【摘要】：近年來(lái),蜂窩網(wǎng)絡(luò)的用戶連接設(shè)備數(shù)和移動(dòng)通信數(shù)據(jù)量顯著增加,這給下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的部署帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。運(yùn)營(yíng)商通過(guò)部署異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿足用戶不斷增加的高速數(shù)據(jù)需求,并且提高網(wǎng)絡(luò)容量。受到有限頻譜和能量資源的制約,網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)效率、能量效率和頻譜效率是目前運(yùn)營(yíng)商重點(diǎn)關(guān)注的三個(gè)方面。為了應(yīng)對(duì)逐漸增加的業(yè)務(wù)種類和數(shù)據(jù)量,并且進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的容量和資源的利用率,本文引入控制與數(shù)據(jù)面分離(Control-and User-plane Seperation,CUPS)技術(shù)。如何對(duì)系統(tǒng)帶寬進(jìn)行定價(jià)、網(wǎng)絡(luò)基站部署和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使得網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)效率、能量效率和覆蓋概率等獲得提升是本文的研究方向。首先,本文針對(duì)隨機(jī)拓?fù)涞姆涓C網(wǎng)絡(luò)中的帶寬定價(jià)的問(wèn)題,研究了網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)效率和能量效率。傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商定價(jià)考慮到用戶的帶寬利用率和運(yùn)營(yíng)成本,本文則從一個(gè)整體的工程角度再次研究了這個(gè)關(guān)鍵的主題,而且考慮了能量效率。由于運(yùn)營(yíng)商提前得知用戶的效用函數(shù),因此在考慮帶寬價(jià)格對(duì)用戶請(qǐng)求帶寬量的影響的情況下,運(yùn)營(yíng)商可對(duì)用戶請(qǐng)求的單位帶寬進(jìn)行定價(jià),而用戶將在最大化自身的盈余的情況下請(qǐng)求帶寬,所以我們將運(yùn)營(yíng)商和用戶之間定義成一個(gè)兩階段的斯坦克爾伯格博弈模型。為了獲得一個(gè)普遍的結(jié)果,運(yùn)營(yíng)商考慮了大規(guī)模隨機(jī)地部署基站。通過(guò)使用隨機(jī)幾何,在考慮用戶的實(shí)際帶寬需求和可接受價(jià)格的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)效率和能量效率。數(shù)值仿真的結(jié)果顯示出網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)效率和能量效率幾乎在同一價(jià)格(即最優(yōu)價(jià)格)處達(dá)到最大值,且最優(yōu)定價(jià)策略隨著基站的部署密度而變化。然后,本文建立了基于CUPS的蜂窩無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(Radio Access Network,RAN)分析模型,研究了控制面(Control Plane,CP)的覆蓋概率和用戶面(User Plane,UP)的能量效率性能。在該分析模型中,CP的控制基站(Control Base Station,CBS)負(fù)責(zé)控制覆蓋和低速的數(shù)據(jù)傳輸。相反地,UP的業(yè)務(wù)基站(Traffic Base Station,TBS)負(fù)責(zé)傳輸高速數(shù)據(jù)傳輸。我們假定到達(dá)CBS和TBS的用戶請(qǐng)求速率不同,且CP與UP經(jīng)歷不同的路徑衰落,為CP和UP建立不同的業(yè)務(wù)模型和信道模型。基于排隊(duì)論和隨機(jī)幾何理論,推導(dǎo)出信道中只有非視距(Non-line-of-sight,NLOS)傳輸時(shí)CP的覆蓋概率,并推導(dǎo)出信道中視距(Line-of-sight,LOS)和NLOS共存的傳輸模式下UP的能量效率。根據(jù)數(shù)值仿真結(jié)果顯示,當(dāng)通信量負(fù)載較大時(shí),也即用戶的請(qǐng)求達(dá)到速率較大時(shí),可以通過(guò)提高CBS的服務(wù)速率或者CBS的部署密度來(lái)提高CP的覆蓋概率。而且可以通過(guò)優(yōu)化TBS的部署密度來(lái)最大化UP的能量效率,同時(shí)獲得一個(gè)較大的單位面積頻譜效率。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.5

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