超密集网络下的动态部署研究

摘要

小区的动态部署是指网络随着业务、覆盖、容量等需求的动态变化而发生改变，主要包括站点数量和位置的动态部署，无线资源的动态配置，发射功率的自适应调整和协作调度/波束赋形机制等。
　　在LTE-A（LTE-Advanced，LTE后续演进）系统中，SCE(Small Cell Enhancement，小小区增强)利用HetNet（Heterogeneous Network，异构网）技术，在宏蜂窝网络下以较低的成本部署大量低功率节点，实现室内场景的深度覆盖和室外场景的无缝覆盖，从而减轻宏网络中的负载，提高用户的服务质量，同时提升网络容量。由于小站的密集部署，每个小站中的用户数不是很多，并且用户分布呈现波动性，因此每个小区的负载也会随着用户的分布出现波动。小站开关是实现小站动态部署的一种方式，本文通过研究小站开关技术以适应变化的负载并有效地进行干扰协调，实现网络吞吐量的提高。
　　本文分别从理想动态小站开关和半静态小站开关两个方面进行研究。在理想动态小站开关的研究中，小站开关的操作是在子帧层上进行的。文中提出两种理想动态小站开关的算法，一种是从用户合理选择连接小站的角度出发，根据小站的干扰程度和小站内的负载情况进行优先级排序，优先关闭造成严重干扰且负载较轻的小站并将其用户进行转移。另一种是基于小站间协作的理想动态算法，主要思想是在不同子帧上轮流开启严重干扰其他小站用户的站点，大大减少同一时刻小站对用户的干扰程度。根据仿真结果，两种理想动态开关算法均能使用户的吞吐量得到提升，其中基于小站间协作的理想动态算法能够带来的吞吐量增益更大。
　　在理想动态小站开关的研究中，我们忽略了小站开启和关闭两种状态相互转换所需的时延。在半静态小站开关研究中，小站开关考虑了时延，因此理想动态的小站开关算法已不再适用于此种情况。在半静态小站开关的研究中，本文提出了三种用户选择连接小站的方案和两种基于优化目标函数的算法。基于用户选择连接的三种方案都优先关闭干扰严重且信号强度不佳的小站。其中方案1是在关闭严重干扰其他小站用户且对所有用户而言信号强度不佳的小站基础上继续关闭对所有用户而言SINR较低的小站。方案2通过迭代分布式算法确定用户与基站的连接，使每个小站中的负载达到一个收敛值，该值就是使得用户传输时延最小的值，最后关闭没有用户连接的小站。方案3的主要思想是优先保证资源利用率较高的用户与对应基站相连，其余用户优先考虑连接负载较小资源利用率较高的站点，最后关闭没有用户连接的小站。通过仿真结果可以看出，三种方案均能带来一定的吞吐量增益。方案1仅适用于低密度场景，方案2和方案3在高密度场景下边缘吞吐量和平均吞吐量均能得到提升，其中方案3对边缘吞吐量的提高更为明显。基于优化目标函数的半静态开关算法的基本思想是采用遍历所有小站开关方式，找到一种开关状态使目标函数最优。基于目标函数优化且采用遍历方式的两种算法和三种用户选择连接的方案相比，从仿真结果上方案3对于提高边缘吞吐量有很明显的优势，而基于目标函数优化的算法能够使平均吞吐量得到更大的提升，复杂度也相应变高。

目录

声明

摘要

缩略词

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 SCE场景介绍

1．3 论文组织结构

第二章 SCE中小站开关技术

2．1 小站开关机制的研究

2．1．1 小站开关的过程

2．1．2 小站开／关机制

2．1．3 小站开／关的时间尺度

2．1．4 减少小区开／关时延的相关技术

2．2 控制小站开／关的方法

2．2．1 宏小区协助小站开／关

2．2．2 由用户发起小站开／关

2．2．3 下行信号控制小站开关

2．3 干扰消除与小站开关

2．3．1 小站间干扰的来源

2．3．2 利用小站开／关进行干扰协调

2．3．3 载波选择的干扰管理

2．4 小站开关的影响

2．5 本章小结

第三章 仿真平台的搭建

3．1 仿真场景

3．2 网络拓扑结构

3．3 路损模型

3．4 阴影衰落模型

3．5 业务模型

3．6 PF调度

3．7 RSRP和SINR

3．8 小站间干扰模型

3．9 参数设置

3．10 本章小结

第四章 理想动态小站开关算法研究

4．1 基于用户选择连接小站的理想动态开关算法

4．2 基于小站协作的理想动态开关算法

4．3 仿真结果及分析

4．3．1 仿真假设

4．3．2 不同负载下UPT

4．3．3 不同小站开关机制下UPT的CDF

4．3．4 不同CRE下用户UPT

4．3．5 低密度下算法1和算法2仿真结果分析

4．3．6 高密度场景中用户UPT

4．4 本章小结

第五章 半静态小站开关算法研究

5．1 问题背景

5．1．1 时延对小站开关的影响

5．1．2 算法仿真假设

5．2 基于用户连接的半静态小站开关算法

5．2．1 方案1

5．2．2 方案2

5．2．3 方案3

5．3 基于最大化吞吐量的半静态小站开关算法

5．3．1 高密度不同负载仿真结果

5．4 基于最小化传输时间的半静态小站开关算法

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献