毫米波異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性能研究.pdf

1、隨著移動通信的快速發(fā)展，人們對通信服務(wù)的需求量日益增長，未來5G網(wǎng)絡(luò)中移動數(shù)據(jù)流量業(yè)務(wù)需求會增長1000倍。面對這樣爆炸式的通信量增長，如何提高無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能將成為關(guān)注的重點(diǎn)?，F(xiàn)有的研究表明頻譜利用率已經(jīng)非常接近理論極限，在有限的頻譜資源中增加可用頻譜數(shù)量是不切實(shí)際的，而毫米波通信憑借著它豐富的頻譜資源是解決這個(gè)問題的相當(dāng)好的方法，它將成為5G通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。毫米波與傳統(tǒng)微波特征不同，系統(tǒng)模型以及處理方法也有著巨大的差異

2、，再者異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是未來蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的重要部署方式同時(shí)也帶來了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膹?fù)雜性，本文研究的正是毫米波異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的性能。
　　考慮毫米波網(wǎng)絡(luò)場景，本文首先研究的是兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)情形，macro基站按照齊次Poisson Point Process(PPP)分布部署，pico基站按照Poisson Hole Process(PHP)分布部署，移動用戶則是齊次PPP分布部署。這樣的部署方式使得macro基站附近的pico基站得以減少，從而減少ma

3、cro基站用戶所受pico基站的干擾，而且更加符合實(shí)際情況。本論文利用隨機(jī)幾何數(shù)學(xué)工具推導(dǎo)了下行鏈路的SINR覆蓋率Pc和Rate覆蓋率的閉合表達(dá)式，之后通過蒙特卡洛仿真和數(shù)值仿真來驗(yàn)證推導(dǎo)所得閉合表達(dá)式的正確性，討論系統(tǒng)性能指標(biāo)如SINR覆蓋率受pico基站密度、挖洞半徑等系統(tǒng)參數(shù)的影響，Rate覆蓋率與pico基站密度的關(guān)系以及與傳統(tǒng)微波系統(tǒng)性能的對比，闡明毫米波系統(tǒng)的優(yōu)勢。結(jié)論表明:增加pico基站部署密度并不總有利于Pc，這里存

4、在著一個(gè)最優(yōu)值。此外，也能發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)合適的挖洞區(qū)域半徑D值來獲得最大的覆蓋率Pc。最后，因?yàn)楹撩撞ǖ奶匦?，用戶在此非均勻蜂窩網(wǎng)絡(luò)中所接收到的速率表現(xiàn)明顯要優(yōu)異于在同樣部署條件傳統(tǒng)微波網(wǎng)絡(luò)場景。
　　接著，我們考慮毫米波與微波(頻率低于6GHz)的混合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，這樣微波網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋毫米波不能覆蓋的區(qū)域，從而克服毫米波穿透能力差的劣勢。macro基站工作頻率低于6GHz且服從齊次PPP分布，helper工作在毫米波頻率也服從齊次PP

5、P分布而且自身帶有存儲功能(cache)，移動用戶也是按照齊次PPP分布進(jìn)行部署。我們采用隨機(jī)幾何來推導(dǎo)此系統(tǒng)模型的SINR覆蓋率Pc以及能效EE的閉合表達(dá)式，再通過蒙特卡洛仿真、數(shù)值仿真進(jìn)行驗(yàn)證，討論此系統(tǒng)模型的系統(tǒng)性能與helper的密度、有限存儲容量值等系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系。結(jié)論表明:增大helper部署的密度能提高Pc，但是并不總有利于EE，這里存在著一個(gè)最優(yōu)值。此外，我們發(fā)現(xiàn)隨著cache容量的增大，Pc和EE會表現(xiàn)得更好。最后，我