【摘要】：超密集網(wǎng)絡通過密集部署小小區(qū)基站,能夠極大地提高網(wǎng)絡吞吐量,提高用戶體驗速率,實現(xiàn)小區(qū)的無縫覆蓋,是第五代移動通信系統(tǒng)(The Fifth Generation Mobile Communication System,5G)的關鍵技術之一。然而,隨著超密集網(wǎng)絡中小小區(qū)基站數(shù)目的不斷增加,網(wǎng)絡拓撲變得復雜,基站管理變得困難,網(wǎng)絡中的干擾也變得越來越嚴重,同時網(wǎng)絡中的能源消耗也變得越來越多。如何有效地進行基站管理、抑制干擾以及合理分配網(wǎng)絡資源,進而提高網(wǎng)絡吞吐量、提高能量效率是本文的主要研究內(nèi)容。本文的主要研究工作和成果如下:(1)研究了超密集網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡分簇技術。針對超密集網(wǎng)絡中大量小小區(qū)基站的隨機分布,網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)復雜的問題,提出了一種基于密度改進的K-means分簇算法,根據(jù)小小區(qū)基站的分布密度,將基站動態(tài)地劃分到不同的簇中,實現(xiàn)對基站的有效管理和對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的簡化。(2)研究了基于分簇的網(wǎng)絡資源分配方案。在超密集網(wǎng)絡中,由于小小區(qū)基站的密集部署所帶來的干擾問題成為限制系統(tǒng)吞吐量提升的主要因素。為此,本文提出通過分簇,將相互間干擾嚴重的小小區(qū)基站劃分到同一個簇中,然后在簇中利用正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術分配相互正交的資源塊(Resource Blocks,RBs)給用戶來減少干擾,不同的簇則可以復用這些資源塊的資源分配方案。同時本文提出一種基于貪婪算法改進的兩階段資源補償分配算法,在兼顧用戶公平性和用戶服務質(zhì)量(Quality of Service,QoS)的同時最大化網(wǎng)絡吞吐量。(3)研究了基于重疊簇的網(wǎng)絡資源分配方案。通過在簇內(nèi)分配正交的資源塊可以解決簇內(nèi)干擾,但是簇間干擾仍然沒有解決。針對這一問題,本文提出重疊簇的概念,允許兩個相鄰的簇存在部分重合,即允許一個簇的邊緣基站加入另外一個簇從而形成重疊簇。在重疊簇中通過時分復用多址(Time Division Multiple Access,TDMA)技術解決由于復用相同的資源塊帶來的簇間干擾的問題。同時本文研究了網(wǎng)絡能效優(yōu)化的問題,通過將優(yōu)化問題分解成資源塊分配和功率分配的兩個子優(yōu)化問題,提出一種基于非合作博弈論的分布式迭代功率分配算法。仿真結(jié)果表明,該算法可以有效地提高網(wǎng)絡能效。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

圖 2.1 超密集網(wǎng)絡部署圖這些小小區(qū)基站的發(fā)射功率很低，通常在在 10～100mW 之間，覆蓋范圍在 10～200m ，可支持的用戶數(shù)一般不超過 10 人，允許用戶的最大移動速度為 10km/h。微微蜂窩基以部署在服務需求密集的熱點地區(qū)以增強信號覆蓋，可以提供高速接入，提高蜂窩網(wǎng)絡量，保證熱點地區(qū)的 QoS。家庭基站基站具有成本低、功率低、易管理、能自動配置和等特點，大多部署在小小區(qū)、辦公區(qū)等室內(nèi)來增強室內(nèi)的無線信號強度，提高室內(nèi)的無號覆蓋。中繼處于宏基站和移動終端之間，可以作為二者的中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信號，同時支下行鏈路通信。中繼的發(fā)射功率比較低，一般為 30dBm[23]。通過部署中繼，可以改善移端的信號質(zhì)量，提高如小區(qū)邊緣、隧道或地下停車場等接收信號質(zhì)量較差的覆蓋區(qū)域服量。各類小區(qū)基站的區(qū)別如表 2.1 所示。表 2.1 各種小區(qū)基站的分類基站類型 發(fā)射功率（dBm） 覆蓋范圍(m) 部署區(qū)域 主要特點宏基站 46 1k～25k 室外較大范圍內(nèi)提供

于宏基站跟小小區(qū)基站、小小區(qū)與小小區(qū)基站間的距離相對來說比較遠，擾抑制手段可以有效地解決小區(qū)內(nèi)的干擾問題。但是在超密集網(wǎng)絡中，小部署，使得基站間的距離變得越來越近，小區(qū)內(nèi)的干擾的問題也變得越來越為制約超密集網(wǎng)絡性能的主要因素。區(qū)網(wǎng)絡與小小區(qū)網(wǎng)絡并存的雙層網(wǎng)絡中，可以將干擾劃分為兩大類:跨層干本質(zhì)上都是因為復用相同的頻帶資源而產(chǎn)生的同頻干擾。擾是指處于同一層的小小區(qū)網(wǎng)絡內(nèi)的干擾。在超密集網(wǎng)絡中，密集部署的很緊，當基站復用相同的頻帶資源給各自服務的用戶時，小小區(qū)中的基站用戶產(chǎn)生下行干擾。同樣的，當小小區(qū)中用戶設備在上行發(fā)射信號時也會站的上行干擾。超密集網(wǎng)絡中的同層干擾場景如圖 2.2 所示，其中鏈路 1 用戶設備的下行通信鏈路，鏈路 2 表示相鄰基站對用戶產(chǎn)生的下行同層干戶設備到小小區(qū)基站的上行通信鏈路，鏈路 4 表示相鄰小小區(qū)中的用戶設上行同層干擾。

務各自的用戶時，小小區(qū)基站就會對附近的宏小區(qū)用戶產(chǎn)生同頻干擾。特宏小區(qū)邊緣地帶的時候，宏基站發(fā)送給宏用戶的信號由于距離過遠的原因用戶往往接收到很弱的信號。如果該宏用戶附近存在小小區(qū)并且該小小區(qū)一樣的頻帶資源，就很有可能由于同頻干擾使得宏用戶無法正確接收宏基樣地，在宏小區(qū)邊緣的用戶設備由于距離的原因往往會以高功率發(fā)射信號區(qū)用戶設備的發(fā)射功率一般都很低，這樣宏小區(qū)用戶就會對相鄰小小區(qū)用干擾。超密集網(wǎng)絡中的跨層干擾場景如圖 2.3 所示，其中鏈路 5、鏈路 6 分與小小區(qū)用戶設備間的下行通信鏈路和宏基站與宏用戶設備間的下行通信路 8 分別表示小小區(qū)基站對宏用戶設備造成的下行跨層干擾和宏基站對小行跨層干擾；鏈路 9、10 分別表示小小區(qū)用戶設備到小小區(qū)基站的上行通備到宏基站的上行通信鏈路，鏈路 11、鏈路 12 分別表示宏用戶設備對小行跨層干擾和小小區(qū)用戶設備對宏基站產(chǎn)生的上行跨層干擾。

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

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本文編號：2759492