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基于链路距离联合概率分布的蜂窝网干扰分析

基于链路距离联合概率分布的蜂窝网干扰分析

作者：袁月江南大学

学位级别：硕士

为满足目前通信业务数据量需求,传统单层蜂窝网已逐渐向多层异构蜂窝网发展。异构蜂窝网中干扰链路形式更复杂,对小区中通信与干扰链路建模分析对研究系统性能极为重要。在无线网络场景中,通信与干扰链路距离在概率意义上相互不独立,这... 详细信息

为满足目前通信业务数据量需求,传统单层蜂窝网已逐渐向多层异构蜂窝网发展。异构蜂窝网中干扰链路形式更复杂,对小区中通信与干扰链路建模分析对研究系统性能极为重要。在无线网络场景中,通信与干扰链路距离在概率意义上相互不独立,这两个链路距离的联合概率密度函数(Probability Density Function,PDF)是分析蜂窝网通信关键性能指标(Key Performance Indicators,KPI)的先决条件。而现有相关研究均粗略地将上述两种链路距离视为相互独立以简化分析,该分析结果难以满足对第五代移动通信(The 5 Generation Mobile Communication System,5G)异构网结构精确分析的需求。本文聚焦于5G蜂窝网场景,分析用户终端通信与干扰链路距离的联合概率分布。考虑该距离分布对应严格闭合表达式的推导极其复杂,在建模过程中进行适度近似。基于此,对蜂窝网络中一些性能指标进行推导分析。本文主要研究内容与创新点如下:(1)针对将上述两种链路距离视为相互独立会影响5G蜂窝网络KPI分析精度的问题,对蜂窝网中小区外干扰节点位于六边形延伸对角线时的下行通信与干扰链路进行几何建模,据此推导联合累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)和联合PDF的数学表达式,所得公式与蒙特卡洛仿真的统计结果高度吻合。(2)针对所得联合概率分布公式十分复杂不便应用的问题,对六边形蜂窝小区进行近似以简化该概率分布公式。首先在模型上利用同心圆对六边形蜂窝小区进行近似,进而推导出圆形小区中通信与干扰链路距离的联合分布函数,作为六边形蜂窝小区对应联合分布函数的近似。其次,基于曼哈顿距离和欧氏距离两种度量,使用黄金分割法查找近似圆最优半径。研究结果表明,基于上述两种距离度量得出的最优近似圆一致。(3)针对实际通信场景中小区外干扰节点未必位于延伸对角线上的问题,分析干扰节点位于不同位置所得联合分布函数的差异,以评估第(1)部分所得公式的普适性。首先,基于概率论和数学几何理论进行统计分析可得,当蜂窝小区外干扰节点分别位于六边形某边中垂线上和延伸对角线上时,两者对应联合概率分布间差异最大;其次,对干扰节点位于中垂线上的联合CDF进行推导;最后,分析小区外干扰节点分别位于中垂线与延伸对角线上时,两个联合CDF间差异随干扰节点距离小区远近的变化关系。理论分析和蒙特卡洛仿真结果一致表明,在邻区基站远离本区边界的一般情况下,将干扰节点位于六边形延伸对角线上时对应联合概率分布视为干扰节点位于小区外任意位置时对应联合概率分布的近似,这在工程上完全可行。(4)基于通信与干扰链路距离的联合PDF对通信系统中某些KPI进行推导分析。作为通信性能指标之一的信干比(Signal-to-Interference Ratio,SIR)与链路距离大小紧密相关,基于通信与干扰链路距离的联合PDF,推导小区中用户终端SIR的PDF,进而推导基于SIR的中断概率。最后,基于蒙特卡洛仿真验证所得SIR和中断概率的正确性。

关键词：蜂窝网链路距离联合概率分布信干比中断概率

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蜂窝网中基于业务转移的新型负载均衡技术

北京邮电大学学报 2012年第6期35卷 92-96页

作者：郭重涛盛敏史琰西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室西安710071

提出了一种新型的基于业务转移的多小区联合负载均衡方法(MLB).通过多小区协作,MLB在繁忙小区的邻小区范围内执行一跳或两跳业务转移,有效地进行了负载均衡.通过建立基于多维马尔可夫链的MLB理论模型分析了系统阻塞率.仿真结果表明,与... 详细信息

提出了一种新型的基于业务转移的多小区联合负载均衡方法(MLB).通过多小区协作,MLB在繁忙小区的邻小区范围内执行一跳或两跳业务转移,有效地进行了负载均衡.通过建立基于多维马尔可夫链的MLB理论模型分析了系统阻塞率.仿真结果表明,与现有的负载均衡技术相比,MLB能很大程度地降低热点小区和系统的阻塞率,验证了理论分析的正确性.

