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未来移动通信系统致力于给用户提供更高的用户服务质量。在当前用户数量和用户数据业务的需求急剧增长但频谱资源有限的背景下,动态频谱使用技术是一项提高频谱利用率等系统性能的有效方法。动态频谱使用包括动态频谱的共享,功率的分配,同频干扰的控制等等都是需要研究的问题。本文里我们研究了3GPP(3rdGenerationPartnershipProject)宏基站/家庭基站网络中的关于频谱资源,功率资源的分配和同频干扰的控制等动态频谱使用的一些关键技术。本文的主要贡献具体如下。
其一,3GPP宏基站/家庭基站网络中的宏基站之间,家庭基站之间,家庭基站与宏基站之间复用频谱资源,从而造成网络中的多种场景的同频干扰。本文详细分析了主要的几种干扰场景,并评估了3GPP宏基站/家庭基站网络中的干扰。
其二,研究了家庭基站网络中的频谱资源分配和功率分配的问题。针对演进系统架构下的扁平化网络结构,本文提出了一种协作分布式的最优化家庭基站网络中的联合信道与功率分配的最优化算法来最大化系统吞吐量。本文通过采用拉格朗日对偶和基于一致平均的分布式次梯度迭代的凸优化方法最大化系统吞吐量,目标函数能够收敛到全局最优。但由于家庭基站之间信息交互的局限性导致次梯度迭代方向产生误差,本文提出的方法的解能收敛到全局最优点周围一定收敛半径内-弱收敛。此外本文分析了收敛半径的相关影响因素以及给出减小误差的方法。
其三,研究了家庭基站网络中的基于公平性考虑的下行最优化资源分配算法。提出了一种分布式最优化资源分配算法,适用于多家庭基站,多用户,多信道环境。本文通过采用连续凸优化近似的方法对链路吞吐量进行近似(近似之后的表达式为关于自变量的凸函数),之后采用协作分布式资源分配算法和资源分配后优化的算法来求解全局最优解。算法的理论和仿真结果表明本文提出的算法能够有效提高家庭基站之间频谱使用的公平性。
其四,研究了LTE(LongTermEvolution)上行小区间功率控制的问题。提出了干扰-负载模型来指导小区间IoT(InterferenceoverThermalnoise)工作区域的协调。无线资源管理实体依据干扰-负载模型和过载指示信息产生小区间功率控制命令。当基站接收到小区间功率控制命令后,它将更新其服务的终端的目标信干噪比并且命令终端调整发射功率来达到更新后的目标信干噪比。这样小区内功率控制和小区间功率控制结合在一起形成了分级式功率控制方案。通过在系统IoT工作区域内寻找最优的系统IoT工作向量来最大化系统的效用函数(此效用函数定义为系统吞吐量的一个下界),从而降低小区间干扰。