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为满足不断提升的市场需求,3GPP等国际标准化组织积极推动着无线通信系统标准化进程。异构部署是3GPPLTE(Long Term Evolution)及LTE-A(LTE-Advanced)标准化的重要研究内容之一。典型异构部署场景是宏小区覆盖范围内的Small Cell(小小区)部署,而D2D(设备间通信)、V2V(车辆间通信)则是LTE-A异构网络中的重要辅助通信技术。新的网络部署及通信技术的引入使得网络结构更为复杂,为小区搜索及随机接入等网络接入过程带来了挑战。针对LTE-A异构网络中的小区搜索及随机接入,本文的主要研究了以下三个方面的内容:针对Small Cell密集部署场景下的Small Cell On/Off(小小区开关)所带来的邻区关系变化,提出了一种与之相适应的PCI(物理小区标识)动态分配方法。该方法通过PCI分组管理,为小小区簇内的开启/关闭状态的Small Cell动态分配不同的PCI,以支持关闭状态Small Cell的小区发现,同时增强开启状态Small Cell的小区搜索及测量性能。仿真结果表明,相比PCI固定配置方式,所提出的PCI动态分配方法可有效提升开启状态Small Cell的小区搜索及测量性能。针对V2V的端到端时延要求,提出了一种基于优先级的随机接入过程。该过程中车辆采用专用随机接入资源发送随机接入请求,从而触发优化的初始接入请求过程及优化的异常情况处理机制。一方面,车辆的资源请求及调度授权与随机接入相结合,降低了车辆的资源分配时延。另一方面,初始随机接入失败的车辆可通过与基站的进一步交互实现接入,从而降低车辆的接入时延并提高接入成功率。针对多运营商共享频率资源的D2D通信,提出了一种基于小区搜索过程的跨运营商D2D中继设备发现与接入机制。该机制中UE(用户设备)通过中继UE激活过程及远端UE激活过程支持跨运营商D2D中继设备发现及接入。中继UE在共享频段上广播发现信号及并监听远端UE的接入请求。远端UE在共享频段上检测中继UE广播的发现信号,获取中继UE帧定时及监听定时,进而向中继UE发送接入请求,建立D2D通信链路。该机制在较少的基站侧辅助支撑情况下,通过较少的信令交互实现了跨运营商的D2D通信链路建立。综上所述,本文研究了 LTE-A异构网络下的小区搜索及随机接入相关的三个研究点,分别提出了相应的优化方法及解决方案,并对部分研究进行了仿真验证。