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目前,在Adhoc网络的诸多应用中,Adhoc网络与蜂窝移动通信系统的融合引起了学术界和产业界越来越多的关注,并被认为是未来移动通信系统的重要发展方向之一。为了提高下一代蜂窝网络系统的吞吐量和覆盖距离,除了使用更先进的传输技术和天线技术之外,对传统蜂窝网络的结构进行某些重大的修改也是必要的。将Adhoc网络融合到传统蜂窝网络中也许是最有前景的结构升级方式。蜂窝与Adhoc融合网络系统是将Adhoc网络的多跳中继特点引入到传统蜂窝网络系统中,这种融合网络结合了Adhoc网络的灵活性,同时保持了蜂窝网络基础结构所带来的好处。蜂窝网络与Adhoc网络相融合后的无线网络具有许多性能优势,主要包括:覆盖的扩展、容量的增强、功率的减小等,因而也成为目前移动通信领域研究的热点之一。
目前对蜂窝与Adhoc融合网络在覆盖和容量方面所获得性能增益的研究主要是通过模拟仿真进行的,缺乏定量的分析,所以需要深入地进行理论研究。同时为了在蜂窝与Adhoc融合网络环境中更好地满足用户对业务QoS的需求,需要设计一种新的切换算法。针对这些情况,本文在全面分析国内外相关研究的基础上,围绕着提高传统蜂窝网络系统的性能,在弥补覆盖缺陷的定量分析、网络容量分析、网络切换等蜂窝与Adhoc融合网络关键技术方面进行了深入研究,提出相应的解决方法。
本文的研究工作主要包括:
(1)在弥补覆盖缺陷的定量分析方面:提出了一种两跳中继蜂窝的系统结构用于提高传统蜂窝系统在盲区环境下的性能。分析了在盲区环境下两跳中继蜂窝系统可获得中继节点的概率和它的系统模型,并分别得到了传统蜂窝和两跳中继蜂窝系统的呼叫阻塞率和会话丢弃率。
(2)在网络容量分析方面:首先,提出了一种两跳中继CDMA蜂窝系统结构用于提高小区边缘地区的下行链路数据传输速率。利用多维马尔可夫链分别对两跳中继WCDMA蜂窝系统和两跳中继时隙CDMA蜂窝系统进行了建模,并从理论上分析了它们各自的性能;其次,在两跳中继CDMA蜂窝系统结构的基础上加入拥塞控制功能,并提出了两种拥塞控制方法。在建立两跳中继CDMA蜂窝系统的拥塞控制模型的基础上,比较了它和无拥塞控制系统的性能;最后,提出了两种中继方法用于提高传统CDMA蜂窝系统的上行链路容量,并分别得到了两种中继方法对当前小区和邻居小区总的干扰功率。在对称小区模型的基础上,分析了两种中继方法对提高两跳中继CDMA蜂窝系统上行链路容量的影响。
(3)在网络切换方面,提出了一种基于模糊多目标决策方法的两跳中继蜂窝系统切换算法。算法从层次分析和模糊综合评价理论的思想出发,结合用户、终端、业务和网络信息,对网络链路的性能进行综合评价,选择出最适合用户业务请求的路径。