多基站協(xié)同通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和無(wú)線資源管理.pdf

1、本文研究了多基站協(xié)同通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和無(wú)線資源管理，目標(biāo)是提出基于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的，低復(fù)雜度，高性能，高可實(shí)現(xiàn)性的多基站協(xié)同資源分配算法。主要研究了新型的有序分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，多基站功率控制算法和多小區(qū)多用戶調(diào)度算法。 首先，本文根據(jù)傳統(tǒng)蜂窩小區(qū)的缺點(diǎn)和無(wú)線信號(hào)的傳播特性，提出了可兼容現(xiàn)有系統(tǒng)的新型的有序分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。新系統(tǒng)在原本有序的結(jié)構(gòu)中引入了分布式的處理，通過(guò)將多個(gè)基站覆蓋的區(qū)域分為單一覆蓋區(qū)和交叉覆蓋區(qū)，來(lái)充分利用各個(gè)基站的資源并抑

2、制共道干擾。本文研究了正三角形小區(qū)，正六邊形小區(qū)等結(jié)構(gòu)，對(duì)每種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)容量分析，并提出了不同結(jié)構(gòu)下的頻率配置和參數(shù)設(shè)計(jì)的方法。將這種新型結(jié)構(gòu)的遍歷容量和中斷容量與傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)以及全分布式系統(tǒng)做了比較，發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)通過(guò)引入基站間的宏分集協(xié)作和頻率復(fù)用，可以有效地抑制干擾，提升系統(tǒng)容量。 功率控制在多小區(qū)系統(tǒng)中是重要的抑制干擾的手段。本文提出了在傳統(tǒng)小區(qū)或單一覆蓋區(qū)下基于Stackelberg博弈的功率控制算法。通過(guò)將多小區(qū)的功

3、率控制問(wèn)題建模為領(lǐng)導(dǎo)者-追隨者模型來(lái)綜合考慮用戶及網(wǎng)絡(luò)的效用，并利用制訂統(tǒng)一全局價(jià)格的方法來(lái)抑制并剔除信道條件較差的用戶，以優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的容量。然后證明在大規(guī)模干擾理想網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，該博弈會(huì)收斂到唯一的最優(yōu)均衡點(diǎn)，并提出了一個(gè)價(jià)格更新函數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的發(fā)送功率價(jià)格。仿真結(jié)果表明該算法在大規(guī)模系統(tǒng)中有很好的性能。 本文還研究了交叉覆蓋區(qū)和宏分集模式下的功率控制。首先針對(duì)單個(gè)交叉覆蓋區(qū)或宏分集小區(qū)的情況，在各個(gè)小區(qū)使用正交空時(shí)編碼

4、作為宏分集方案時(shí)，提出了一種各基站間的功率分配方案。若最小化遍歷成對(duì)符號(hào)差錯(cuò)率上界，其功率分配結(jié)果等效于按信道大尺度衰落信息進(jìn)行注水算法分配。為了降低功率分配的復(fù)雜度，通過(guò)對(duì)最優(yōu)化問(wèn)題的近似，提出了一種低復(fù)雜度的功率分配算法。該算法為每個(gè)分布式基站分配一個(gè)權(quán)重，根據(jù)該權(quán)重按比例進(jìn)行功率分配。在大多數(shù)情況下該低復(fù)雜度算法可以達(dá)到與注水算法相近的性能。在網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)交叉覆蓋區(qū)或者是宏分集小區(qū)時(shí)，提出了一種新的主從協(xié)同功率控制算法。該算法把為

5、移動(dòng)臺(tái)服務(wù)的基站分為主基站和從基站，各從基站以主基站分配的功率為參考值分配功率，并可采用低復(fù)雜度和開銷的分布式形式實(shí)現(xiàn)。與現(xiàn)有的分布式系統(tǒng)中功控算法相比，新算法可以顯著地提高整個(gè)系統(tǒng)的容量。此外，還提出了一種可以在扁平化網(wǎng)絡(luò)中使用的主從基站通信系統(tǒng)機(jī)制。 在研究功率控制問(wèn)題的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步提出了多小區(qū)多用戶中的干擾匹配調(diào)度機(jī)制。其目標(biāo)是在信干比平衡的功率控制算法下最大化系統(tǒng)的容量。該算法考慮每個(gè)用戶的信道條件和發(fā)送引起的共道