隨著智能終端的普及和各種新的無線應(yīng)用出現(xiàn),移動(dòng)通信數(shù)據(jù)需求正呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長。面對(duì)日益增長的無線數(shù)據(jù)需求,提升系統(tǒng)容量仍然是5G系統(tǒng)最主要的目標(biāo)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過在傳統(tǒng)的宏基站網(wǎng)絡(luò)中部署大量低功率節(jié)點(diǎn)拉近與用戶端的距離,實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)覆蓋,緩解爆發(fā)式增長的移動(dòng)數(shù)據(jù)需求。但是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)也面臨著許多挑戰(zhàn),為了提高頻譜效率,異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通常采用同頻部署,小區(qū)間的干擾嚴(yán)重制約著系統(tǒng)性能,同時(shí)由于解決負(fù)載均衡而采取的措施,又進(jìn)一步加劇了對(duì)分流用戶的干擾,因此需要采取有效的干擾協(xié)調(diào)方法。本文針對(duì)邊緣用戶受到宏基站的強(qiáng)烈干擾這一問題,對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的干擾協(xié)調(diào)問題進(jìn)行了研究,提出了聯(lián)合空時(shí)域的干擾協(xié)調(diào)方法來提升系統(tǒng)性能。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的同頻部署會(huì)導(dǎo)致微基站邊緣用戶受到宏基站的強(qiáng)烈干擾,這成為進(jìn)一步提升系統(tǒng)吞吐量的瓶頸。目前,在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中廣泛采取簡單易實(shí)現(xiàn)的空白子幀(Almost Blank Subframes,ABS)技術(shù),雖然可以有效提高邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量,但是ABS方案會(huì)浪費(fèi)宏基站的時(shí)隙資源。在多天線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中可以采取更加高效的干擾協(xié)調(diào)方案。為此本文提出了一種聯(lián)合時(shí)域和協(xié)作波束成型的干擾協(xié)調(diào)方案,將系統(tǒng)的時(shí)隙資源分為普通子幀(Normal Subframes,NS)和干擾置零子幀(Interference Nulling Subframes,INS),在NS上基站調(diào)度自己的中心用戶,在INS上微基站調(diào)度邊緣用戶,宏基站設(shè)計(jì)迫零預(yù)編碼矢量利用一部分自由度來消除對(duì)微基站邊緣用戶的干擾剩余自由度來服務(wù)自己用戶。以比例公平為效用函數(shù),本文建立了聯(lián)合優(yōu)化INS比例和用戶歸屬的優(yōu)化問題。由于所形成的問題是一個(gè)NP-hard問題,難以直接獲取其最優(yōu)解,因此本文提出一種高效交替優(yōu)化算法分別求解INS比例和用戶歸屬。仿真結(jié)果表明所提算法可以有效提高系統(tǒng)的平均速率和系統(tǒng)效用。在協(xié)作波束成型的干擾協(xié)調(diào)方案中,用戶僅從單一基站接收信號(hào),為了提高邊緣用戶的接收信號(hào)質(zhì)量,本文進(jìn)一步提出了聯(lián)合時(shí)域和部分聯(lián)合傳輸?shù)母蓴_協(xié)調(diào)方法。相比于協(xié)作波束成型,聯(lián)合傳輸方案中多個(gè)基站同時(shí)向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)信息。聯(lián)合傳輸需要共享基站用戶的信道狀態(tài)信息和用戶的數(shù)據(jù)信息,這對(duì)基站的回程鏈路和計(jì)算能力有更高的要求。考慮到微基站的計(jì)算能力,本文所提的聯(lián)合時(shí)域和部分聯(lián)合傳輸?shù)母蓴_協(xié)調(diào)方案中只考慮宏基站與微基站之間的協(xié)作,不考慮微基站之間的聯(lián)合傳輸。將基站的時(shí)隙資源分為NS和聯(lián)合傳輸子幀(Joint Transmission Subframes,JTS),其中在NS上基站調(diào)度自己的中心用戶,JTS上宏基站和微基站同時(shí)向邊緣用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。因此,形成了聯(lián)合優(yōu)化子幀比例和聯(lián)合傳輸預(yù)編碼矢量來最大化加權(quán)速率和的問題。所形成的問題關(guān)于兩個(gè)變量不是聯(lián)合凸的,難以直接獲取最優(yōu)解,因此,本文將原問題分解為兩個(gè)子問題,然后使用交替優(yōu)化的思想分別求解。仿真結(jié)果表明,相比于已有算法,所提算法能夠明顯提升邊緣用戶和系統(tǒng)的吞吐量。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

