高能譜效的隨機部署蜂窩網(wǎng)絡：建模、分析與優(yōu)化方法研究

《高能譜效的隨機部署蜂窩網(wǎng)絡：建模、分析與優(yōu)化方法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。

1、高高高能能能譜譜譜效效效的的的隨隨隨機機機部部部署署署蜂蜂蜂窩窩窩網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)絡絡絡：：：建建建模模模、、、分分分析析析與與與優(yōu)優(yōu)優(yōu)化化化方方方法法法研研研究究究作作作者者者姓姓姓名名名趙趙趙國國國剛剛剛指指指導導導教教教師師師姓姓姓名名名、、、職職職稱稱稱趙趙趙力力力強強強教教教授授授申申申請請請學學學位位位類類類別別別工工工學學學博博博士士士學學學校校校代代代碼碼碼10701學學學號號號1201110104分分分類類類號號號TN92密密密級級級公公公開開開西西西安安安電電電子子子科科科技技技大大大學學學博博博士士士學學學位位位

2、論論論文文文高高高能能能譜譜譜效效效的的的隨隨隨機機機部部部署署署蜂蜂蜂窩窩窩網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)絡絡絡：：：建建建模模模、、、分分分析析析與與與優(yōu)優(yōu)優(yōu)化化化方方方法法法研研研究究究作作作者者者姓姓姓名名名：：：趙國剛一一一級級級學學學科科科：：：信息與通信工程二二二級級級學學學科科科：：：通信與信息系統(tǒng)學學學位位位類類類別別別：：：工學博士指指指導導導教教教師師師姓姓姓名名名、、、職職職稱稱稱：：：趙力強教授學學學院院院：：：通信工程學院提提提交交交日日日期期期：：：2018年4月Energy-Spectral-Ef?cientRand

3、omlyDeployedCellularNetworks：：：Modeling,AnalysisandOptimizationADissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialful?llmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinCommunicationandTransportationEngineeringByZhaoGuogangSupervisor:ZhaoLiqiangTitle:ProfessorA

4、pril2018摘要摘要隨著無線移動設備技術的飛速發(fā)展和移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的廣泛普及，高密度地部署無線接入點成為了提供無處不在的高速率用戶接入和大幅度提高網(wǎng)絡資源利用率的核心方法，因此未來無線接入點的部署數(shù)量一定是巨大的，大量的接入點部署會使網(wǎng)絡的拓撲進一步隨機化；同時用戶的數(shù)量也會大大增加，從而形成了隨機部署的蜂窩網(wǎng)絡。由于各接入點之間距離大大降低，無線接入點之間的多種干擾會大大增加，干擾強度會更加復雜與多變。同時，大量用戶自組織隨機部署節(jié)點的開啟和關閉，使得未來移動網(wǎng)絡拓撲動態(tài)地大范圍變化。各接入點中的服務用戶數(shù)量比較少，使

5、得網(wǎng)絡業(yè)務的空間和時間分布出現(xiàn)高動態(tài)隨機變化。因此，需要研究匹配這些高隨機性動態(tài)變化的網(wǎng)絡部署策略。換句話講，如何針對未來蜂窩網(wǎng)絡高密度和高隨機部署特點，通過高效的網(wǎng)絡級部署方法，使網(wǎng)絡能夠快速高效地適應用戶業(yè)務量大規(guī)模動態(tài)變化，依然是一個亟待研究的關鍵科學問題。本文詳細地闡述：面向接入點隨機部署和分布密度變化劇烈的蜂窩網(wǎng)絡，通過合理地選擇網(wǎng)絡關鍵部署參數(shù)，實現(xiàn)面向未來移動網(wǎng)絡的高能譜效目標。本文采用隨機幾何相關數(shù)學結論，對三種形式的隨機部署蜂窩網(wǎng)絡進行建模，采用凸優(yōu)化數(shù)學工具分析最優(yōu)解。相比于傳統(tǒng)的正六邊形網(wǎng)絡模型，基于隨

6、機幾何數(shù)學理論的分析結果具有一般性，能夠直接有效地指導5G隨機部署蜂窩網(wǎng)絡的高能譜效提升。同時，基于隨機幾何理論的網(wǎng)絡建模更加貼近于密集部署的5G蜂窩網(wǎng)絡中基站位置隨機性特點。相比于基于隨機幾何的其他相關工作，本論文工作提出隨機部署蜂窩網(wǎng)絡概念，除了考慮基站分布的隨機化，而且兼顧了大量用戶分布的隨機化，并將兩者緊密地結合在一起，使用戶和基站在本模型中實現(xiàn)了和實際通信場景的一致。本論文將能譜效率作為網(wǎng)絡性能分析度量準則，假設基站的分布服從空間泊松點分布。針對三種典型的蜂窩網(wǎng)絡形式，本文依次給出嚴格的網(wǎng)絡能譜效數(shù)學模型，并分析了

7、網(wǎng)絡能譜效與關鍵參數(shù)的耦合關系，最后得到了針對不同網(wǎng)絡形式的最優(yōu)網(wǎng)絡部署策略，實現(xiàn)了用戶業(yè)務質量約束下的網(wǎng)絡能譜效最大化。具體地：1）建立了面向單層隨機部署的蜂窩網(wǎng)絡的能譜量效率模型，用精確的數(shù)學語言刻畫出網(wǎng)絡能譜效和基站部署密度之間的關系，并且闡述了網(wǎng)絡業(yè)務量地理分布密度和速率對網(wǎng)絡能譜效的影響。網(wǎng)絡級性能評估模型為選擇最優(yōu)的基站部署策略奠定了嚴格的數(shù)學基礎。找到了最優(yōu)基站密度和網(wǎng)絡關鍵部署參數(shù)之間的耦合關系。最后，建立了一個網(wǎng)絡業(yè)務量感知的基站部署問題來優(yōu)化網(wǎng)絡能譜效，滿足用戶的中斷概率基本要求。在不同的實際場景下，評估

8、了策略的資源降低增益。仿真結果確認了數(shù)學模型的精確性，驗證了不同系統(tǒng)參數(shù)對網(wǎng)絡能譜效的影響。結果表明，I西安電子科技大學博士學位論文以上方法在優(yōu)化隨機部署的蜂窩網(wǎng)絡能譜效方面，大大優(yōu)于其他相關工作。2）通過多點協(xié)同傳輸與基站部署的有效結合，實現(xiàn)了對密集隨機部署蜂窩網(wǎng)絡的能譜效聯(lián)合優(yōu)化。具體