【摘要】：隨著移動智能終端的大量普及以及用戶業(yè)務(wù)多樣化的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長的趨勢,而且這種增長趨勢在未來幾十年中可能會繼續(xù)保持,這將導(dǎo)致現(xiàn)在大量部署的4G網(wǎng)絡(luò)在未來不能滿足持續(xù)增長的流量需求。為應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)中不斷增長的流量需求,在下一代移動網(wǎng)絡(luò)(5G)中提出了 1000倍容量提升、更高頻譜效率、更高能量效率、更低延時以及更高峰值速率等要求。在5G新興的眾多技術(shù)之中,網(wǎng)絡(luò)密集化,作為一種能夠隨著網(wǎng)絡(luò)中部署基站數(shù)目增加而線性增加網(wǎng)絡(luò)容量和頻譜利用率的部署方案,在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界引起了廣泛的關(guān)注。在密集小區(qū)網(wǎng)絡(luò)(Dense Small Cell Network,DSCN)中,小基站(Small Base Station,SBS)部署在宏基站(Macro Base Station,MBS)的覆蓋范圍內(nèi),且SBS和MBS之間采用異頻部署策略。但是由于小基站之間采用共享頻譜的策略,并且隨著網(wǎng)絡(luò)中小基站部署數(shù)目的增多,用戶在近距離接收基站信號的同時受到了來自鄰居基站很強的干擾,所以基站之間存在很嚴(yán)重的干擾問題。不僅如此,盡管小基站本身屬于低功率節(jié)點,但隨著小基站的大量部署,網(wǎng)絡(luò)中的功率消耗問題也是不容忽視的問題。本文主要關(guān)注密集小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中的干擾協(xié)調(diào)問題,從資源分配和功率控制的角度對網(wǎng)絡(luò)中的功率消耗和網(wǎng)絡(luò)容量進行優(yōu)化,目標(biāo)是在滿足用戶服務(wù)質(zhì)量的條件下減少網(wǎng)絡(luò)中的功率消耗,提高網(wǎng)絡(luò)中總的吞吐量。主要貢獻如下:在功率消耗優(yōu)化方面,研究密集小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中功耗最優(yōu)的干擾協(xié)調(diào)問題。方案中通過對功率控制和信道資源分配聯(lián)合優(yōu)化來減少基站之間的干擾,最小化網(wǎng)絡(luò)中的功率消耗。由于小基站具有部署隨機、無計劃性等特點,現(xiàn)有的正六邊形蜂窩模型已經(jīng)不能夠準(zhǔn)確地反映密集小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中小基站的部署情況。此外,已有的功率消耗方面的研究大多數(shù)采用關(guān)閉基站的策略,需要對基站中的用戶進行切換和再接入,存在著延時和中斷等方面的問題。本文針對小基站的部署特點,首先采用泊松點處理(Poisson Point Processes,PPP)對小基站進行建模,分析基站分配給用戶的功率和資源量對用戶平均速率的影響。然后,根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中的資源分配和功率分配,在保證用戶服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)的同時減少網(wǎng)絡(luò)中的功率消耗。仿真結(jié)果表明了本文所提的聯(lián)合優(yōu)化方案相比于傳統(tǒng)方案可以有效地減少網(wǎng)絡(luò)中的功率消耗。在網(wǎng)絡(luò)吞吐量優(yōu)化方面,研究密集小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中吞吐量最優(yōu)的干擾協(xié)調(diào)問題,通過對基站傳輸幀的設(shè)計減少基站之間的干擾,提升網(wǎng)絡(luò)容量。目前大多數(shù)密集小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中所使用的干擾協(xié)調(diào)機制——ABS(Almost Blank Subframe)機制,可以達到完全避免小區(qū)之間干擾的目的。但實際上,只要用戶的QoS可以達到滿足,用戶是可以忍受一定程度的干擾的。不僅如此,已有的ABS機制采用空白一定的頻譜資源的方式減少基站間的干擾,造成了頻譜資源的浪費。因此,本文提出了一種基于低功率ABS方案的干擾協(xié)調(diào)機制,通過在一些傳輸幀上面降低基站發(fā)送功率而不是采用全空ABS幀的方式最大化網(wǎng)絡(luò)的下行吞吐量。在方案中,每個小基站根據(jù)基站的負載情況采用動態(tài)ABS比例。然后,提出了一種基于Q學(xué)習(xí)的功率控制算法來獲得ABS幀上最優(yōu)的發(fā)送功率。仿真結(jié)果表明了本文提出的基于低功率ABS的干擾協(xié)調(diào)機制相比于傳統(tǒng)的干擾協(xié)調(diào)方法以及全空ABS機制提高了網(wǎng)絡(luò)容量。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.5

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