关键词：蜂窝网多小区联合负载均衡阻塞率业务转移

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基于深度强化学习的蜂窝网资源分配算法

通信学报 2019年第2期40卷 11-18页

作者：廖晓闽严少虎石嘉谭震宇赵钟灵李赞西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室陕西西安710071 国防科技大学信息通信学院陕西西安710106 中国电子科技集团公司第二十九研究所四川成都610036

针对蜂窝网资源分配多目标优化问题,提出了一种基于深度强化学习的蜂窝网资源分配算法。首先构建深度神经网络(DNN),优化蜂窝系统的传输速率,完成算法的前向传输过程;然后将能量效率作为奖惩值,采用Q-learning机制来构建误差函数,利用... 详细信息

针对蜂窝网资源分配多目标优化问题,提出了一种基于深度强化学习的蜂窝网资源分配算法。首先构建深度神经网络(DNN),优化蜂窝系统的传输速率,完成算法的前向传输过程;然后将能量效率作为奖惩值,采用Q-learning机制来构建误差函数,利用梯度下降法来训练DNN的权值,完成算法的反向训练过程。仿真结果表明,所提出的算法可以自主设置资源分配方案的偏重程度,收敛速度快,在传输速率和系统能耗的优化方面明显优于其他算法。

关键词：蜂窝网资源分配深度强化学习神经网络

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基于混合能源的无线蜂窝网节能管理机制

北京邮电大学学报 2015年第1期38卷 46-50页

作者：喻鹏曹津平张素香李文璟北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 国家电网公司信息通信分公司北京100761

针对当前蜂窝网中基于混合能源的节能方法较为缺乏的现状,从小区粒度的角度提出了一种新的节能管理机制.该机制首先建立了多能源共存时的节能优化模型,并对业务质量评估方法进行了建模;之后针对节能优化模型,从小区补偿的角度提出了区... 详细信息

针对当前蜂窝网中基于混合能源的节能方法较为缺乏的现状,从小区粒度的角度提出了一种新的节能管理机制.该机制首先建立了多能源共存时的节能优化模型,并对业务质量评估方法进行了建模;之后针对节能优化模型,从小区补偿的角度提出了区域化的节能算法.通过在通用移动通信系统城区场景中的仿真,验证了该机制能在保证区域覆盖和业务质量的基础上降低区域的干扰,并节约电网近35%的能耗,具备很强的绿色经济价值.

关键词：蜂窝网多能源节能管理小区补偿

基于复用分割技术的中继蜂窝网的频率规划(英文)

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2007年第1期24卷 59-67页

作者：李平戎蒙恬薛义生喻丹刘涛上海交通大学电子信息与电气工程学院西门子(中国)有限公司西门子通信集团

研究了两跳固定中继蜂窝网的频率规划问题。与其他固定中继蜂窝网的研究不同,假设了固定中继节点与其所属基站链路上没有任何性能增强技术,并在此假设条件下,根据复用分割原则,提出了两种新的中继频率规划方案。同时将提出的频率规划方... 详细信息

研究了两跳固定中继蜂窝网的频率规划问题。与其他固定中继蜂窝网的研究不同,假设了固定中继节点与其所属基站链路上没有任何性能增强技术,并在此假设条件下,根据复用分割原则,提出了两种新的中继频率规划方案。同时将提出的频率规划方案与基于信道借用的频率规划方案及传统无中继的频率规划方案进行了比较。理论分析和仿真结果表明,所提出的频率规划方案不但能提高小区边缘用户的服务质量,且与基于信道借用的频率规划方案相比,能够获得更大的系统性能提高。研究结果还表明,为了充分发挥固定中继网络的潜力,有必要在固定中继节点与其所属基站链路上引入性能增强技术。

关键词：蜂窝网频率规划固定中继

基于深度强化学习的正交频分复用多小区蜂窝网资源分配方法

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齐齐哈尔大学学报（自然科学版） 2023年第1期39卷 5-12页

作者：孙明胡良进郝冰于颖齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院黑龙江齐齐哈尔161006

针对正交频分复用的多蜂窝网络系统,提出了一种基于深度强化学习的通信资源分配算法,该算法在满足资源分配高速率、低延时要求的前提下,同时产生信道分配方案和功率控制方案,从而最大化系统的能量效率。首先,在确定好基于正交频分复用... 详细信息

