Small Cell網(wǎng)絡(luò)資源分配算法研究.pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)通信的無(wú)線頻譜資源正面臨著嚴(yán)重匱乏的狀況。為了解決這一問(wèn)題，人們提出了Small Cell的概念。大量研究結(jié)果表明，在傳統(tǒng)宏小區(qū)內(nèi)引入若干Small Cell可以增加系統(tǒng)的容量、提升頻譜資源利用率，并且可以降低宏小區(qū)內(nèi)基站的負(fù)載和信令開(kāi)銷。但是Small Cell的引入會(huì)增加蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)干擾，而這些信號(hào)干擾可以通過(guò)高效的頻譜資源分配得到有效地抑制。因此，設(shè)計(jì)高效的頻譜資源分配算法成為Small Cel

2、l網(wǎng)絡(luò)研究中的一個(gè)重要課題。
　　本學(xué)位論文研究Small Cell網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線頻譜資源分配問(wèn)題。針對(duì)不同的系統(tǒng)場(chǎng)景，論文提出了三種不同的Small Cell網(wǎng)絡(luò)頻譜資源分配算法，即高效的頻譜資源分配算法、分布式動(dòng)態(tài)頻譜資源分配算法和基于公平性的頻譜資源分配算法。
　　論文首先提出了一種系統(tǒng)容量最大化的高效頻譜資源分配算法。該算法考慮一般的單宏小區(qū)Small Cell網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。該場(chǎng)景采用集中式的控制方式由宏基站進(jìn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的

3、頻譜資源分配，其中宏用戶的數(shù)目是固定的，Small Cell用戶共享宏用戶的頻譜資源。該算法分為兩個(gè)階段，第一階段為按需分配階段，目標(biāo)是保證蜂窩用戶的基本通信需求;第二階段為頻譜共享階段，目標(biāo)是提升網(wǎng)絡(luò)中的頻譜資源利用率。為了有效降低網(wǎng)絡(luò)中的跨層信號(hào)干擾，該算法引入了保護(hù)區(qū)域的概念，對(duì)于宏用戶保護(hù)區(qū)域之內(nèi)的Small Cell用戶不做考慮。同時(shí)，為了能夠減輕網(wǎng)絡(luò)中的同層信號(hào)干擾，該算法提出了干擾列表的概念，以保證各Small Cell用

4、戶分配到的頻譜資源不在其鄰小區(qū)的干擾列表之內(nèi)。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的隨機(jī)資源分配算法相比，所提出的算法能夠在保證系統(tǒng)吞吐量的前提下，有效的提升網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源利用率。
　　針對(duì)密集Small Cell的數(shù)目和用戶數(shù)目較高的系統(tǒng)場(chǎng)景，集中式控制會(huì)給宏基站帶來(lái)巨大的計(jì)算負(fù)擔(dān)和信令開(kāi)銷。為了解決這一問(wèn)題，論文提出了一種分布式動(dòng)態(tài)頻譜資源分配算法，該算法考慮了動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景，即蜂窩用戶動(dòng)態(tài)到達(dá)和離開(kāi)小區(qū)的情況。為了實(shí)現(xiàn)該算法，宏基站和各Smal

5、l Cell基站需要維護(hù)一些信號(hào)干擾表，用于存儲(chǔ)對(duì)各小區(qū)內(nèi)用戶帶來(lái)干擾的基站信息。基于信號(hào)干擾表，各基站相應(yīng)地生成資源狀態(tài)表，用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中可分配的頻譜資源?；谫Y源狀態(tài)表，各基站可以動(dòng)態(tài)獲取小區(qū)內(nèi)各蜂窩用戶的可用資源隊(duì)列，基于資源隊(duì)列，基站便可以為用戶進(jìn)行頻譜資源分配。仿真結(jié)果表明，與隨機(jī)資源分配算法相比，該算法能夠有效提升系統(tǒng)中蜂窩用戶的平均數(shù)據(jù)傳輸速率以及用戶滿意度等性能指標(biāo)。
　　此外，論文提出了一種兼顧公平性的頻譜資源分