基于随机几何的密集异构蜂窝网认知干扰协调技术

作     者：郭欣然 

作者单位：南京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋荣方

授予年度：2018年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：密集异构蜂窝网 干扰协调 认知接入 随机几何 频谱效率 

摘      要：密集异构蜂窝网络可以有效地提升系统容量,是未来蜂窝通信的重要形式,而同层与跨层干扰是影响密集网络潜能的主要障碍。认知无线电(Cognitive Radio)能够有效缓解密集蜂窝网络中的干扰问题。本文研究了小蜂窝基站感知信息对系统性能的作用,提出了两种频谱共享机制组合方案,将正交方式的跨层频谱共享机制分别和随机接入以及侦听接入方式的小蜂窝间同层频谱共享机制相结合,通过随机几何建模,推导符合中断约束条件时的活跃小蜂窝基站密度,并通过仿真分析比较所提频谱共享机制的性能。以上分析是在单信道场景进行的,而在实际小蜂窝网络中,可用信道数目远不止一个,并且每个小蜂窝接入用户数也存在较大的差异。本文研究并提出认知密集蜂窝网在多信道与不定承载用户数条件下的随机接入和侦听接入两种干扰协调方案,并利用随机几何工具分析这两种方案的系统性能。除此之外,不同于假设小蜂窝用户始终位于小蜂窝的边界,这里采用更一般的用户分布模型,因此得到的结果对用户位置的变化具有健壮性。在侦听接入方案中,本文基于随机几何工具,推导了密集蜂窝网中频谱效率与独享半径的分析表达式。根据推得的理论结果,利用一维数据搜索方法可以快速地得到最优独享半径,其可在频谱复用率与干扰协调之间做出一个最佳的权衡。仿真显示,提出的最优共享半径配合认知干扰协调方案可以获得比已有研究更优的频谱效率。