毫微微蜂窩混合接入控制中的干擾管理與資源分配研究

《毫微微蜂窩混合接入控制中的干擾管理與資源分配研究》是依託上海交通大學，由楊博擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：毫微微蜂窩混合接入控制中的干擾管理與資源分配研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊博
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

毫微微蜂窩（femtocell）網路可以使移動服務商以低成本改善室內無線信號覆蓋，是下一代無線通信關鍵技之一。Femtocell的混合接入控制是實現移動設備室內外無縫切換的根本保障。混合接入控制的前提是管理對宏蜂窩的干擾，核心是對請求接入的用戶合理分配資源，實現接入控制雙方的互惠均衡。針對干擾管理，構建femtocell頻譜感知模型，最佳化設計頻譜感知算法，為混合接入控制提供可用頻譜空間；面向混合接入與有線網路資源統一分配問題，構建層次化博弈，設計分散式接入與資源分配算法,採用奇異攝動理論揭示算法的層次化耦合動力學行為；針對混合接入導致的突發乾擾，利用博弈模型闡明變數耦合關係，設計容忍干擾與不確定性的魯棒功率控制算法，基於混雜系統理論確保分散式魯棒功率控制算法收斂到Nash均衡點。最終實現femtocell混合接入控制的資源互惠分配與對干擾的有效管理。

結題摘要

本項目開展了毫微微蜂窩網路（femtocell）混合接入控制的干擾管理與資源分配研究，取得了如下研究成果。首先，研究了femtocell與宏蜂窩共享頻譜場景中的頻譜感知策略，包括合作頻譜感知策略以及合作激勵機制建立、保護位置隱私的合作頻譜感知。第二、研究了femtocell與宏基站組成的異構蜂窩網路中的用戶接入問題。提出具有回程鏈路與能量意識的用戶關聯與資源分配算法，利用子梯度算法的性質，證明了分散式算法的收斂性；進一步在宏基站運營商、虛擬運營商、femtocell所有者共存場景中，基於博弈論研究了用戶混合接入控制、資源分配與定價機制，得到三方在進行博弈時的最優策略，給出femtocell混合接入存在的充分條件；研究了femtocell的視頻快取與視頻用戶動態接入femtocell問題，所設計算法在回程鏈路空閒時段，將視頻下載到快取，然後視頻用戶可以根據內容以及業務質量有選擇的接入不同femtocell，降低了回程鏈路壓力並實現不同femtocell的負載均衡。第三、基於分層博弈論研究了異構蜂窩網路魯棒功率控制，給出Nash均衡點的存在性、唯一性與穩定性條件；利用Nash議價理論研究了用戶接入控制與功率控制的聯合設計，所設計的算法可以保證用戶間資源分配的公平性與系統效率；考慮下行傳輸場景，利用隨機最佳化理論，得到流量控制、無線載波分配、功率控制的聯合算法，可滿足下行傳輸的時延以及私密性限制，並降低不同網路間干擾；最後，研究了頻譜共享與接入控制中的算法穩定性；證明在隨機信道選擇博弈中，通過合理的選擇移動端發射功率限制，可以實現相對於集中式算法的有限的性能損失；在考慮能量有效的傳輸問題時提出不依賴信道與電價隨機特徵的跨層調度算法，證明了網路系統穩定性和算法最優性的折衷。搭建實驗平台，實現頻譜感知、信道分配與合作傳輸算法，實現干擾環境中的視頻回傳。