超密集组网中的分布式干扰管理与控制技术研究

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5G等下一代蜂窝移动通信网络引入超密集组网方式作为实现提升用户体验速率和流量密度的有效手段,为移动互联网和物联网的蓬勃发展提供强大的业务承载支撑能力。由于超密集网络的网络架构、业务场景和需求变得更为复杂,干扰问题极为突出,给网络中的干扰管理与控制带来了严峻挑战。本文针对上述挑战,尤其是适应超密集网络中干扰的高动态特性,解决不同子网乃至不同网元之间互不统属的问题,着力研究在干扰/业务信息交互不充分的约束条件下通过分布式算法应对上述挑战问题。首先,对干扰管理和控制的相关关键技术进行研究,特别针对基于分数频率复用(Fractional Frequency Reuse,FFR)的干扰管控进行了深入的理论研究与性能仿真,为超密集组网干扰管控打下基础。尔后,基于干扰矩阵的分布式干扰管控算法和基于势博弈的干扰管控算法分别进行了载频和功率等无线资源的控制分配的研究,以期实现更敏捷、高效的干扰管控。本文主要研究内容和创新点如下:1.对基于FFR的干扰管控进行研究,推导出基于轮询调度(Round Robin,RR)与最大 SINR 调度(Maximum SINR,MSINR)方式下的系统秤叶量、覆盖率和功效的闭式解。仿真表明FFR干扰管控的控制中心获取干扰信息时具有充分性和全局性的优势,但在面对高度动态网络时会面临巨大的开销和实时性缺陷。2.基于传统的干扰矩阵,然而又区别于集中式的干扰管控方案,提出了一种基于干扰矩阵的分布式干扰管控算法。引入效用函数,构建了分布式系统的干扰认知矩阵,并以此进行主成员载波选择算法和辅成员载波分配算法的设计,在有效信息交互下能够有效应对超密集网络的复杂性和设备动态干扰特性。3.针对多个基站同时博弈的特点,充分利用势博弈的优势,提出了一种基于势博弈的分布式干扰控制算法。构造了具有良好物理意义的势函数,通过严谨的数学证明该势博弈具有唯一纳什均衡解,仿真结果表明提出的算法具有良好的收敛性和系统吞吐性能。
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