动态流量需求下的异构蜂窝网络部署规划和干扰控制技术研究

With the extensively use of wireless smart devices and rapid development of mobile applications, the current infrastructures are expected to enhance network capacity and reduce energy consumption at the same time. Heterogeneous cellular network (HCN), which is built by deploying small cells in traditional macro cellular networks, can enhance the coverage for users and improve the capacity of the total network. However, due to the frequency reuse, complex co-channel interference exists among macrocells and small cells, which is a great challenge to improve the spectrum efficiency and energy efficiency of HCNs. This project will conduct research on dynamic traffic modeling, small cell deployment and planning, interference coordination and resource management in the downlink to optimize spectrum efficiency and energy efficiency.

随着无线智能终端的普及和移动应用的快速发展，人们要求现有的基础设施架构既能大幅地提升网络的容量，又能显著地降低网络的能耗。通过在现有的宏蜂窝网络中部署低发射功率的小基站，构建异构蜂窝网络（Heterogeneous Cellular Network，HCN），可以快速有效地增强对用户的覆盖，并提升整个蜂窝网络的容量。但是，考虑到动态流量和频谱复用，异构蜂窝网络中存在着复杂的同频干扰问题，这对异构蜂窝网络的频谱效率和能量效率的提升带来了严峻的挑战。本项目将针对异构蜂窝网络的动态流量建模、小蜂窝部署规划和干扰控制问题展开研究，以频谱效率或能量效率为目标对小基站的部署规划以及下行链路传输过程中的干扰控制和资源分配问题进行建模，并给出优化解决方案。

本项目对异构蜂窝网络的动态流量建模、资源管理和干扰控制问题展开了研究，以频谱效率、能量效率和计算能效为目标对异构蜂窝网络中的频谱、功率和计算资源联合优化问题进行了建模，并给出了解决方案。首先，项目对异构蜂窝网络中的多小区协作技术和终端直通（Device-to-Device, D2D）技术进行了研究。多小区协作技术可以抵消系统中的邻小区干扰，消除同频小区在空间上的隔离，进而提高无线通信系统的频谱利用效率；D2D通信技术通过引入终端设备之间的直通链路，以产生较低的同频干扰为代价，使终端设备复用蜂窝小区中的频谱资源，提高频谱在空间和时间上的利用效率，进而大幅度提高系统容量。然而，在多小区协作系统和D2D通信网络中，存在着诸多资源需要进行分配，如功率资源和频谱资源等，对资源合理的分配是保证系统性能的关键。其次，项目针对的异构移动边缘计算网络场景展开研究，充分考虑了网络中计算、通信和存储资源的限制、计算任务时延敏感及用户服务质量等约束，以实现能耗 - 时延折中和提升系统时延、能耗及计算能效性能为优化目标，对网络中计算迁移和资源分配进行联合建模并给出了优化解决方案。