随机几何理论在蜂窝网络中的应用

发布时间：2017-08-16 15:03

  本文关键词：随机几何理论在蜂窝网络中的应用

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【摘要】：近些年手机用户数量得到了爆发式的增长,用户对无线通信的需求越来越大。为了适应当下越来越复杂的通信服务需求,现代蜂窝网络中基站的部署变得越来越密集、分布方式越来越复杂。为了进一步提升无线通信服务质量,考虑在传统蜂窝网络中加入新的通信技术如D2D通信技术或多小区协作技术。但是这些新技术的引入导致了蜂窝网络复杂度增加,过去常用的维纳模型已经无法准确地分析存在多种通信模式下的复杂蜂窝网络。因此如何用更准确的模型分析蜂窝网络和存在其他通信方式的异构蜂窝网络的性能已经成为重要的研究方向。为了避免传统维纳模型带来的各种不准确性,本文使用更具有随机性的泊松点过程模型对蜂窝网络进行建模,利用随机几何工具进行分析。重点分析了蜂窝网络上行链路和下行链路的覆盖概率。本文首先分析了蜂窝网络下行链路,在下行链路中利用泊松点过程模型对基站分布情况进行建模,分析了在整个蜂窝网络中使用频率复用技术情况下的小区覆盖能力和基站平均发送速率。分析发现频率复用技术在增强小区的覆盖能力的同时会降低基站的平均发送速率。接着利用泊松点过程分析了在蜂窝网络中引入D2D通信场景下的上行链路覆盖概率,其中只允许部分潜在D2D用户复用蜂窝资源进行D2D通信。分析发现允许空间中大部分潜在D2D用户复用蜂窝资源进行D2D通信时,对普通蜂窝用户的上行链路性能影响不大。最后本文分析了在传统蜂窝网络中引入多小区协作技术,利用泊松点过程进行建模和分析。得到选择不同数目的协作基站的情况下,多小区协作对蜂窝覆盖能力带来的增益。
【关键词】：泊松点过程 蜂窝网络 多小区协作 覆盖概率
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 研究目的及意义9
• 1.2 随机几何理论在蜂窝网络中的应用现状9-10
• 1.3 论文的主要研究内容和结构安排10-12
• 第二章 相关背景知识介绍12-24
• 2.1 蜂窝异构网络12
• 2.2 D2D通信技术12-14
• 2.2.1 D2D通信技术简介12-13
• 2.2.2 将D2D引入蜂窝网络13-14
• 2.3 多小区协作技术14-19
• 2.3.1 下行链路多小区协作15-16
• 2.3.2 下行链路多小区协作研究现状16
• 2.3.3 上行链路多小区协作16-19
• 2.4 随机几何理论介绍19-23
• 2.4.1 空间点过程19-20
• 2.4.2 齐次泊松点过程20
• 2.4.3 随机几何拓扑模型20-21
• 2.4.4 随机几何分析工具21-22
• 2.4.5 泊松点过程在蜂窝网络中的应用情况22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 蜂窝网络下行链路建模和分析24-36
• 3.1 研究背景24-25
• 3.2 网络拓扑模型及信道模型25-26
• 3.3 下行链路覆盖概率26-29
• 3.3.1 用户到基站间距离27
• 3.3.2 覆盖概率公式27-29
• 3.4 频率复用29-32
• 3.5 仿真与分析32-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 蜂窝网络上行链路建模和分析36-50
• 4.1 研究背景36-37
• 4.2 蜂窝网络上行链路分析37-41
• 4.2.1 系统模型37-39
• 4.2.2 覆盖概率公式39-40
• 4.2.3 平均发送速率40-41
• 4.3 存在直通D2D用户的蜂窝网络上行链路41-45
• 4.3.1 系统模型41-43
• 4.3.2 覆盖概率公式43-45
• 4.4 仿真与分析45-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 随机几何理论在多小区协作场景下的应用50-66
• 5.1 研究背景50
• 5.2 多小区协作场景下行链路建模50-56
• 5.2.1 网络拓扑模型51-52
• 5.2.2 信道模型52-54
• 5.2.3 距离分布54-55
• 5.2.4 信号拉普拉斯变换55-56
• 5.2.5 干扰信号拉普拉斯变换56
• 5.3 多小区协作场景上行链路建模56-61
• 5.3.1 网络拓扑模型57-59
• 5.3.2 信道模型59-60
• 5.3.3 上行链路覆盖概率60-61
• 5.4 仿真与分析61-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 全文工作总结66
• 6.2 未来工作展望66-68
• 参考文献68-71
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文71-72
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目72-73
• 致谢73

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本文编号：683923