認知Femtocell網(wǎng)絡下資源優(yōu)化技術的研究.pdf

1、隨著室內(nèi)移動數(shù)據(jù)業(yè)務快速增長，為提高室內(nèi)用戶通信質(zhì)量，增加室內(nèi)無線信號覆蓋面積，F(xiàn)emtocell技術應運而生。但Femtocell網(wǎng)絡的出現(xiàn)，會對傳統(tǒng)Macrocell網(wǎng)絡造成跨層干擾。并且隨著Femtocell用戶數(shù)目持續(xù)不斷地增加，系統(tǒng)的共層干擾也日益嚴重。而頻譜資源的稀缺性讓干擾變得更難處理。合理的頻譜管理技術成為研究的一個熱點。功率也是影響系統(tǒng)性能和干擾的一個重要因素，高發(fā)射功率能增加吞吐量但會導致大干擾，而低發(fā)射功率不能達到

2、可觀的數(shù)據(jù)傳輸速率。所以功率管理技術也是提高系統(tǒng)性能、減少干擾的手段。針對上述兩層Femtocell和Macrocell網(wǎng)絡中存在的情況，本論文重點研究了Femtocell網(wǎng)絡下資源優(yōu)化技術。本文的主要工作和創(chuàng)新點概括如下:
　　(1)基于保證干擾門限的頻譜資源分配方案研究。針對Femtocell網(wǎng)路下行鏈路場景，本論文提出一種基于經(jīng)典圖著色算法和保證干擾門限的頻譜資源分配方案，避免了用戶之間嚴重的共層干擾。該方案利用經(jīng)典圖著色算

3、法，建立干擾圖，避免相鄰用戶占用相同子信道。為了提高頻譜利用率，提升系統(tǒng)性能，在圖著色基礎上，本論文進行頻譜再分配方案。在第一步頻譜分配過程中，實現(xiàn)用較少的子信道分配給較多的用戶，相鄰用戶不能占用相同子信道。在第二步頻譜分配過程中，基于干擾門限，給干擾較小的用戶分配信道。并且為了提高系統(tǒng)公平性，給一定干擾范圍內(nèi)的用戶優(yōu)先分配子信道。仿真結(jié)果驗證了本文提出方案的性能。仿真結(jié)果顯示本文提出的方案能提高網(wǎng)絡吞吐量，增大頻譜利用率，保證系統(tǒng)公平

4、性。
　　(2)具有認知能力的Femtocell網(wǎng)絡頻譜和功率分配方案研究。針對兩層Macrocell和Femtocell網(wǎng)絡上行鏈路場景，本論文提出了一種具有頻譜認知能力的聯(lián)合頻譜和功率分配方案，為Femtocell用戶選擇合理子信道，保證宏基站正常通行，合理管理發(fā)送功率，提升系統(tǒng)性能。在子信道選擇方面，F(xiàn)emtocell網(wǎng)絡結(jié)合認知無線電技術，靈活地占用Macrocell網(wǎng)絡空閑信道和跨層干擾小的信道，又結(jié)合經(jīng)典圖著色原則，合

5、理選擇頻譜資源。本文將頻譜和功率管理建模成聯(lián)盟組建博弈的劃分形式機制。用戶可以自主離開當前聯(lián)盟或加入新聯(lián)盟，基于文章提出的增加系統(tǒng)吞吐流量并保證個體用戶不受損的原則。通過遞歸地組建每次的聯(lián)盟核心，最后博弈會收斂到遞歸核心。為了保護宏基站正常通信，在Femtocell用戶端發(fā)送數(shù)據(jù)流采用M/M/1隊列模型，防止數(shù)據(jù)堵塞和通信延遲。仿真的結(jié)果表明，所提出的頻譜和功率分配方案能提升網(wǎng)絡吞吐量。較其他方案，本方案在用戶密集的場景下也能維持良好的