针对正交频分复用的多蜂窝网络系统,提出了一种基于深度强化学习的通信资源分配算法,该算法在满足资源分配高速率、低延时要求的前提下,同时产生信道分配方案和功率控制方案,从而最大化系统的能量效率。首先,在确定好基于正交频分复用的多蜂窝网络系统模型的基础上,将最大化能量效率的约束优化问题同深度Q强化学习算法进行问题映射。其次,将构建的深度Q神经网络(DQN)的多个隐藏层作为状态值函数,用以输出信道分配方案和功率控制方案,并实时与外界环境保持交互,不断迭代更新网络参数用以最大化系统能量效率。通过仿真对比实验可得,所提出的深度强化学习算法在保证低计算时延的同时,可获得接近于或高于其他算法的系统能量效率,且蜂窝网络规模越大,该算法优势越突出。

关键词：深度强化学习正交频分复用蜂窝网资源分配神经网络

基于复用分割技术的两跳蜂窝网的频谱分配方案(英文)

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Journal of Southeast University(English Edition) 2007年第2期23卷 168-173页

作者：李平戎蒙恬薛义生中国移动通信集团上海公司计划发展部上海200060 上海交通大学电子工程系上海200240 西门子(中国)有限公司西门子中国研究院北京100102

根据复用分割原则,提出2种新的两跳固定中继蜂窝网的频谱分配方案,即:侧重于覆盖面积的频谱分配方案和侧重于频谱效率的频谱分配方案.相对于侧重频谱效率的频谱分配方案,侧重于覆盖面积的频谱分配方案有较大的频谱复用距离,从而能够提... 详细信息

根据复用分割原则,提出2种新的两跳固定中继蜂窝网的频谱分配方案,即:侧重于覆盖面积的频谱分配方案和侧重于频谱效率的频谱分配方案.相对于侧重频谱效率的频谱分配方案,侧重于覆盖面积的频谱分配方案有较大的频谱复用距离,从而能够提供更好的链路质量,其重点在于解决覆盖问题.同时,相对于侧重覆盖面积的频谱分配方案,侧重于频谱效率的频谱分配方案的频谱复用距离较小,从而有更高的频谱利用率,其重点在于解决频谱效率问题.与基于信道借用的频谱分配方案及传统无中继频谱分配方案比较,理论分析和仿真结果表明,提出的侧重于覆盖面积的频谱分配方案能提供最好的覆盖,同时侧重于频谱效率的频谱分配方案能得到最大的面积频谱效率.

关键词：蜂窝网频率规划中继多跳网络

一种改善基于协同中继的蜂窝网性能的中继选择方案

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大连海事大学学报 2010年第1期36卷 111-114页

作者：安丰彩吴华杨大成山东电力研究院济南250002 北京邮电大学无线理论与技术实验室北京100876

为减少系统反馈数量,提出一种基于门限的中继选择方案.每个中继根据测得的瞬时信道信息与门限比较,判断其可用性,并由基站为每个终端从多个可用中继中确定一个最佳中继.仿真结果表明,该方案可与蜂窝网中所用的中继选择方案获得近似相等... 详细信息

为减少系统反馈数量,提出一种基于门限的中继选择方案.每个中继根据测得的瞬时信道信息与门限比较,判断其可用性,并由基站为每个终端从多个可用中继中确定一个最佳中继.仿真结果表明,该方案可与蜂窝网中所用的中继选择方案获得近似相等的容量,但其复杂度大大降低.该方案可获得的容量明显优于随机选择方案和直传方案.

关键词：蜂窝网协同中继中继选择容量

蜂窝网的无线接入和光纤基础设施——Greenstein博士研究室文章阅读笔记

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光纤与电缆及其应用技术 1994年第4期 1-5页

作者：张煦上海交通大学上海华山路1954号200030

本文扼要叙述从原来车载机移动通信的蜂窝网扩大至便携机个人通信业务,需要建立微蜂窝区,以普及覆盖面和加大使用容量.蜂窝网有中心交换局,各区有基台,各微区有天线点.要考虑无线接入和光基础设施两方面的问题.相应地提及微区的无线电... 详细信息

本文扼要叙述从原来车载机移动通信的蜂窝网扩大至便携机个人通信业务,需要建立微蜂窝区,以普及覆盖面和加大使用容量.蜂窝网有中心交换局,各区有基台,各微区有天线点.要考虑无线接入和光基础设施两方面的问题.相应地提及微区的无线电波传播和光纤线路传输.进一步讲到通路分配、分散控制和两层光纤网结构.最后顺便提到室内无线个人通信的微微区和毫微微区设想.

关键词：移动通信蜂窝网无线接入光纤网