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Femtocell的引入为改善室内覆盖,提升用户体验提供了一种强有力的技术手段,但同时也改变了传统蜂窝网络的拓扑结构,使得网络中的干扰关系更加复杂。Macro-Femtocell网络中存在着两种频谱规划方案:正交频率规划方案和全局频率复用方案。在正交频率规划方案下,网络中只存有Femtocell之间的同层干扰;然而,随着Femtocell布置得越来越密集,Femtocell之间的干扰也越来越严重,严重制约了Femtocell优势的充分发挥。在全局频率复用方案下,网络中不仅存有Femtocell之间的同层干扰,还存有宏基站与Femtocell之间的跨层干扰;而这些干扰如果不能得到有效抑制,将影响到整个系统的性能。
基于此,本文围绕OFDMA Macro-Femtocell网络中的下行干扰管理技术进行了深入的研究,并从上述两个方面展开如下:
当Macro-Femtocell网络采用正交频率规划方案时,提出一种基于图论的资源分配方案,用于解决密集场景下多用户Femtocell之间的干扰问题。首先将Femtocell之间的互干扰信息建模为带权重的双向干扰图,图中的结点对应于系统中的Femtocell,有向边表明了Femtocell之间存在干扰,权重刻画了Femtocell之间干扰的强度。该干扰图充分利用了用户的瞬态位置信息,能够在保证较低的实现复杂度的前提下,较为精准地刻画Femtocell之间的互干扰信息。然后,在此干扰图的基础上,考虑到Femtocell之间的公平性以及Femtocell内中心用户和边缘用户的公平性,提出一种低复杂度的资源分配方案。仿真结果表明,该方案对频谱效率和满意用户数有较为明显的提升。
当Macro-Femtocell网络采用全局频率复用方案时,针对不同的应用场景,提出相应的基于博弈论的资源管理模型,对网络中的频率资源和功率资源进行联合优化,用于解决Macro-Femtocell网络中的同层干扰以及跨层干扰问题。首先,针对完全信道状态信息(Channel State Information,CSI)场景,提出基于潜在博弈的资源分配方案,加强了宏基站与Femtocell之间的合作;然后,针对不完全CSI场景,对前述方案作进一步的改进,提出基于贝叶斯潜在博弈的资源分配方案,大大减少了基站间的信息交互量。仿真结果表明,所提方案可以提高系统的总吞吐量,并且拥有很好的鲁棒性和收敛性。