基于聯(lián)盟博弈的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)干擾管理研究.pdf

1、隨著智能終端和移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增多，人類對(duì)通信服務(wù)的高數(shù)據(jù)速率、全覆蓋、低時(shí)延和低能耗提出了迫切要求。由于傳統(tǒng)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)在建網(wǎng)、覆蓋和容量提升等方面遇到了瓶頸，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一致提出必須研究和設(shè)計(jì)更加高效的網(wǎng)絡(luò)部署策略和通信技術(shù)方案以滿足人類通信需求。異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)以其高系統(tǒng)容量、深度覆蓋、部署靈活和安裝維護(hù)成本較低的優(yōu)勢(shì)在諸多通信解決方案中脫穎而出。異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)是指在當(dāng)前宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中增加部署一層或多層低發(fā)射功率小型站點(diǎn)的無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)，

2、該網(wǎng)絡(luò)能夠通過(guò)各類型站點(diǎn)有機(jī)整合為移動(dòng)用戶提供高質(zhì)量的通信服務(wù)，已成為當(dāng)前乃至未來(lái)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。然而，異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)在給當(dāng)前宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)注入強(qiáng)大生命力的同時(shí)亦存在干擾管理上的技術(shù)難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。小型站點(diǎn)的隨機(jī)部署和自行安裝以及通信熱點(diǎn)地區(qū)對(duì)超密集組網(wǎng)的需求和運(yùn)營(yíng)商對(duì)可用頻段全部復(fù)用的不斷追求，使得異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的干擾呈現(xiàn)隨機(jī)化、復(fù)雜化和嚴(yán)重程度較高的特性，適用于宏蜂窩的傳統(tǒng)網(wǎng)優(yōu)網(wǎng)規(guī)方法和干擾管理技術(shù)不再完全適用于異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，必

3、須研究和設(shè)計(jì)新的更加有效的干擾管理方案對(duì)異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的干擾予以管理和控制。
　　本論文以概率論、隨機(jī)過(guò)程和聯(lián)盟博弈理論等數(shù)學(xué)工具與優(yōu)化方法為理論依據(jù)，圍繞異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的干擾管理方案和方法展開(kāi)研究，深入分析了異構(gòu)蜂窩網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)行為特點(diǎn)，從聯(lián)盟合作的角度入手，以提高整個(gè)通信系統(tǒng)的性能為出發(fā)點(diǎn)，提出了適用于異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)同層干擾和跨層干擾的干擾管理方案，為異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)優(yōu)化和性能優(yōu)化提供了理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。本文主要工作

4、如下:
　　1)博弈論是研究獨(dú)立的理性局中人之間復(fù)雜交互行為的理論工具。本論文分析討論了非合作博弈與合作博弈的區(qū)別，深入挖掘了異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中用戶對(duì)無(wú)線資源占用的競(jìng)爭(zhēng)行為與合作行為，確立了運(yùn)用聯(lián)盟博弈理論在研究和設(shè)計(jì)異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)干擾管理和資源分配方案中的重要性和必然性，在此基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)了聯(lián)盟博弈理論的基本概念和解的特性。
　　2)針對(duì)樓宇環(huán)境中Femtocell接入點(diǎn)(Femtocell Access Point，F(xiàn)AP)

5、密集部署導(dǎo)致的同層干擾問(wèn)題，提出了適用于Femtocell網(wǎng)絡(luò)上行通信系統(tǒng)的基于FAP聯(lián)盟合作的同層干擾管理方案，以聯(lián)盟的和速率容量為目標(biāo)，運(yùn)用聯(lián)盟博弈理論進(jìn)行建模，從理論上求解推導(dǎo)出了該方案的最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，并證明了最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。分析比較了三種聯(lián)盟和速率容量的速率分配策略，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了分配策略對(duì)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。
　　3)針對(duì)Femtocell的干擾隨機(jī)特性，提出了適用于Femtocell網(wǎng)絡(luò)上行通信系統(tǒng)的基于Fe

6、mtocell用戶設(shè)備(Femtocell User Equipment，F(xiàn)UE)共享傳輸時(shí)間的聯(lián)盟合作干擾管理方案，證明了在考慮形成聯(lián)盟所需的功率開(kāi)銷的前提下，基于FUE的聯(lián)盟合作過(guò)程是一個(gè)基于分割函數(shù)的聯(lián)盟博弈。為求解該方案的最優(yōu)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)，提出了基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)的聯(lián)盟形成算法，并證明了該算法的收斂性和算法所得解的穩(wěn)定性。
　　4)在綜合考慮