基于Femtocell双层网络的能量高效的功率优化技术研究

基于Femtocell双层网络的能量高效的功率优化技术研究,答辩人：指导老师：20 xx年3月3日,目录,1研究意义降低干扰、提高能量利用率,大部分语音业务与数据业务发生在室内，femtocell技术应运而生,移动通信网能量消耗剧增,降低网络的干扰,基于Femtocell双层网络的能量高效的功率优化技术,提高能量利用率,目录,Femtocell是一种覆盖范围小、功率低、成本低、即插即用、配置灵活的微型基站，它工作在授权频谱。,2.1Femtocell的概念,2.2Femtocell双层网络中的干扰（上行）,跨层干扰,同层干扰,宏基站之间的干扰,FAP之间的干扰,宏小区用户对FAP的干扰,Femtocell用户对宏基站的干扰,目录,3.1为什么采用非合作博弈,非合作博弈理论,1、系统模型,3.2基于能量效率的上行链路功率优化,2、非合作功率优化博弈宏小区用户和femtocell用户构成一个N+1人非合作功率优化博弈，用表示该非合作功率优化博弈，其中（1）参与人集合；（2）每位参与人非空的策略集；（3）每位参与人的效用函数，即用户的能量利用率；因此该非合作功率优化博弈问题可以表述为：,3.2基于能量效率的上行链路功率优化,2、非合作功率优化博弈宏小区用户和femtocell用户构成一个N+1人非合作功率优化博弈，用表示该非合作功率优化博弈，其中（1）参与人集合；（2）每位参与人非空的策略集；（3）每位参与人的效用函数，即用户的能量利用率；因此该非合作功率优化博弈问题可以表述为：,3.2基于能量效率的上行链路功率优化,3、非合作功率优化博弈的纳什均衡,3.2基于能量效率的上行链路功率优化,有且仅有一个纳什均衡,存在纳什均衡,均衡是非效率的,4、具有代价因子的非合作功率优化博弈Femtocell用户的效用函数中加入传输成本，因此femtocell用户的效用函数可以表达为：无法直接证明该博弈存在纳什均衡，因此本文利用超模博弈证明：存在非空紧凑的纳什均衡集，并且存在最小、最大纳什均衡解；该博弈中具有最小发射功率的纳什均衡是该博弈的最优解。,3.2基于能量效率的上行链路功率优化,5、宏小区用户链路保护方案Femtocell双层网络中，宏小区用户为基本用户，femtocell用户是二级用户，因此需要保证宏小区用户的通信质量。该方案的主要思想是降低那些对宏基站造成较大干扰的femtocell用户的发射功率。,3.2基于能量效率的上行链路功率优化,3.2基于能量效率的上行链路功率优化,均衡时femtocell用户的平均SINR,均衡时用户的平均能量利用率,目录,基于KKT条件，具有全局最优的非合作功率优化博弈可以表达为：其中用户价格。上述问题可以转化为下面的虚拟博弈：,4.1问题阐述,4.2虚拟博弈,2、表示虚拟价格博弈参与人集合，集合中的每个参与人从自己的策略集中选择合适的价格以最大化自己的效用：,1、表示虚拟功率博弈参与人集合，集合中的每个参与人从自己的策略集中选择合适的发射功率以最大化自己的效用：,利用超模博弈证明：存在非空紧凑的纳什均衡集，并且存在最小、最大纳什均衡解；该博弈中具有最小发射功率的纳什均衡是该博弈的最优解。,本节基于上述模型提出了一种新颖的链路保护方案，该方案中如果宏基站受到的干扰超过了其可以承受的门限值，将自己广播的价格乘以比例参数，其中。若femtocell用户对宏基站产生的干扰越大，付出的就越多，换句话说，femtocell用户需要降低更多的功率，因此虚拟价格效用函数可以表示为：,4.3宏小区用户链路保护技术,4.4全局优化功率优化算法,4.5仿真结果,具有链路保护的功率优化算法不仅保证了宏小区用户的通信质量，而且显著提高了整个网络的能量利用率,目录,5.1总结及研究展望,分布式能量高效的功率优化算法,新颖的宏小区用户链路保护技术,多子信道femtocell网络中功率优化技术,Femtocell用户间的公平性研究,1发表的论文“Energy-EfficientPowerOptimizationforTwo-TierFemtocellNetworksUsingFictitiousGame,”Globecom,第一作者“Energy-EfficientPowerOptimizationwithParetoImprovementinTwo-TierFemtocellNetworks,”PIMRC,第一作者“DistributedEnergy-EfficientPowerOptimizationinTwo-TierFemtocellNetworks,”ICC,第二作者“Clusteringbasedresourceallocationforinter-femtocellinterferencemanagement,”Journalo