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LTE-A异构网络下家庭小区频谱资源分配问题研究

段瑞猛  
【摘要】:随着科学技术的不断进步,无线通信领域也发生了日新月异的变化。与此同时,用户的业务需求也在日益增加,无线通信的发展与用户多媒体数据需求的不匹配仍然是现今的主要矛盾。尤其在室内环境中,传统通信信号经过较长距离的衰减与损耗,使得室内通信质量与覆盖性能较差。家庭小区在此背景之下应运而生。家庭基站是一种部署在室内环境,服务用户范围相对较小的即插即用设备。家庭基站的部署不仅可以提升室内用户通信质量,满足室内用户高速数据传输速率,同时还可以卸载宏小区通信压力,提高整个通信网络的容量。然而,家庭小区的部署带来了组网方式和网络结构的变化,为家庭小区的管理带来严峻考验。尤其是家庭小区随意性,密集性以及分布式部署方式,会不可避免的带来同层干扰(家庭小区之间的相互干扰)以及跨层干扰(宏小区与家庭小区之间的相互干扰)。对频谱资源的合理利用及有效管理,是抑制家庭小区干扰的主要方式之一。本文研究了家庭小区之间的同层干扰问题,并且利用不同技术手段,提出了三种全分布式资源分配策略。本文首先利用认知无线电技术,提出了一个简单的认知家庭小区资源分配策略。该策略将认知无线电技术引入家庭小区,使家庭基站可以感知周围环境,从而做出合适的频谱选择。然后,利用博弈理论,提出了一个全分布式比例资源分配策略。该策略在博弈算法的基础上,设计了一个资源需求减半策略和一个概率放弃策略,不仅可以保证高优先级用户的服务质量,并且使得其他用户的分配具有很好的比例公平性。最后,本文首次在家庭小区载波聚合领域引入全分布式资源分配思想,基于载波聚合技术,设计了一个全分布式动态资源分配策略。该策略设计了一个简单有效的算法,为各个家庭小区分配一个必需的主分量载波和相应的辅分量载波。该算法非常适合动态分量载波分配场景,尽可能的避免载波之间的干扰产生,并保证了分配的比例公平性。仿真结果表明,对比于相关领域的其他资源分配策略,提出的算法在各个方面(比如公平性,频谱空间服用,信干噪比,收敛性等)都具有明显优势。最后,本文总结比较了设计的三个算法的优势与不足,并对下一步的工作内容做出展望。本文的工作为家庭小区的部署提供了有效的参考方案。


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