基于耦合队列的蜂窝异构网络性能优化

发布时间：2021-10-09 07:54

　　蜂窝异构网络（Heterogeneous Network,HetNets）提供了一种更灵活,更有针对性的和更经济的新型网络结构,以满足不断增长的业务需求。为提高网络频谱效率,通过优化用户与基站的之间的接入可以实现各个级别的基站（Base Station,BS）之间的负载均衡。为提高网络能源效率,合理地控制基站的状态（开/关）以及其部署密度可以显著地避免不必要的基站功率消耗。然而现阶段的研究没有考虑以下实际情况:1)大部分现有研究通常假设基站始终处于忙碌状态,即一直向其所连接用户传输数据包。这些研究因此都刻画了一种最差情况下的网络性能指标。实际上,每个基站根据自身队列状态,既可能处于忙碌状态也可能处于空闲状态。因此,诸如数据包传输时延等网络性能指标应当获得更广泛的关注。2)在基站持续传输的假设下,网络功耗仅与基站部署数量相关,且随着其数量线性增加。在实际情况中,由于基站处于空闲状态的功耗远远低于其处于忙碌状态的功耗,调整网络设计参数,例如带宽分配以及基站部署密度,可以显著地改变基站空闲（忙碌）状态,进而改善网络总能源效率。3)大部分优化用户接入的现阶段研究通常专注于用户均匀分布的情况。实... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

博弈动态平衡点以及状态轨迹平面

在时间上和空间上都有着紧密的关联。具体地说，当考虑队列时，一个忙碌状态时才成为一个干扰源，否则将不会给其余共频基站带来干扰，因（Coupled Queue）问题。对耦合队列的分析一直是通信系统中一个开放种最简单的两条队列相互影响的情况求解都极具挑战性。为解耦合队[85] 假设基站的数量和位置都固定，并基于瞬时信道状态信息（ Chaon，CSI）和队列状态信息将它们建模为 n 维连续时间马尔可夫链（ContiChain，CTMC）。图 1.7 给出两个相互影响的基站的连续时间马尔可夫链。表两个基站中队列长度。其中iγ ，i∈{1,2}为每个队列数据包到达率，i ,{ A}r列的服务率，集合 A 为当前处于非空状态的队列。队列的服务率与集合 A 紧于连续时间马尔可夫链只能处理有限数量的队列，随着网络规模的扩大，限制地增长。因此，需要借助随机几何来刻画蜂窝异构网络中基站的不规 PPP 与排队论相结合以分析其队列。具体列分析将在下一章中详细阐述。

(b)图 2.1 相邻基站干扰模式的比较 （a）不考虑队列情况 （b）考虑队列情况研究队列在时间和空间上的相关性，首先来看共享频谱资源的两个相邻基站。在队列存在情况下的干扰模式。作为比较，图 2.1（a）展示了当基站一直在传下的干扰模式，因此此时来自于基站至用户的干扰始终存在。然而，当考虑队.1（b）所示，基站将依据 FIFS 的方式发送数据包，因此是否存在干扰取决于基。图 2.1 实际上给出了一种最简单情况的耦合队列问题：直观地来说，当一个据包时，将会增加基站 2 受到的干扰而降低其数据传输速率；相比于基站 1 不情况，基站 2 会花费更多时间传输相同数量的数据，从而反过来影响基站 1 的此，两个基站的队列以及其流量强度都是耦合的。考虑一个 K 级蜂窝异构网络，其中不同级别基站和用户位置固定时，当在不同采用正交频谱划分策略，则任意一个第 k 级基站的流量强度 ρk,i是一个关于相同站的流量强度的函数，即


本文编号：3425954