景(中心、角落和内墙中点位置),通过数学建模与推导获得在室内空洞和室外干扰之和最小化目标下家庭基站最优覆盖半径的闭式解。然后,采用认知导频信道技术进行层叠网络地理位置信息的有效传输,使得家庭基站获得室内位置信息、与宏蜂窝基站相对距离等关键参量值。最后,依据家庭基站部署位置信息,并结合多覆盖天线类型的选取、动态功率分配策略,通过采用人工神经网络对家庭基站典型场景覆盖自优化方案的训练和学习,获得普遍适用于家庭基站随机部署场景的覆盖自优化方案模型,实现家庭基站网络覆盖优化的自主化目标。第三,首先,针对认知协作中继网络三种典型场景运用图论理论进行网络容量模型的构建与定量表示。其次,针对两跳协作中继网络中不同链路可用频谱资源和可达容量存在的差异性,以中继链路传输容量最大化为目标设计动态时隙分配比例方案,并从理论上证明所提动态时隙方案相对固定时隙方案在容量提升方面的突出效果。然后,依据对网络空闲频谱信息认知的结果,基于最优化理论和图论理论,设计中继节点选择、信道分配和动态时隙比例划分的认知协作中继网络容量联合自优化方案。通过与传统固定时隙分配方案相比较,证明所提方案对容量提升的有效性,并进一步体现所提方案对链路容量存在差异性一般情况的自主适变能力。总之,第三部分通过对典型家庭基站网络频率自部署、覆盖自优化、认知中继网络容量自优化等自组织理论及关键技术的研究,提高了异构网络资源管控的自主化,大大降低了异构网络资源管控的复杂度,达到频谱利用效率提高、网络容量提升和网络覆盖优化等目标。 第四部分,对论文所述研究内容进行全面总结。依据对本领域研究现状的分析和归纳,指出本领域未来研究工作的难点与热点,供后续研究人员参考。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN92

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 ;Q-learning based heterogenous network self-optimization for reconfigurable network with CPC assistance[J];Science in China(Series F:Information Sciences);2009年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏业启,于中;酚醛树脂生产的微机自动控制系统[J];工程塑料应用;2000年05期
2 郭伟,刘兴远,张力,王跃文,孙亮;无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探[J];四川建筑科学研究;2004年01期
3 刘兴远,郭伟,林文修,杜文龙,易珂;重庆地区混凝土构件碳化规律的神经网络描述[J];四川建筑科学研究;2004年04期
4 亓雪龙;孙洪雁;陈进展;;基于灰色系统理论的山东省水果产量预测模型[J];山东农业科学;2010年03期
5 丁晓贵;神经网络在非线性系统参数辨识中应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
6 路子贇;一种CMAC神经网络的直接地址映射[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年01期
7 吴艳蕾;;基于灰理论的居民生活电力消费预测研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年01期
8 程晋石;裴九芳;;3PL企业物流能力灰色评价研究[J];安徽工程大学学报;2011年01期
9 廉同辉;;基于灰色层次决策理论的合芜蚌试验区产业效应分析[J];安徽工程大学学报;2011年03期
10 朱春江;唐德善;马文斌;;基于灰色理论和BP神经网络预测观光农业旅游人数的研究[J];安徽农业科学;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄孝鹏;龚亲华;李振宇;许甜甜;;中国古代决策思想与现代决策科学的融合与发展[A];安徽省管子研究会2011年年会暨全国第六届管子学术研讨会交流论文集[C];2011年
2 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
3 魏长顺;沈银花;魏利胜;;基于优化GM(1,1)模型的人口预测方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 戎袁杰;汤洪海;郑雪生;王荣蓉;李春文;;单相并联有源滤波器的神经网络控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 孟庆金;权悦;景绍洪;;热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 Yu Kerwei;Yang Tsunlirng;;A Case Study of Yacht's Motions Represented by Using Stewart Platform[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 廉同辉;王金叶;;基于灰色关联的自然保护区居民旅游感知研究——以广西猫儿山自然保护区为例[A];2012中国旅游科学年会论文集[C];2012年
8 裘洪礼;王赟;;提高加热炉辐射系数精度的计算方法[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
9 闫艳霞;李宏武;刘杰伟;冯伟;;颗粒镁喷吹氮气流量控制中BP神经网络整定PID控制器的研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
10 高畅;李海峰;马琳;;基于压缩感知理论的语音信号压缩与重构方法[A];第十一届全国人机语音通讯学术会议论文集(一)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 苏佳;衰落信道上多用户通信的优化技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 郭文卓;多天线多用户通信系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 曲建军;基于提速线路TQI的轨道不平顺预测与辅助决策技术的研究[D];北京交通大学;2011年
5 吴敏;多天线通信系统中有限反馈技术研究[D];北京交通大学;2010年
6 包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年
7 车勇;轮胎噪声的预测方法与试验研究及优化设计[D];武汉理工大学;2010年
8 汤亮;基于综合效益评价的陶瓷产品全生命周期理论研究及应用[D];武汉理工大学;2010年
9 刘贵;精毛纺织品虚拟加工中的预报与反演模型研究[D];东华大学;2010年
10 沈懿珍;基于协同智能的蛋白质相互作用及其网络研究[D];东华大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 商春鹏;基于GPS/GSM嵌入式车载防盗系统研究和实现[D];山东科技大学;2010年
2 田珍菊;证券投资组合优化模型及其有效算法[D];辽宁师范大学;2010年
