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随着宽带多媒体及互联网业务的迅猛发展,未来移动网络在技术变革的同时将更加关注用户体验质量(Quality of Experience,QoE)。除了提高系统吞吐量性能,对各种新兴业务的支撑能力将成为衡量系统性能的又一重要方面。异构网络融合了各种无线新技术,将是未来移动通信网络发展的一个重要方向。 面对无线业务的多样化、用户需求的个性化以及用户消费结构的层次化,本论文从提高网络的用户体验角度出发,提出了面向用户体验的异构网络干扰协调新技术,不仅较好地解决了异构网络复杂的干扰协调问题,实现异构网络负载均衡,还能够有效地管理异构网络无线资源,使之满足不同用户的QoE需求,提升异构网络用户的体验质量,使得未来宽带无线网络更好地为用户提供个性化、差异性、层次化的服务,促进异构网络融合与应用。 本论文通过对异构网技术发展、干扰场景、干扰管理、用户体验质量、性能评估等的大量调研,首先研究了异构网络干扰管理理论基础和关键技术,包括频域干扰协调技术、时域干扰协调技术、空域干扰协调技术以及联合干扰协调技术等,为后续开展面向用户体验的异构网络干扰管理技术研究奠定基础;继而设计并实现了面向异构网络干扰管理的系统级仿真平台,基于模块化的思想设计了系统级仿真平台总体架构,并且引入了基于QoE的性能评估方法,实现了异构网络仿真环境以及各个功能模块,具体包括:异构网络拓扑、用户行为、无线信道模型、业务模型、调度与资源分配、链路自适应、干扰计算以及性能评估等,并参考3GPP标准对仿真平台进行系统参数配置和仿真校准,为研究各种异构网络干扰管理关键技术、性能评估以及算法验证提供了一个可靠的分层的异构网络仿真环境。 其次,本文进一步围绕异构网络如何改善系统性能以及用户的体验进行深入探索,研究提出了面向用户体验的异构网络干扰协调新技术,具体包括:1)建立异构网络系统模型,针对异构网络负载均衡问题,研究小区边缘扩展(CRE)技术和基于几乎近空白子帧(ABS)的增强小区间干扰协调(eICIC)技术。2)针对异构网络中由于层间干扰导致用户体验质量下降、吞吐量性能恶化的问题,研究建立了面向异构网络用户QoE效用和最大化的网络优化理论模型,采用基于平均意见得分(MOS)效用优化提出了干扰协调新方法。3)通过进一步的理论分析研究获得了效用函数松弛情况下基站的最优资源分配策略以及eICIC最优的ABS比例因子,基于此设计了干扰协调与资源分配联合优化策略,然后利用对偶分析推导出一种次优的低复杂度用户小区选择方法。新方案能够有效地降低异构网络层间干扰、高效地管理异构网络无线资源,一方面实现异构网络负载均衡,另一方面提升异构网络用户的体验质量。 依托异构网络系统级仿真平台,获得了如下有意义的仿真结果:1)在满足用户体验方面,本文提出的基于用户QoE效用的方案,相比于基于用户速率比例公平(PF)效用的优化,能够显著改善用户的MOS性能,使得更多的用户获得更好的用户体验质量;2)系统采用基于ABS的eICIC干扰协调,能提高用户速率PF效用和QoE效用,获得更好的用户MOS性能;3)通过配置用户的MOS目标值,可以提升异构网络用户QoE公平性。理论研究及仿真结果表明,本文提出的面向用户体验的异构网络干扰协调技术能够在降低层间干扰的同时优化资源分配,使得更多的用户获得所需的体验,从而提升用户QoE性能。 最后,本文基于空间相关性MIMO信道模型,设计研制了一种基于FPGA/DSP架构的MIMO信道实时模拟硬件平台;搭建了衰落信道实时模拟测试环境,测试获得模拟信号的实时衰落频谱特性;验证了时间自相关性/互相关性、空间相关性、电平交叉比率等,能够很好的与理论统计特征吻合。基于该平台模拟异构网络干扰环境,构建半实物的异构网络验证环境,为开展异构网络的评估验证提供了新方法。