近年來,為有效解決傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋和通信容量等方面面臨的困境,異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,宏蜂窩與小蜂窩之間采用異頻組網(wǎng)方式的情況下可有效避免跨層干擾,而采用同頻組網(wǎng)方式可能會(huì)導(dǎo)致跨層和同層干擾問題,從而制約網(wǎng)絡(luò)性能的提升。同時(shí),異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中小蜂窩基站的密集部署也導(dǎo)致部署成本和運(yùn)營成本增加、能耗巨大、溫室氣體排放量增大等問題。因此,設(shè)計(jì)高效的資源分配機(jī)制來減少干擾,提高頻譜效率、能量效率和成本效率成為異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的重要研究課題。功率控制是抑制干擾、實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效技術(shù)手段,而博弈論是研究分布式資源分配問題的有效工具。因此本文首先以減少干擾、提升頻譜效率與能量效率為目標(biāo),研究基于博弈論的異構(gòu)蜂窩功率控制問題;進(jìn)而以頻譜效率、能量效率和成本效率的聯(lián)合優(yōu)化為目標(biāo),研究基于博弈論和遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化問題。論文的主要研究工作包括以下三個(gè)方面:1、在宏蜂窩與小蜂窩采取異頻組網(wǎng)機(jī)制的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,針對(duì)小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)邊緣用戶容易受到相鄰小區(qū)干擾問題及減少系統(tǒng)的能量消耗問題,提出了一種針對(duì)小蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶上行鏈路的分布式功率控制方法。將網(wǎng)絡(luò)場景建模為一個(gè)合作博弈模型,設(shè)計(jì)了一種基于距離加權(quán)并考慮能量效率的效用函數(shù),并以此為基礎(chǔ)提出了合作博弈功率控制算法,仿真結(jié)果表明所提出的算法具有較快的收斂速度,能夠在確保所有用戶SINR的同時(shí)降低用戶的發(fā)射功率,從而減小了干擾并提升了能量效率。2、在宏蜂窩與小蜂窩采取同頻組網(wǎng)機(jī)制的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,為解決宏蜂窩與小蜂窩之間的跨層干擾問題并提升資源利用效率,提出了一種聯(lián)合功率控制和信道分配策略。將場景建模為一個(gè)斯坦克爾伯格(Stackelberg)博弈模型,其中宏基站和每個(gè)小基站都獨(dú)立做出決策以獲得最大效用,為宏基站以及各小基站設(shè)計(jì)了相應(yīng)算法,實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)策略并達(dá)到了 Stackelberg均衡,仿真結(jié)果表明所提出的功率控制與信道分配策略具有較好的收斂速度并提升了網(wǎng)絡(luò)性能。3、異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中大量活躍的小蜂窩意味著更高的能耗以及運(yùn)營成本,因而提高系統(tǒng)能量和成本效益得到了越來越多的重視。在宏蜂窩與小蜂窩采取同頻組網(wǎng)機(jī)制的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,為解決頻譜效率、能量效率和成本效率的聯(lián)合優(yōu)化問題,構(gòu)建了基于合作博弈的多效能指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)效用最大化問題模型,并采用多目標(biāo)遺傳算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解,仿真結(jié)果表明提出的網(wǎng)絡(luò)資源分配方案可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的三維效率。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

蜂窩移動(dòng)通信的概念是由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于１９４７年提出，近幾十年來，蜂窩網(wǎng)??絡(luò)發(fā)展迅猛，令人驚嘆無線通信的魅力。蜂窩通信系統(tǒng)經(jīng)歷了四代（１Ｇ－４Ｇ），目前正??在向第五代（５Ｇ）發(fā)展，如圖１－１所示。??第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（Ｔｈｅ?１ｓｔ?Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?Ｍｏｂｉｌｅ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?Ｓｙｓｔｅｍ，１Ｇ），??最早出現(xiàn)在２０世紀(jì)８０年代，主要采用了模擬窄帶調(diào)制以及頻分多址（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ??Ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ，ＦＤＭＡ）等關(guān)鍵技術(shù)，代表性的包括應(yīng)用于英國的全接入通??信系統(tǒng)（Ｔｏｔａｌ?Ａｃｃｅｓｓ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?Ｓｙｓｔｅｍ，ＴＡＣＳ），歐洲的高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)??（Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｍｏｂｉｌｅ?Ｐｈｏｎｅ?Ｓｙｓｔｅｍ，ＡＭＰＳ）和北歐的移動(dòng)電話系統(tǒng)（Ｎｏｒｄｉｃ?Ｍｏｂｉｌｅ??Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ，ＮＭＴ）等。１Ｇ能提供模擬話音服務(wù)，但不足之處在于頻譜利用率低，傳輸??１??

技術(shù)融合網(wǎng)絡(luò)，５Ｇ是一個(gè)面向服務(wù)和用戶體驗(yàn)的智能網(wǎng)絡(luò)，不宜再用某項(xiàng)業(yè)務(wù)能力??或某個(gè)典型技術(shù)特征來定義。５Ｇ不僅能夠?qū)崿F(xiàn)人與人的連接，還能實(shí)現(xiàn)人與物、物??與物的連接，５Ｇ最終要實(shí)現(xiàn)的是“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景，圖１－２??即為丨ＭＴ?２０２０工作組報(bào)告中的５Ｇ總體愿景圖［７］，報(bào)告中還規(guī)定了?５Ｇ的使用頻段、??技術(shù)演進(jìn)趨勢、系統(tǒng)架構(gòu)和需求。??ａ??—ＳｅＭｒＭ?，?ｒ，??＼＼?觸現(xiàn)實(shí)??圖１＿２?５Ｇ總體愿景圖??５Ｇ網(wǎng)絡(luò)不僅要實(shí)現(xiàn)頻譜效率的提升，而且突出強(qiáng)調(diào)了綠色通信和ＥＥ，并降低??整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)成本ｍ。毫米波（ｍｍＷａｖｅ）傳輸、大規(guī)模多輸入多輸出（Ｍａｓｓｉｖｅ??ＭｕｌｔｉｐｌｅｌｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ，Ｍａｓｓｉｖｅ?Ｍ１ＭＯ）、直接通信（ＤｅｖｉｃｅｔｏＤｅｖｉｃｅ，Ｄ２Ｄ）、??等技術(shù)對(duì)提高通信速率很有幫助，而動(dòng)態(tài)頻譜共享、蜂窩網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)化、綠色通信等??技術(shù)對(duì)提高頻譜效率和能量效率非常有益，所以這些技術(shù)被認(rèn)為是未來５Ｇ網(wǎng)絡(luò)中??３??

圖１－３?５Ｇ之花??
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本文編號(hào)：2840161