3 朱正强;车标识别的关键技术研究[D];辽宁师范大学;2010年
4 王顺岩;灰色系统理论在间歇式染色中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
5 范不井;某地区电网短期负荷预测研究[D];郑州大学;2010年
6 杨书显;基于PSO算法的氧乐果合成过程建模与控制研究[D];郑州大学;2010年
7 张华杰;模糊神经网络在肺癌诊断中的应用[D];郑州大学;2010年
8 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 叶长明;UWB-PCSS调制方式研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张永靖;唐恬;陈杰;;采用强化学习的自治联合会话接纳控制[J];北京邮电大学学报;2007年04期
2 黄炳强;曹广益;王占全;;强化学习原理、算法及应用[J];河北工业大学学报;2006年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张蕾;Ad hoc综述[J];电子科学技术评论;2005年05期
2 耿玉波,李华,马怀波;cdma 1x无线子系统导频信道功率分配分析[J];邮电设计技术;2004年08期
3 赵富强;孙学梅;;基于簇的动态源路由协议研究[J];计算机仿真;2006年07期
4 张震;无线局域网及其发展前景[J];中国计算机用户;1995年10期
5 ;随时随地接宽带 天彦“商无优”USB 无线MODEM测试[J];电脑采购周刊;2003年18期
6 洪禄岚;;“战场粉迹”对网络保安的挑战[J];科学时代;2003年05期
7 ;友讯(D-Link)DI-624+/DWL-G650+[J];新电脑;2004年07期
8 褚晓光,雷宏;浅谈目前电子商务安全问题[J];计算机与网络;2004年15期
9 刘俊;无线环境下的TCP拥塞控制性能分析[J];深圳信息职业技术学院学报;2004年01期
10 孙姬,陈霞,谈振辉;无线传感器网络路由技术浅析[J];传感器世界;2005年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈浩伟;;浅谈CDMA无线网络净化[A];第十届中国科协年会信息化与社会发展学术讨论会分会场论文集[C];2008年
2 戴长江;卢军;;无线 ADHOC网络技术现状研究[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年
3 邓彬伟;;无线多媒体传感器网络互层技术研究[A];第三届全国嵌入式技术和信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
4 刘治学;;GPS市场开发分析[A];中国航海学会船舶机电与通信导航专业委员会2002年学术年会论文集(通信导航分册)[C];2002年
5 程胜;张勖;冯美玉;丁炜;;Ad Hoc无线网络中的虚拟骨干网QoS路由技术[A];2003’中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2003年
6 吴如兆;杨成;;IEEE 802.15.4/ZigBee~(TM)标准及无线传感器网络[A];第一届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2004年
7 于洪亮;许佳华;;建立无线网络质量优化与评估体系[A];黑龙江省通信学会学术年会论文集[C];2005年
8 张书杰;张朴;周喜鸿;;编组站视频监控系统的研究与设计[A];铁道科学技术新进展——铁道科学研究院五十五周年论文集[C];2005年
9 张中民;刘华;;无线网络在公司热轧厂、炼钢厂的应用[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
10 王丹;杨小雪;陈星;;基于“无线网络+校园网”全开放式实验管理系统[A];2007年全国高等学校电子技术研究会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 武夷山;让Windows XP帮你设置无线网络[N];电脑报;2005年
2 本报记者 邹本堃;从容应对无线网络安全隐患[N];中国消费者报;2005年
3 家恺;北京酸枣岭村开通无线网络[N];科技日报;2007年
4 记者  刘恒 通讯员  斯菁;重庆联通无线网络助推公共事业[N];人民邮电;2006年
5 本报记者 闫冰;期待无线整体安全[N];网络世界;2007年
6 ;优化无线网络的3条建议[N];网络世界;2008年
7 ;无线风光[N];中国电脑教育报;2003年
8 ;追溯历史的脚印[N];中国电脑教育报;2003年
9 本报记者 靳菁;摩托罗拉力推无线网络工程师认证[N];计算机世界;2004年
10 ;WLAN安全五步曲[N];计算机世界;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张奇勋;认知无线网络中导频信道设计和自组织关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年
2 宋舰;无线网络中分组调度算法的研究[D];电子科技大学;2004年
3 赵成仕;认知无线网络中无线资源管理的研究[D];北京邮电大学;2010年
4 陈远;无线网络中缓存管理与分组调度算法的研究[D];电子科技大学;2005年
5 俞欣;多跳无线网络中缓存分布与访问调度研究[D];华中科技大学;2011年
6 叶凡;无线网络中移动数据缓存若干问题的研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 徐晶;多接口无线网络信道分配与路由技术研究[D];华中科技大学;2011年
8 杨波;高频谱效率的无线网络广义协作通信技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
9 刘靖永;多跳无线网络容量与资源优化技术研究[D];电子科技大学;2010年
10 王长广;无线环境下恶意程序的传播机制研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张雷;基于感知导频信道的异构网络融合演示系统的研究和实现[D];北京邮电大学;2010年
2 刘汝珩;移动自组织无线网络的关键技术研究[D];武汉理工大学;2005年
3 黄晓东;无线网络组播/广播及其在网络教育中的应用[D];天津大学;2003年
4 张森;基于博弈认知无线网络动态频谱分配和功率控制研究[D];北京邮电大学;2010年
5 蔡士东;基于ARM的防伪读码器的设计与实现[D];大连理工大学;2006年
6 张敏;基于Monte-Carlo法的WLAN无线网络性能仿真[D];浙江工业大学;2006年
7 吴建港;基于无线网络的远程智能故障诊断系统的研究[D];天津大学;2004年
8 邓永德;点对多点的无线测控系统[D];河北工业大学;2006年
9 李斌;无线网络下TCP拥塞控制的研究[D];西北大学;2006年
10 徐楠;M-Learning在现代远程开放教育中的应用研究[D];南京师范大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026