基于功率控制博弈的跨層干擾管理研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，大范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋已得到基本解決，考慮到大量的語(yǔ)音業(yè)務(wù)與高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都發(fā)生在室內(nèi)，因此，提高室內(nèi)服務(wù)質(zhì)量和覆蓋率成為當(dāng)前無(wú)線通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。為了解決上述問(wèn)題，人們提出了Femtocell技術(shù)，并與Macrocell形成兩層Femtocell網(wǎng)絡(luò)。然而，引入Femtocell會(huì)對(duì)Macrocell網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)跨層干擾問(wèn)題，影響整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的性能。功率控制可以作為一種有效的干擾管理手段，博弈論是研究決策者之間多

2、目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的有效手段，將二者結(jié)合能有效控制兩層網(wǎng)絡(luò)的跨層干擾。對(duì)于兩層Femtocell網(wǎng)絡(luò)的跨層干擾管理，須滿足:(1) Macrocell的傳輸性能不能受到Femtocell的影響;(2)在保證Macrocell性能的前提下，盡可能提升Femtocell的性能。
　　針對(duì)跨層干擾問(wèn)題，本文首先采用非合作功率控制博弈機(jī)制。為滿足宏基站的QoS要求并減小跨層干擾，已有文獻(xiàn)提出了基于分布式效用函數(shù)的SINR自適應(yīng)算法。該算法通過(guò)宏

3、用戶及家庭用戶共同參與非合作博弈來(lái)競(jìng)爭(zhēng)功率資源從而使各自的效用函數(shù)最大化。但是，該方案中的收益系數(shù)和懲罰系數(shù)均是固定的，限制了FBS的SINR性能。分析表明，兩種系數(shù)對(duì)納什均衡功率具有較大的影響。為了進(jìn)一步改善FBS的SINR，我們提出效用系數(shù)優(yōu)化方案。首先研究了收益系數(shù)和懲罰系數(shù)對(duì)FBS的SINR性能的影響;通過(guò)進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)在功率控制中家庭用戶被降低的功率越多，其FBS中斷概率越大。通過(guò)設(shè)定FBS的中斷概率的最小門限，并迭代優(yōu)化收

4、益系數(shù)及懲罰系數(shù)，從而在滿足宏基站QoS的前提下，進(jìn)一步提高了FBS的SINR。仿真結(jié)果表明了所提效用系數(shù)優(yōu)化方案的有效性。
　　然而，非合作功率控制博弈中各用戶自私地最大化自己的效用會(huì)使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生更多的干擾，并且形成納什均衡的進(jìn)退兩難的處境，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的整體性能會(huì)極大地惡化，因此采用Stackelberg博弈對(duì)家庭基站功率進(jìn)行控制。已有文獻(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)功率控制器(NPC)作為領(lǐng)導(dǎo)者，F(xiàn)BS作為跟隨者，每個(gè)FBS需滿足對(duì)MUE造成的總

5、干擾條件和傳輸速率條件。NPC對(duì)每個(gè)FBS的單位功率消耗制定相同的價(jià)格，這樣就會(huì)使處在深衰落區(qū)的FBS不能滿足傳輸速率條件而被移除變?yōu)榉怯行BS，并且會(huì)使速率分配不均。為了增加有效FBS的數(shù)量并使速率分配更加公平，我們提出非統(tǒng)一定價(jià)機(jī)制，即除了考慮對(duì)MUE造成的總干擾條件之外也考慮了每個(gè)FBS對(duì)MUE造成的干擾，從而使NPC對(duì)不同F(xiàn)BS制定不同的價(jià)格。然后根據(jù)新價(jià)格和功率更新算法使價(jià)格得到收斂，進(jìn)而得到Stackelberg均衡。最后