基于随机几何的MIMO无线网络容量问题研究

发布时间：2020-10-09 23:19

　　随着越来越多的移动终端接入网络,无线网络的建模和网络容量问题成为无线网络研究的重点与挑战,人们对网络的传输速率和服务质量要求越来越高。传统的对无线网络的建模需要极其复杂的系统级仿真来进行验证,但是随着异构网的发展,网络中的节点呈现出更加随机性、分布更加稠密性的特点,这大大增加了系统级仿真的复杂度。多输入多输出技术(Multi-Input and Multiple-Output)为无线网络的迅速发展提供了更高的数据传输速率的理论基础并得到广泛应用。随机几何模型已被证明可以在保证网络模型准确性的条件下,简化无线网络的建模和分析,这很好地弥补了传统系统级仿真的缺陷。因此,选择利用随机几何模型建模与分析无线网络具有重要的理论意义和研究价值。基于此背景,本论文利用随机几何理论对多输入多输出无线网络进行建模并对网络容量进行了深入的分析,具体研究内容如下:(1)利用随机几何理论中的泊松簇过程(Poisson Cluster Process)对双层蜂窝网络进行建模和分析,其中宏基站(Macro Base Station)是簇中心,其分布为稳定的泊松点过程(Poisson Point Process)。微型基站(Micro Base Station)是簇成员,其分布是围绕簇中心的高斯分布的非齐次泊松点过程,网络中的移动用户是独立于基站分布的齐次泊松点过程。对于下行链路,直接链路和干扰链路的信道增益分别服从互不相同的(38)分布,对于上行链路,文中添加了服从对数正态分布(Log-Normal Distribution)的阴影(Shadow),推导出了网络的覆盖概率(Coverage Probability)、平均频谱效率(Average Spectral Efficiency)和传输容量(Transmission Capacity),并在仿真中分别给出了覆盖概率与信干噪比(Signal-to-interference-and-noise ratio)临界值、网络节点密度、平均频谱效率与SINR临界值以及传输容量与SINR临界值的关系,验证了结果的准确性。(2)利用硬核点过程(Hard Core Point Process)对MIMO Ad Hoc网络进行了建模,基于该模型,选择时隙ALOHA协议作为媒体接入访问控制协议(MAC),采用多输入多输出的空间复用技术,在信道服从瑞利衰落的情况下,即直接功率和干扰功率的增益都服从指数分布,通过进一步考虑固定传输距离和随机传输距离两种不同的传输模型,首次给出了在两种不同模型下MIMO Ad Hoc的中断概率(Outage Probability)和多流传输容量(Multi-stream Transmission Capacity)的表达式,并在Matlab仿真中验证了在此模型中给出的中断概率和多流传输容量表达式的正确性。
【学位单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

多径传输,无线网络,随机几何

第 1 章绪论ise Ratio）[14]的情况下，MIMO 技术可以在发送端和接收端分别配用于发送和接收信号，大大提升了在有限的时间内的网络容量。随深入地研究，MIMO 技术越来越完善，已经广泛运用到无线网络的实际生活和未来的通信技术中，利用随机几何来研究 MIMO 无线网。本文利用随机几何的相关理论对不同类型的网络进行建模与分析程及其变形对多层无线网络进行建模和分析，进而计算 MIMO 无线真验证所得出的结果。

示意图,示意图,齐次,网络规模

泊松点过程示意图

示意图,硬核,点过程,齐次

硬核点过程示意图

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