超密集组网中区域频谱效率及区域能量效率的研究

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1、硕士学位论文超密集组网中区域频谱效率及区域能量效率的研究RESEARCHOFAREASPECTRIALEFFICIENCYANDAREAENERGYEFFICIENCYINULTRA-DENSENETWORKS张洪哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文超密集组网中区域频谱效率及区域能量效率的研究硕士研究生：张洪导师：陈晓华教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.5U.D.C

2、:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHOFAREASPECTRIALEFFICIENCYANDAREAENERGYEFFICIENCYINULTRA-DENSENETWORKSCandidate：HongZhangSupervisor：Prof.ChenHsiao-HwaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringInformationandSpeciality：CommunicationEngineeringSchoolofElectronicsandAffili

3、ation：InformationEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要伴随着科技的发展，时代的进步，数字信息化通信改善了人们生活，提高了人们的生产效率。展望未来，随着人们对信息需求的进一步提高：更快的传输速率，更快的接入速率，更快的移动速率；以及对世界万物的进一步掌控：更高的网络密度，更高的链接密度，更高的流量密度；需要全新的通信技术做为这种用户体验的支撑。5G技术做为更强的移动通信技术，相较于现有的4G技术，

4、拥有更高的传输速率，更低的传输时延，更完善的安全机制和更好的用户体验。实现上述通信性能，必须在环境各异的场景中布置大量的无线收发节点，如宏基站，微基站，家庭基站和中继节点等，形成密集度很高的网络，即5G中的超密集组网（Ultra-DenseNetworks，UDN）。超密集组网，在分层异构网络的基础上，部署高密度低功耗的小型网络来实现系统容量的大幅提升。这种方法有效减少发射机和接收机之间的距离，提高了频谱效率。由于这种小区的吞吐量非常巨大，传统的频谱效率不能很好的表征系统性能，所以引入区域频谱效率的概念。区域频谱效率（AreaSpectrumEfficiency，ASE）是衡量超密集组网

5、性能的重要指标，由于网络的重叠覆盖，在层与层之间，同一层中小区与小区之间产生了较强的同频干扰，使得区域频谱效率的分析变得复杂。网络的拓扑结构是系统建模的基础，分析现有的两种典型的网络拓扑结构，通过对同频干扰，同层干扰，跨层干扰的分析，利用矩母函数和泊松分布性质处理复杂的干扰问题，分别对系统上行链路和下行链路进行分析，建立相应的求解区域频谱效率的模型，计算出宏蜂窝和密集微蜂窝的系统容量。研究频谱复用，系统内用户数，基站发射功率对区域频谱效率的影响。区域能量效率（AreaEnergyEfficiency，AEE）是度量系统性能的另一个重要指标。本文通过建立系统模型，利用波束成形技术在物理层优

6、化资源配置，降低系统干扰。通过凸优化算法、上下行耦合算法和迫零算法来优化资源配置提高区域能效。在网络层利用联合传输方式来提高AEE，通过四种联合配置算法，使得部分用户通过基站间协作来进行通行，进一步提高系统区域能效。关键词：超密集组网；区域频谱效率；网络拓扑结构；区域能量效率；干扰管理-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnologyintheprogressivetimes,thedigitalinformationcommunicationhasraisedtheworkefficiencyandmad

7、epeople’slifeandproductionunprecedentedlyconvenient.Aswelookahead,fastertransmissionrate,accessrateandmobilitywillberequiredbecauseofourincreasingdemandforinformation.Andwewillaskforhigherdensitiesofnetwork,linkaswella