面向協(xié)作通信的基站規(guī)劃研究.pdf

1、多點(diǎn)協(xié)作傳輸（CoMP Coordinated Multiple Points Transmission/Reception）是協(xié)作通信的重要應(yīng)用場景之一，其基本特點(diǎn)是不同基站之間通過共享天線將鄰區(qū)干擾由被動抑制轉(zhuǎn)為主動利用以獲取新的系統(tǒng)容量與資源利用率增益?；疽?guī)劃直接影響干擾、能耗等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，是移動通信工程領(lǐng)域中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)基站規(guī)劃均假設(shè)基站覆蓋范圍呈六邊形蜂窩狀無交疊，但該協(xié)作通信場景下基站覆蓋范圍將出現(xiàn)不同程度重疊，導(dǎo)致

2、用戶小區(qū)選擇、信干噪比計算與基站功率分配等均與傳統(tǒng)基站規(guī)劃不同，因此本文結(jié)合協(xié)作通信場景新特點(diǎn)，專注研究面向協(xié)作通信的基站規(guī)劃問題。
　　本文建立適用于交疊覆蓋場景下基站站址與數(shù)量優(yōu)化模型，并提出相應(yīng)求解算法，算例仿真表明本文所提模型能夠有效減少基站數(shù)量與能耗，算法具有良好收斂性，主要工作與貢獻(xiàn)如下：
　　①根據(jù)基站間不同協(xié)作機(jī)制，通過計算用戶基站間距離遠(yuǎn)近確定協(xié)作服務(wù)同一用戶的基站，以指定區(qū)域內(nèi)基站最小總功耗為目標(biāo)函數(shù)建立

3、基站站址優(yōu)化模型。將基站站址優(yōu)化模型的站址輸出作為基站數(shù)量優(yōu)化模型的變量輸入，以基站數(shù)量最少為目標(biāo)函數(shù)建立基站數(shù)量優(yōu)化模型，與基站站址優(yōu)化模型構(gòu)成嵌套優(yōu)化模型。
　　②基站站址優(yōu)化模型是非線性多約束最優(yōu)化模型，采用網(wǎng)格自適應(yīng)直接搜索（MADS，Mesh Adaptive Direct Search）算法求解輸出最優(yōu)基站站址；附加基站間最短距離約束，采用逐步消除算法求解基站數(shù)量優(yōu)化模型輸出網(wǎng)絡(luò)所需基站最優(yōu)數(shù)量；據(jù)此提出基站站址與數(shù)量

4、聯(lián)合優(yōu)化算法統(tǒng)一求解基站規(guī)劃問題，輸出最少數(shù)量基站覆蓋指定區(qū)域并根據(jù)用戶分布確定最優(yōu)基站站址。
　　③算例仿真結(jié)合蒙特卡洛方法與基站站址與數(shù)量聯(lián)合優(yōu)化算法，求解用戶服從均勻分布、單高斯分布與多高斯分布場景時所建基站規(guī)劃模型，并與K-means聚類算法對比。數(shù)值仿真結(jié)果表明：1）隨著基站覆蓋范圍交疊程度提高，所需基站數(shù)量與能量消耗將減??；2）若交疊程度固定，總發(fā)射功率伴隨基站數(shù)量增加而減少；3）聯(lián)合優(yōu)化算法時間復(fù)雜度伴隨基站與用戶數(shù)