兩層Macrocell-Femtocell異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源管理方案研究.pdf

1、Femtocell可以提高室內(nèi)信號的覆蓋率，為家庭住宅或者小型辦公場所等場景的室內(nèi)用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。因此Femtocell得到了廣泛的部署，與傳統(tǒng)的宏網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。同時Femtocell的部署也會帶來一些問題。一方面，由于頻譜的短缺，部署的Femtocell需要與傳統(tǒng)的宏網(wǎng)絡(luò)共享頻譜，從而帶來了跨層干擾的問題。另一方面，由于Femtocell的密集部署，F(xiàn)emtocell的能量消耗也成為不可忽略的問題。針對兩層Macroce

2、ll/Femtocell異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中存在的上述問題，本文重點研究了兩層Macrocell/Femtocell異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的子信道分配和功率控制的無線資源管理方法。本文的主要工作和創(chuàng)新點概括如下:
　　(1)聯(lián)合子信道分配和功率控制的無線資源管理方案研究。針對兩層Macrocell/Femtocell異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路場景，本文提出了一種聯(lián)合子信道分配和功率控制的無線資源管理方案，降低了整個Femtocell網(wǎng)絡(luò)中所有用戶功率消耗。該方

3、案通過綜合考慮家庭用戶的子信道分配和功率控制的方法在滿足了宏基站的干擾限制以及家庭用戶的吞吐量要求的前提下，將Femtocell網(wǎng)絡(luò)中家庭用戶功率消耗最小化的問題建模成為一個非凸的混合整數(shù)規(guī)劃優(yōu)化問題。針對該整數(shù)規(guī)劃優(yōu)化問題，本文提出了一種基于拉格朗日乘子法的分布式算法。在該算法中，本文通過引入時間分配因子將非凸的混合整數(shù)規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題，并通過拉格朗日對偶方法以及次梯度方法求解出功率的閉合式。最后通過仿真結(jié)果驗證了提出方案的性

4、能的優(yōu)越性。仿真結(jié)果表明，本文所提方案在保證家庭用戶吞吐量的同時大大降低了Femtocell網(wǎng)絡(luò)的能耗。
　　(2)基于斯坦伯格博弈論的非統(tǒng)一定價的功率控制方案研究。針對兩層Macrocell/Femtocell異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的下行鏈路場景，本文提出了一種基于斯坦伯格博弈論的非統(tǒng)一定價的功率控制方案，該方案在滿足家庭用戶和宏用戶的吞吐量要求的情況下，實現(xiàn)了家庭基站和宏基站效用的最大化。在建立宏基站以及家庭基站效用函數(shù)時，加入了其自身的能

5、量消耗，從而可以避免宏基站和家庭基站為了獲得更大的效用而盲目的增加自身的發(fā)送功率，使得效用函數(shù)更具有實用性。本文將異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站的功率控制的過程建模成為斯坦伯格博弈的機制。其中，宏基站作為“領(lǐng)導(dǎo)”制定干擾價格和宏基站的功率策略，家庭基站作為“隨從者”根據(jù)宏基站制定的干擾價格來制定家庭基站的功率策略。宏基站與家庭基站的功率策略相互影響，本文提出了一種基于迭代的算法，通過迭代，家庭基站和宏基站的功率策略最終達到均衡狀態(tài)。最后通過仿真驗證了該