密集动态时分双工网络中基于分簇的干扰管理方法研究

发布时间：2020-03-22 21:51

【摘要】：随着移动互联网的蓬勃发展,各种新兴的多媒体业务呈现爆炸式增长,对网络的传输容量提出了巨大的挑战。通过密集布设低功率的微蜂窝基站,可以提高频谱资源的空间复用率,实现网络容量的大幅提升。同时,由于人们的差异性业务需求,蜂窝网络中的业务呈现出突发性和动态性的特点,造成了网络中业务在空间和时间上分布的不对称性。动态时分双工(Time Division Duplex,DTDD)技术允许基站根据当前小区上下行业务的瞬时变化,动态调整上下行子帧的配置方案,从而可以更好地支持非对称的互联网业务,进一步提升频谱资源的利用率。密集动态时分双工网络将是未来蜂窝网络发展的一个重要方向。然而,动态时分双工技术的应用也带来了交叉子帧干扰问题,其中,下行基站对上行基站的干扰将严重影响上行传输的性能,削弱了动态时分双工技术带来的性能增益。因此,需要研究适用于密集动态时分双工网络的干扰管理方法,来减小网络间的交叉子帧干扰,进一步提升网络的性能。为了削弱子帧配置方案不同的小区间存在的较强的交叉子帧干扰,本文研究了基于分簇的交叉子帧干扰消除技术。通过对小区进行动态分簇,令同簇内的基站使用相同的子帧配置方案,来消除簇内的交叉子帧干扰,同时,允许不同的簇使用不同的子帧配置方案,提高网络资源的利用率。我们综合考虑基站间干扰强度和小区间业务分布的差异,首先提出一种干扰与业务联合感知的小区分簇准则,按照分簇准则对基站进行动态分簇,最大化簇内的整体吞吐量;接下来,对小区中的部分用户进行二次关联,减小了同簇内小区间的业务差异,提高小区内业务分布与簇内统一的子帧配置方案的匹配度,进一步提高网络资源的利用率,相比没有进行二次关联时簇内用户的平均上行吞吐量和平均下行吞吐量分别提升了14.1%和7.9%;最后,研究了小区动态分簇的算法开销与网络性能增益的折中关系,通过构建效用函数,确定了算法开销与网络性能均衡的最佳分簇周期。本文所设计的基于分簇的干扰管理方法为密集动态时分双工网络的实际布设提供了理论与实验基础。
【图文】：

基于随机几何的密集网络模型示意图

能存在基站没有用户关联，在所有的子帧都处于空闲状态的情况。处于上述三种状态的发射端均不能对网络中的其余节点造成干扰。图4.1 仿真场景示意图本章在 Windows 平台下通过 MATLAB 软件对动态分簇算法进行仿真。首先将论文中提出的动态分簇方法进行仿真，并与其它文献中提出的分簇算法得到的网络性能进行比较。接下来，将是否对簇内用户进行二次关联得到的平均上下行吞吐量进行对比，，说明考虑簇内用户二次关联对网络性能带来的影响。最后，对不同分簇周期下得到的网络整体吞吐量与算法开销进行统计，计算得到在不同分簇周期下结合吞吐量与分簇开销的效用因子，说明设置不同的分簇周期对网络性能带来的影响。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN975

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本文编号：2595679