超密集组网中区域频谱效率及区域能量效率的研究

发布时间：2017-06-09 14:17

  本文关键词：超密集组网中区域频谱效率及区域能量效率的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着科技的发展,时代的进步,数字信息化通信改善了人们生活,提高了人们的生产效率。展望未来,随着人们对信息需求的进一步提高:更快的传输速率,更快的接入速率,更快的移动速率;以及对世界万物的进一步掌控:更高的网络密度,更高的链接密度,更高的流量密度;需要全新的通信技术做为这种用户体验的支撑。5G技术做为更强的移动通信技术,相较于现有的4G技术,拥有更高的传输速率,更低的传输时延,更完善的安全机制和更好的用户体验。实现上述通信性能,必须在环境各异的场景中布置大量的无线收发节点,如宏基站,微基站,家庭基站和中继节点等,形成密集度很高的网络,即5G中的超密集组网(Ultra-Dense Networks,UDN)。超密集组网,在分层异构网络的基础上,部署高密度低功耗的小型网络来实现系统容量的大幅提升。这种方法有效减少发射机和接收机之间的距离,提高了频谱效率。由于这种小区的吞吐量非常巨大,传统的频谱效率不能很好的表征系统性能,所以引入区域频谱效率的概念。区域频谱效率(Area Spectrum Efficiency,ASE)是衡量超密集组网性能的重要指标,由于网络的重叠覆盖,在层与层之间,同一层中小区与小区之间产生了较强的同频干扰,使得区域频谱效率的分析变得复杂。网络的拓扑结构是系统建模的基础,分析现有的两种典型的网络拓扑结构,通过对同频干扰,同层干扰,跨层干扰的分析,利用矩母函数和泊松分布性质处理复杂的干扰问题,分别对系统上行链路和下行链路进行分析,建立相应的求解区域频谱效率的模型,计算出宏蜂窝和密集微蜂窝的系统容量。研究频谱复用,系统内用户数,基站发射功率对区域频谱效率的影响。区域能量效率(Area Energy Efficiency,AEE)是度量系统性能的另一个重要指标。本文通过建立系统模型,利用波束成形技术在物理层优化资源配置,降低系统干扰。通过凸优化算法、上下行耦合算法和迫零算法来优化资源配置提高区域能效。在网络层利用联合传输方式来提高AEE,通过四种联合配置算法,使得部分用户通过基站间协作来进行通行,进一步提高系统区域能效。
【关键词】：超密集组网 区域频谱效率 网络拓扑结构 区域能量效率 干扰管理
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-13
• 1.2.1 超密集组网的研究现状10-11
• 1.2.2 区域频谱效率分析模型的研究现状11-12
• 1.2.3 绿色通信中能量效率的研究现状12-13
• 1.3 本文研究内容和组成结构13-15
• 第2章 超密集组网的研究基础15-26
• 2.1 超密集组网的定义15-16
• 2.2 超密集组网通信性能衡量指标16-21
• 2.2.1 区域频谱效率16-17
• 2.2.2 区域能量效率17-19
• 2.2.3 成本效率19-20
• 2.2.4 核心性能指标20
• 2.2.5 典型场景指标20-21
• 2.3 超密集组网中的主要技术21-24
• 2.3.1 大规模天线技术21-22
• 2.3.2 SCMA22-23
• 2.3.3 C-RAN23-24
• 2.3.4 D2D通信24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 超密集组网中区域频谱效率的分析26-52
• 3.1 网络模型26-33
• 3.1.1 典型网络拓扑结构26-28
• 3.1.2 用户归属方式28-30
• 3.1.3 传输损耗模型30-32
• 3.1.4 资源分配方式32-33
• 3.2 小区内微蜂窝服从边缘均匀分布时的区域频谱效率分析33-43
• 3.2.1 下行链路区域频谱效率的分析33-38
• 3.2.2 上行链路区域频谱效率的分析38-43
• 3.3 小区内微蜂窝服从泊松分布时的区域频谱效率分析43-51
• 3.3.1 下行链路区域频谱效率分析43-47
• 3.3.2 上行链路区域频谱效率分析47-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 超密集组网中区域能量效率的分析52-69
• 4.1 系统模型52-57
• 4.2 最优区域能效资源分配求解57-63
• 4.2.1 使用凸优化算法解最优值57-58
• 4.2.2 利用上下行耦合性的迭代算法58-60
• 4.2.3 基于迫零的求解算法60-63
• 4.3 联合传输下系统区域能效分析63-66
• 4.3.1 协作多点传输63
• 4.3.2 功率偏置算法63-64
• 4.3.3 距离约束联合偏置算法64-65
• 4.3.4 分层功率最大化算法65
• 4.3.5 联合功率最大化算法65-66
• 4.4 性能分析66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-76
• 附录（一）泊松分布点与中心的距离的概率密度函数76-77
• 附录（二）泊松分布下用户归属于中心基站的概率77-79
• 附录（三）复杂干扰下系统容量的推导79-81
• 附录（四）相邻圆域内干扰的建模分析81-82
• 攻读硕士学位期间研究成果及参与项目82-84
• 致谢84

  本文关键词：超密集组网中区域频谱效率及区域能量效率的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：435726