多层异构小蜂窝网络中能量节省与收集技术研究

发布时间：2020-05-15 21:36

【摘要】：近年来,随着移动互联网的发展和各种智能设备的普及,无线通信数据量呈现爆炸式增长,传统宏蜂窝网络已不能满足如此多用户对低延迟、高速率服务的需求。在传统的移动通信网络中部署小蜂窝基站(Small Cell)形成异构小蜂窝网络,能显著的扩大系统容量、提升数据速率、改善用户体验,因此,逐渐成为了无线通信领域中的研究热点。然而,不同类型的Small Cell随机地部署在网络中,对系统的能量节省、干扰管理、移动切换等提出了重大的挑战。随着未来网络趋向于密集化部署,能量消耗问题将进一步加剧。因此,如何设计合理的能量节省机制成为异构小蜂窝网络中的主要研究问题之一。本文针对多层异构小蜂窝网络中能量节省和收集技术展开研究,主要内容如下:1、对于多层异构网络中能量节省问题,本文针对宏蜂窝和Small Cell组成的三层异构网络模型,提出了一种自适应的小区缩放机制。在该机制中,宏蜂窝通过调节其发射功率缩小它的覆盖范围,而Small Cell通过自适应缩放机制去为移动用户提供服务,并使用贪婪机制解决Small Cell的缩放问题。本文提出的方法与两种传统的方法进行对比,考察了宏蜂窝半径缩放范围、Small Cell部署密度对系统性能的影响,实验仿真结果表明,所提方法能够提高接近15%的能量效率,并能降低60%以上的中断概率。在移动用户数量较多的情况下,推荐机制性能更为突出。2、对于多层异构小蜂窝网络中能量收集问题,本文首先构建了一个由宏蜂窝、Small Cell和无线能量收集传感器组成的异构网络模型。然后提出了一种无线能量收集和Small Cell缩放机制相结合的算法,在该算法中,无线能量收集和Small Cell采用协作方式为服务质量较差的用户提供服务,而离Small Cell较近且服务质量好的用户则只由Small Cell对其提供服务,无线能量收集节点将进入休眠或者能量收集状态。此外,研究了移动用户时空波动性对系统性能的影响。本文推荐的机制与无能量收集设备的缩放机制进行对比,考察了两种机制在能量损耗、掉线率和系统容量与移动用户时空波动性的关系,实验仿真结果揭示了推荐的机制能够减少近20%的能量损耗,提升约25%系统容量,并有效地降低了用户的掉线率,特别针对用户频繁移动的情况节能效果最佳。
【图文】：

频谱,机制,异构,吞吐量

该方法能够针对超密集网络的干扰管理动态的配置网络拓扑结构，并且自适应调度单个用户或者一对用户被每个传输点服务，并能确定它们的优先文献[49]提出了一种在大规模不规则的多输入输出单层网络中，以牺牲空间度来实现小区边缘用户的预编码干扰管理机制，该机制能够通过在一定范围低小区中心用户的服务质量来增强小区边缘用户的性能。文献[50]针对异构中不同层之间的频谱共享所引起的跨层干扰问题，提出了一个干扰分析和缓术，并利用空间统计工具对干扰进行建模和分析，并引入一种新型的 Smal 接入技术，其中基站配备有非常大的天线阵列，然后提出额干扰抑制技术去和缓解小区间的跨层干扰问题。文献[51]针对 MBS 和 FBS 组成的两层异构窝网络中 FBS 对 MBS 的干扰问题，提出了一种部分频率复用(Fractionauency Reuse, FFR)的干扰消除机制，在该机制中，FBS 使用当前未在 MBS 中的那些频率子带，其分配子频带的过程基于 FFR。通过仿真证明该 FFR 机制增强系统中总吞吐量，改善边缘用户的吞吐量，并能优化 FBS 的信干噪比nal to Interference plus Noise Ratio, SINR)，降低网络的中断概率。

蜂窝网络,用户速度,小蜂窝,频繁移动

图 2.4 上行(a)和下行(b)跨层干扰与切换动用户对蜂窝网络的业务需求不断提高，为了提高蜂窝网络的系蜂窝网络的时代已然到来[52]。异构小蜂窝网络是指在现有的宏蜂部署一些低功耗的的 Small Cell，其中包括有 Microcell、Picoc等。此外，为了进一步提高网络的系统容量，未来将 Small Cell 进3]。另一方面，Small Cell 覆盖范围与宏蜂窝基站相比要小很多，窝网络中 Small Cell 大量部署，势必会导致终端用户更频繁的切随机且无规律的频繁移动，，由此会产生较严重的切换问题从而影献[54]针对 K 层异构网络中用户的频繁切换问题，提出了为每一个独立的泊松点过程，每层均有独立的发射功率、路径损耗指数联偏差。通过集合分析，得到任意移动轨迹切换率的闭式表达式切换率与水平/垂直切换率之间的关系，探索用户速度、Small C耗指数和关联偏差对系统性能的影响。仿真结果表明存在最佳的
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】