?異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及千擾協(xié)調(diào)方法???性得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛研究［３８］－［４２］。??如圖所示的ＡＢＳ干擾協(xié)調(diào)方案中，在一個(gè)周期內(nèi)的ＡＢＳ上，宏基站只發(fā)送??控制信道信息（如公共參考信號(hào)，同步信號(hào)等）而不發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，同時(shí)ＬＰＮ調(diào)??度自己受到宏基站強(qiáng)烈干擾的邊緣用戶。由于在ＡＢＳ上宏基站不發(fā)送數(shù)據(jù)信息，??因此，微基站邊緣用戶所受的干擾大幅減小，用戶體驗(yàn)大幅提升。雖然ＡＢＳ干??擾協(xié)調(diào)方案可以提升邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量，但是會(huì)浪費(fèi)宏基站的時(shí)隙資源，同時(shí)??會(huì)影響宏基站用戶的性能。因此，設(shè)置合適的ＡＢＳ比例至關(guān)重要。??７，?ＡＢＳ??

，（Ｚｅｒｏ－ｆｏｒｃｉｎｇ?Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ，ＺＦＢＦ）來消除對(duì)分流用戶的干擾，剩余的自由度??來服務(wù)宏基站用戶。同時(shí)考慮到用戶不可能頻繁的切換，本章推導(dǎo)出用戶的各??歷經(jīng)速率。基于此，以比例公平為效用函數(shù)，提出了聯(lián)合優(yōu)化用戶歸屬和ＩＮＳ??例的最大化效用的問題。所提問題是一個(gè)包含０，１變量的組合優(yōu)化問題，直??采取窮舉法求解的復(fù)雜度過高，將原問題分解為ＩＮＳ比例和用戶歸屬兩個(gè)子??題，然后提出了一個(gè)高效的迭代算法。仿真結(jié)果顯示，相比其它算法所提算法??系統(tǒng)平均速率，邊緣用戶速率和系統(tǒng)效用上有明顯的提高。??．２系統(tǒng)模型??考慮一個(gè)由宏基站和微基站構(gòu)成的同頻部署的雙層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，如下圖所??，其中宏基站和微基站分別配置＾和＾＾根天線，用戶配置單天線。系統(tǒng)模??如圖所示，每個(gè)宏基站分別部署＃個(gè)基站和火個(gè)用戶。定義基站集合為??＝?｛０，１，．．其中宏基站的編號(hào)為０，微基站的編號(hào)為１？用戶集合為???＝?｛１，２，…斗??宏基站

Ｒａｔｅ?ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ??圖３．２?ＩＮＳ方案中用戶速率累積分布函數(shù)??為更進(jìn)一步比較不同策略下的系統(tǒng)性能，圖３．３比較了不同策略下的性能增??益（包括系統(tǒng)平均速率，邊緣用戶速率１以及效用函數(shù)），從圖中可以看出相比??ＲＳＲＰ，ＲＥ策略下用戶具有更好的公平性（主要通過邊緣用戶速率體現(xiàn)），因?yàn)??在此接入策略中，宏基站的用戶會(huì)被迫分流到微基站，網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載更加均衡微基??站資源能夠得到充分利用。但是ＲＥ策略下，并沒有對(duì)分流用戶的干擾進(jìn)行處理，??這嚴(yán)重制約著系統(tǒng)性能。ＲＥｗｉｔｈＡＢＳ相比ＲＥ消除了分流用戶的干擾，大大提??高了系統(tǒng)的鏈路性能，因此在邊緣用戶速率和系統(tǒng)效用下表現(xiàn)更優(yōu)。本章所提的??聯(lián)合用戶歸屬和干擾協(xié)調(diào)方案在系統(tǒng)吞吐量，邊緣用戶速率和系統(tǒng)效用相比其它??三種方案都有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。特別是邊緣用戶速率增益很大
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 彭金磷;基于能效的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署和資源管理優(yōu)化[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2844427