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《南京大学》 2013年
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异构蜂窝无线网络规划和优化算法

赵文涛  
【摘要】:由于快速增长的移动通信业务流量、高额的部署成本和稀缺的无线资源,高效的网络规划显得尤为重要。为了满足系统容量需求的不断增加,传统蜂窝网络扩容的主要方法为小区分裂,即通过缩小小区的覆盖范围,提高频谱复用,达到系统扩容的目标。这样势必会造成基站数量的大幅增加,大量地增加了蜂窝网络建设成本。在以3GPP (3rd Generation Partnership Project)提出的LTE-Advanced (Long Term Evolution-Advanced, LTE-A)为代表的下一代蜂窝网络标准化进程中,异构蜂窝网络被视为是满足日益增长的业务需求既经济又高效的方法,得到了工业界和学术界的广泛关注。异构蜂窝网络利用低发射功率基站和移动终端之间距离近的特点,极大地提高频谱复用、增大系统容量和改善室内覆盖,而且低发射功率基站具有较低的发射功率和更小的物理尺寸,所以对放置位置的要求更低。综上所述,包括不同发射功率小区的蜂窝无线网络规划将会成为一个既经济高效又高自由度的新规划范式,这也是本论文的主要研究内容。 本论文的主要工作如下: 1.构建了通用的系统模型描述异构蜂窝网络规划问题。在模型中,充分考虑了每一个被选中的小区的功率预算和带宽预算,同时也考虑到了业务流量需求和中继回程链路,使得构建的模型能够刻画异构蜂窝网络的实际情况。 2.提出了异构蜂窝网络中最小成本网络规划问题。该问题是NP-hard的,无法在多项式时间内得到最优解,提出近似比为O(log R)的近似算法,其中R是小区可达到的最大容量。数值仿真结果表明,异构蜂窝网络规划可以显着降低总部署成本。 3.提出了异构蜂窝网络中给定预算成本网络规划问题。求解时将其分解为两个子问题。第一个子问题是,给定一个基站集合和一个业务需求节点集合,如何用最少的功率满足该业务需求节点集合的所有业务流量需求;第二个子问题是,给定一个基站集合,如何最大化可以被该基站集合满足的业务需求节点数。第一个子问题是一个凸问题,通过Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件得到最优解;第二个子问题是一个NP-hard问题,提出了近似比为1/2的近似算法。利用上述两个子问题的解,本论文提出了给定预算成本网络规划问题(e_1)/(2e)因子的近似算法。 总之,本论文提出的异构蜂窝网络规划方法相较于传统宏蜂窝网络规划有着明显的优势,给下一代蜂窝系统如何规划网络提供了借鉴。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TN929.5

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