基于功率控制博弈的跨层干扰管理研究

发布时间：2017-06-01 23:02

  本文关键词：基于功率控制博弈的跨层干扰管理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信技术的发展,大范围的网络覆盖已得到基本解决,考虑到大量的语音业务与高速数据业务都发生在室内,因此,提高室内服务质量和覆盖率成为当前无线通信领域研究的热点问题之一。为了解决上述问题,人们提出了Femtocell技术,并与Macrocell形成两层Femtocell网络。然而,引入Femtocell会对Macrocell网络带来跨层干扰问题,影响整个系统网络的性能。功率控制可以作为一种有效的干扰管理手段,博弈论是研究决策者之间多目标优化问题的有效手段,将二者结合能有效控制两层网络的跨层干扰。对于两层Femtocell网络的跨层干扰管理,须满足：(1) Macrocell的传输性能不能受到Femtocell的影响；(2)在保证Macrocell性能的前提下,尽可能提升Femtocell的性能。针对跨层干扰问题,本文首先采用非合作功率控制博弈机制。为满足宏基站的QoS要求并减小跨层干扰,已有文献提出了基于分布式效用函数的SINR自适应算法。该算法通过宏用户及家庭用户共同参与非合作博弈来竞争功率资源从而使各自的效用函数最大化。但是,该方案中的收益系数和惩罚系数均是固定的,限制了FBS的SINR性能。分析表明,两种系数对纳什均衡功率具有较大的影响。为了进一步改善FBS的SINR,我们提出效用系数优化方案。首先研究了收益系数和惩罚系数对FBS的SINR性能的影响；通过进一步分析,发现在功率控制中家庭用户被降低的功率越多,其FBS中断概率越大。通过设定FBS的中断概率的最小门限,并迭代优化收益系数及惩罚系数,从而在满足宏基站QoS的前提下,进一步提高了FBS的SINR。仿真结果表明了所提效用系数优化方案的有效性。然而,非合作功率控制博弈中各用户自私地最大化自己的效用会使网络产生更多的干扰,并且形成纳什均衡的进退两难的处境,从而导致网络的整体性能会极大地恶化,因此采用Stackelberg博弈对家庭基站功率进行控制。已有文献中,网络功率控制器(NPC)作为领导者,FBS作为跟随者,每个FBS需满足对MUE造成的总干扰条件和传输速率条件。NPC对每个FBS的单位功率消耗制定相同的价格,这样就会使处在深衰落区的FBS不能满足传输速率条件而被移除变为非有效FBS,并且会使速率分配不均。为了增加有效FBS的数量并使速率分配更加公平,我们提出非统一定价机制,即除了考虑对MUE造成的总干扰条件之外也考虑了每个FBS对MUE造成的干扰,从而使NPC对不同FBS制定不同的价格。然后根据新价格和功率更新算法使价格得到收敛,进而得到Stackelberg均衡。最后将Stackelberg博弈非统一定价机制分别与统一定价机制、非合作博弈进行仿真性能比较,仿真结果表明了所提非统一定价机制的有效性。
【关键词】：两层Femtocell网络 跨层干扰管理 功率控制 非合作博弈 Stackelberg博弈
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92;TN972
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 英文缩写对照表12-14
• 符号说明14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 研究现状16-19
• 1.2.1 干扰管理16-18
• 1.2.2 基于功率控制博弈的跨层干扰管理18-19
• 1.3 论文的主要贡献19-20
• 1.4 论文章节的安排20-21
• 第二章 两层网络和功率控制博弈论简介21-31
• 2.1 两层Femtocell网络21-23
• 2.2 功率控制技术23-26
• 2.2.1 前向功控与反向功控23-24
• 2.2.2 集中式功控和分布式功控24
• 2.2.3 开环功控和闭环功控24-26
• 2.3 博弈理论26-29
• 2.3.1 博弈论简介26-27
• 2.3.2 非合作博弈理论27-28
• 2.3.3 Stackelberg博弈理论28-29
• 2.4 功率控制博弈29-30
• 2.4.1 非合作功率控制博弈29
• 2.4.2 Stackelberg功率控制博弈29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 基于非合作功率控制博弈的跨层干扰管理31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 系统模型31-33
• 3.3 问题描述33-41
• 3.3.1 效用优化33-38
• 3.3.2 两种算法38-41
• 3.4 仿真分析41-46
• 3.4.1 算法1的性能仿真42-44
• 3.4.2 算法2的性能仿真44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 基于Stackelberg功率控制博弈的跨层干扰管理47-66
• 4.1 引言47
• 4.2 系统模型47-49
• 4.3 Stackelberg博弈描述49-50
• 4.4 Stackelberg博弈分析50-60
• 4.4.1 干扰理想网络模型51-53
• 4.4.2 FBS纳什均衡53-55
• 4.4.3 Stackelberg博弈的SE55-56
• 4.4.4 新价格和功率更新算法56-60
• 4.5 仿真分析60-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 工作总结与展望66-68
• 5.1 工作总结66-67
• 5.2 工作展望67-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士研究生期间研究成果75-76
• 附件76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 董恒;蒋宏斌;;FEMTOCELL标准进展及技术应用[J];广东通信技术;2010年05期

2 刘志新;李亮;马锴;关新平;;基于非合作博弈的femtocell双层网络分布式功率控制[J];控制与决策;2014年04期

3 张亮亮;张祖凡;;Femtocell技术研究进展[J];数字通信;2010年03期

4 张建敏;张朝阳;黄爱苹;;基于OFDM的双层Femtocell网络中子信道、速率和功率的最优分配[J];中国科学技术大学学报;2009年10期

  本文关键词：基于功率控制博弈的跨层干扰管理研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：413655