两层Femtocell网络中基于信道增益不确定的鲁棒功率控制

发布时间：2017-04-30 16:17

  本文关键词：两层Femtocell网络中基于信道增益不确定的鲁棒功率控制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Femtocell又称为家庭式数据服务网络,具有低功耗、低成本和高密度服务的特点。Femtocell技术在解决宏蜂窝(Macrocell)的边缘覆盖问题、降低覆盖成本、提高无线通信质量中起到了举足轻重的作用。然而,Femtocell的随机部署带来了严重的干扰问题,因此干扰管理是两层Femtocell网络中的重要课题。而功率控制是干扰管理的重要方法。在现有的功率控制算法中,大多数是基于确定的无线环境而研究的。然而,在实际中,无线环境是不稳定的,从而使得已有功率算法不能满足系统性能。因此,本文针对两层Femtocell网络中无线通信环境不确定的情况,进行鲁棒功率控制算法的研究。首先,针对用户的瞬时信干噪比受信道快衰落的影响而具有不确定性的情况,建立了概率门槛约束的鲁棒优化问题,并提出了一个基于最大功率调整的鲁棒功率控制算法。该算法在功率迭代过程中通过调整家庭用户的最大功率而实现跨层干扰管理,从而保护了宏用户的通信质量。同时,家庭用户的功率也得到了最优的分配。另外,提出了接纳控制算法对不满足通信质量要求的家庭用户进行接入管理,从而合理地利用网络资源。仿真结果表明,所提的鲁棒功率控制算法能够保证宏用户的通信质量,并实现对家庭用户的功率分配。同时仿真结果显示,接纳控制算法提高了网络容量。其次,针对不确定的信道增益受路损、阴影、快衰落多个因素影响的情况,对用户的信干噪比进行结构分解,建立了最坏概率约束的鲁棒优化问题,并提出了基于标准干扰方程的鲁棒功率迭代算法。该算法以较少的信息负荷实现了对家庭用户和宏用户的联合鲁棒功率分配。此外,对于已分配的功率,采用蒙特卡罗方法对其鲁棒性进行验证。仿真结果表明,基于该算法的功率分配能够适应本文中复杂的信道环境,即该算法具有强鲁棒性。最后,针对不确定的信道增益在某一闭区间缓慢变化的情况,提出了一个分布式鲁棒功率控制算法。该算法通过感应干扰,以分布式实现家庭用户和宏用户的联合动态功率分配。此外,引入了接纳控制来对宏用户的通信质量实行特殊保护。仿真结果显示,用户的信干噪比在动态的环境中能以很高的概率满足通信要求,不会影响用户的正常通信,从而证实了功率算法的鲁棒性。同时仿真结果说明了该功率算法比经典的FM算法更具稳定性,以及接纳控制算法的有效性。
【关键词】：Femtocell 功率分配 不确定性 鲁棒优化
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 研究现状12-17
• 1.2.1 两层Femtocell网络中基于功率控制的干扰管理13-15
• 1.2.2 鲁棒功率控制15-17
• 1.3 本文研究动机17-18
• 1.3.1 基于概率约束的鲁棒功率控制17-18
• 1.3.2 基于链路增益在闭集变化的分布式鲁棒功率控制18
• 1.4 本文结构安排18-20
• 第2章 基于概率门槛约束的鲁棒功率控制20-36
• 2.1 引言20
• 2.2 鲁棒优化问题描述20-25
• 2.2.1 系统模型描述20-22
• 2.2.2 鲁棒优化问题的建立22-25
• 2.3 鲁棒功率控制算法25-29
• 2.3.1 功率迭代式的设计及收敛性证明25-27
• 2.3.2 最大功率调整机制27-28
• 2.3.3 接纳控制28-29
• 2.4 数值仿真29-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 基于最劣概率约束的鲁棒功率控制36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 鲁棒优化问题的描述36-42
• 3.2.1 系统模型描述36-38
• 3.2.2 最劣概率约束下鲁棒优化问题的建立38-42
• 3.3 鲁棒功率迭代算法42-46
• 3.3.1 鲁棒功率迭代算法的设计及收敛性证明42-44
• 3.3.2 鲁棒功率迭代算法的通信量分析44-46
• 3.4 数值仿真46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 基于闭集约束的分布式鲁棒功率控制49-67
• 4.1 引言49-50
• 4.2 鲁棒优化问题描述50-51
• 4.3 基于虚拟二阶控制系统的功率迭代式51-57
• 4.3.1 鲁棒优化问题的二阶控制系统虚拟化51-56
• 4.3.2 功率迭代式的设计56-57
• 4.4 分布式鲁棒功率控制算法及接纳控制算法57-60
• 4.4.1 分布式鲁棒功率控制算法的设计57-58
• 4.4.2 接纳控制算法的设计58-59
• 4.4.3 算法的实现59-60
• 4.5 数值仿真60-66
• 4.6 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75-77
• 作者简介77

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郑昕;陈迎潮;杨曙辉;;LTE飞蜂窝小区间干扰抑制技术的反馈信道设计[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2014年02期

2 李俊伶;苏寒松;朱世兵;刘高华;;LTE家庭基站部署中的下行功率控制[J];计算机工程与应用;2015年20期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 曹汐;王小奇;杨光;;TD-LTE Smallcell产品定位及关键技术研究[A];“2012TD-LTE网络创新研讨会”论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张奇勋;认知无线网络中导频信道设计和自组织关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王建伟;家庭基站的功率自优化技术研究[D];北京邮电大学;2011年

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3 孙道龙;基于感知的LTE-A双层网络功率分配技术研究[D];北京邮电大学;2012年

4 罗江丽;基于GSM Femto系统架构的GPRS小区重选研究[D];华南理工大学;2012年

5 周丽花;TD-SCDMA Femtocell协议栈媒体接入控制（MAC）层研究与实现[D];南京理工大学;2013年

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7 戎平;混合网络中预编码和功率控制技术的研究[D];上海师范大学;2013年

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9 滕友伟;LTE-Femtocell网络中分组调度算法研究[D];天津大学;2012年

10 杨丹薇;基于Femtocell的3G室内覆盖研究[D];南京理工大学;2013年

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本文编号：337200