【摘要】：隨著移動互聯(lián)技術(shù)的高速發(fā)展,越來越多的新興業(yè)務(wù)正在以無線的形式提供給用戶,同時網(wǎng)絡(luò)中的用戶密度和速率需求不斷提升,從而給傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)提出了更高的要求。如何滿足用戶日益增長的業(yè)務(wù)需求,并提高無線通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率和能量效率,已經(jīng)成為當(dāng)今世界關(guān)注的熱點和難點問題。作為5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,超密集無線網(wǎng)絡(luò)通過減小小區(qū)半徑,密集部署低功率節(jié)點,可大幅提升系統(tǒng)容量,因而有廣泛的應(yīng)用前景。然而,密集部署使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兊糜訌?fù)雜,網(wǎng)絡(luò)中的干擾問題也更為突出,給無線網(wǎng)絡(luò)的資源管理和干擾控制帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文著眼于超密集網(wǎng)絡(luò)的無線資源管理和干擾控制,對同構(gòu)和異構(gòu)場景下無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究,解決了在復(fù)雜干擾情況下的頻譜和功率分配問題。本文主要的工作和創(chuàng)新如下:首先本文基于部分頻率再用對蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的小區(qū)容量進(jìn)行了研究。針對三層蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型,引入動態(tài)和靜態(tài)的載波分配方式,結(jié)合對用戶信干噪比的分布函數(shù)和用戶所受干擾的概率密度函數(shù)的分析,得到了蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中基于部分頻率再用的小區(qū)頻譜效率和能量效率的閉式解表達(dá)式。最終通過仿真結(jié)果分析了蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中宏小區(qū)及微小區(qū)的頻譜和能量效率,并且得到了最優(yōu)中心區(qū)域半徑閾值以及最優(yōu)發(fā)射功率。其次本文對超密集網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)場景中的分布式資源管理和干擾控制進(jìn)行了研究。根據(jù)勢博弈理論,本文對同構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)中的分布式資源分配進(jìn)行了建模,引入干擾矩陣表征干擾,提出了一種基于吞吐量和發(fā)射功率的效用函數(shù)和勢函數(shù),將網(wǎng)絡(luò)中的無線資源分配問題轉(zhuǎn)化為互動博弈過程,利用勢博弈中策略變化帶來的個體效用與系統(tǒng)總體勢函數(shù)變化幅值相同的性質(zhì),使得微基站在最大化個體效用的同時提升了系統(tǒng)性能。最終本文通過仿真驗證了所提出的勢博弈模型的理論正確性,并分析了其頻譜效率,能量效率和用戶SINR分布,結(jié)果表明該分布式資源調(diào)度算法能有效提高密集部署下的能量效率,并保持較高的用戶SINR水平。最后本文對異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)場景中的資源管理和干擾控制進(jìn)行了研究。根據(jù)斯塔克爾伯格博弈理論,通過將宏基站和微基站作為分層博弈中的領(lǐng)導(dǎo)者和追隨者,對異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)場景中的功率分配問題進(jìn)行了建模,分別為宏基站和微基站提出了基于吞吐量和發(fā)射功率的效用函數(shù)�；谌中畔�,宏基站為功率制定價格,指導(dǎo)微基站進(jìn)行分布式功率資源分配,并提出基于斯塔克爾伯格博弈的兩階段功率分配算法。最終通過仿真對兩階段功率分配算法的性能進(jìn)行了分析,證明其在保證頻譜效率的情況下提升了系統(tǒng)能量效率,并大大減小了算法復(fù)雜度。
【圖文】：

提升了系統(tǒng)能量效率，并大大減小了算法復(fù)雜度。逡逑１．４論文組織架構(gòu)逡逑本文的研究內(nèi)容分為五章，其主要的內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排如圖１－１所示：逡逑／邋＼邋＼逡逑用戶干擾閉式解邐效用函數(shù)構(gòu)建逡逑宏微小區(qū)吞吐額搬析邐分疏賁源管理邐算激~T對比逡逑Ｖ邐邐ｙ邋邐邐邐邋ｖ邐邐邐Ｊ逡逑ｍ－ｍ邋－ｋ邐超密集組網(wǎng)中的邋＿邋管理１￣￣＼邐ｍｓｓ．逡逑緒７邋ｐ基和，Q唦T展望逡逑ｆ￣￣邋￣邐Ｎ邐＾ｆ＾邐Ｎ逡逑研究背景邐宏基函數(shù)構(gòu)建逡逑研究現(xiàn)狀邐微基站效用函數(shù)構(gòu)建邋＾研究內(nèi)容總結(jié)逡逑ｓｉ邐ａｉｉｉ邐露ＳＩ＆ＳＳ邐}0乍展望逡逑Ｌ邐Ｊ邋＼邐邐邐ｙ邋邐邋ｖ邐Ｊ逡逑圖１－１論文研究內(nèi)容框架逡逑９逡逑

令使用同一頻率的區(qū)域彼此需要相隔一定的距離，而不是直接在地理逡逑位置上相鄰，使得小區(qū)邊緣用戶離干擾基站的距離增加，所受干擾大大減弱。逡逑部分頻率再用的頻率分配示意圖如圖２－１所示。逡逑風(fēng)邐＠邋ｔ］邐逡逑攀ｏ：Ｋ逡逑ｆ0邋ｆｌ邋ｆ２邋ｆ３邋＿逡逑圖２－１部分頻率再用的頻率分配示意圖逡逑在前人的成果中，，大量的文獻(xiàn)都專注于降低系統(tǒng)內(nèi)部干擾以提高部分頻率逡逑再用系統(tǒng)的吞吐量，而且經(jīng)過長期的研宄，利用不同的靜態(tài)或動態(tài)頻率再用方逡逑案，傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以實現(xiàn)有效的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)［１］＿【５］。在文獻(xiàn)［４］中，作逡逑者研究了邋ＯＦＤＭＡ系統(tǒng)中基于部分頻率再用的最優(yōu)資源分配。該問題被建模為逡逑最小系統(tǒng)速率約束下的總功率最小化問題，并使用拉格朗日對偶分解理論來解逡逑決了計算成本問題。文獻(xiàn)［５］評估了邋ＯＦＤＭＡ系統(tǒng)中兩種主要類型的頻率再用部逡逑署方式：部分頻率再用和軟頻率再用，其中討論了包括中斷概率，系統(tǒng)吞吐逡逑量，頻譜效率和小區(qū)邊緣用戶平均信干噪比等指標(biāo)。在文獻(xiàn)［６］中，作者提出了逡逑一種解析式方案，并在基于ＯＦＤＭＡ的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中與多種頻率再用方案進(jìn)行了逡逑性能比較�；诓糠诸l率再用
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2622307