异构小蜂窝网络分布式能量分配技术研究

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随着国内外移动用户和移动宽带用户数的飞速增长,现有的网络已无法充分满足用户日益增长的需求。异构网络(Heterogeneous Network,HetNet)通过在现有的宏蜂窝网络中插入更小的、可自我配置的小基站,提供了实用的、扩展性强的,且效益高的方式来显著地提高现有无线网络的容量。异构网的存在使得无线环境也变得越来越复杂,给其无线资源管理带来很大的难度。同时,大量基站的存在也带来了大量的能耗。因此,如何合理地分配无线网络资源,以更低的能耗提供更高速率成为异构蜂窝网络中的一个重要研究方向。本文提出了基于非合作博弈的异构蜂窝网络分布式功率控制方案。所提方案在满足小蜂窝发送功率和信息传输速率的限制条件下,最大程度地提高小蜂窝到用户下行链路能源利用效率,从而达到以更低的能耗提供更高速率的目的。本文在第一章中,主要介绍了本次课题研究的背景和意义,同时简单分析了国内外研究现状。本文在第二章中,介绍了博弈论的基础知识,和博弈论在无线通信中的应用。本文在第三章研究了基于非合作博弈的小蜂窝网络的分布式功率控制方案。在只考虑同层干扰的情况下,微蜂窝以非合作博弈的方式竞争该资源,并证明了纳什均衡的存在性和唯一性,提出了一种迭代式的资源分配算法,通过不断迭代小蜂窝的发送功率来优化系统能效。仿真结果表明了该系统模型纳什均衡点的存在性并且说明了该算法收敛于纳什均衡点。本文在第四章研究了在宏蜂窝和微蜂窝并存的异构无线网络中,考虑宏蜂窝和微蜂窝共同以非合作博弈的方式竞争资源,为了提高系统能效,提出了一种分布式功率分配方案。所提方案在满足小蜂窝发送功率和信息传输速率的限制条件下,最大程度地提高小蜂窝到用户下行链路能源利用效率,从而达到以更低的能耗提供更高速率的目的。
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