本文選題：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) + LTE-U　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配是伴隨無線電通信發(fā)展中一項(xiàng)必不可少的需要重點(diǎn)考慮的問題,由于超過50%的語音業(yè)務(wù)和超過70%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)均在室內(nèi)進(jìn)行,所以以小基站為研究對象組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型已經(jīng)是熱門研究方向。然而,有限的頻譜資源不能保證所有基站都使用正交頻段,所以在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究中需要重點(diǎn)考慮同層網(wǎng)絡(luò)之間的干擾(ITI)問題和跨層網(wǎng)絡(luò)之間的干擾(CTI)問題以及功率控制問題。本文主要以最大化小基站用戶的下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率為目標(biāo),同時(shí)對用戶的發(fā)射功率和頻譜分配進(jìn)行優(yōu)化研究。論文首先介紹了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中宏小區(qū)及微小區(qū)的基本概念、干擾的分類、Wi-Fi數(shù)據(jù)包傳輸機(jī)制及重點(diǎn)分析了目前異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中資源分配存在的兩大問題:一是授權(quán)頻段資源有限;二是干擾問題嚴(yán)重。針對上述兩個(gè)問題,文章主要從兩方面展開研究,首先針對有限的頻譜資源問題,文章在模型建立階段引入Wi-Fi接入點(diǎn),小基站用戶共享授權(quán)段的頻譜資源時(shí),還可以采用LBT分享Wi-Fi的非授權(quán)段的頻譜資源,擴(kuò)展頻譜資源的可使用范圍;然后再從功率分配和頻譜分配優(yōu)化方面展開研究,最大化小基站用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率。論文首先假設(shè)頻譜分配已經(jīng)完成的情況下,建立非合作博弈模型,引入代價(jià)函數(shù),以基站用戶的發(fā)射功率為博弈對象的行為,最大化基站的總吞吐量為博弈目標(biāo),證明該非合作博弈模型的納什均衡解存在且唯一。仿真結(jié)果表明,算法在5至10次迭代后收斂,引入Wi-Fi后小基站用戶不僅功率等效下降,降低了對宏基站的干擾,還提高了公平性。然后,將上述模型以及優(yōu)化問題進(jìn)行擴(kuò)展,以最大化小基站用戶的下行數(shù)據(jù)傳輸速率為目標(biāo),考慮ITI和CTI,同時(shí)采用凸優(yōu)化理論優(yōu)化用戶的發(fā)射功率和頻譜分配,從迭代收斂性、小基站用戶數(shù)目、小基站的QoS速率要求以及宏基站用戶的干擾門限等方面進(jìn)行仿真,驗(yàn)證文章提出的新模型具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值并且有簡單方便的優(yōu)化算法。
[Abstract]:The allocation of heterogeneous network resources is an essential problem to be considered in the development of radio communication, because more than 50% of the voice services and 70% of the data services are carried out indoors.Therefore, the heterogeneous network model composed of small base stations is a hot research direction.However, limited spectrum resources can not guarantee that all base stations use orthogonal frequency bands. Therefore, in the research of heterogeneous networks, we should focus on the problems of interlayer interference (ITI), interlayer interference (CTI) and power control.In this paper, we aim to maximize the downlink data transmission rate of small base station users, and optimize the transmission power and spectrum allocation of the users at the same time.Firstly, this paper introduces the basic concepts of macro cell and micro cell in heterogeneous network, classifies Wi-Fi packet transmission mechanism of interference and analyzes two major problems of resource allocation in heterogeneous network: one is limited authorized frequency band resource;Second, the problem of interference is serious.Aiming at the above two problems, this paper mainly studies from two aspects. Firstly, aiming at the limited spectrum resource problem, this paper introduces Wi-Fi access point in the model building stage, and the small base station users share the spectrum resource of the authorization segment.LBT can also be used to share the spectrum resources of the unauthorized segment of Wi-Fi to extend the usable range of the spectrum resources. Then the research on power allocation and spectrum allocation optimization can be carried out to maximize the data transmission rate of small base station users.In this paper, a non-cooperative game model is established based on the assumption that the spectrum allocation has been completed, and the cost function is introduced. The game object is to maximize the total throughput of the base station, taking the transmission power of the base station as the game object and maximize the total throughput of the base station.It is proved that the Nash equilibrium solution of the non-cooperative game model exists and is unique.The simulation results show that the algorithm converges after 5 to 10 iterations, and the small base station users not only reduce the power equivalent, reduce the interference to the macro station, but also improve the fairness after the introduction of Wi-Fi.Then, the above model and the optimization problem are extended to maximize the downlink data transmission rate of the small base station users, and consider the ITI and CTI. At the same time, the convex optimization theory is used to optimize the transmission power and spectrum allocation of the users.The number of users of the small base station, the QoS rate requirement of the small base station and the interference threshold of the base station user are simulated. The results show that the new model proposed in this paper has practical application value and simple and convenient optimization algorithm.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN92;O225

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本文編號(hào)：1746955