超密集網(wǎng)絡(luò)中基于Stackelberg博弈的非統(tǒng)一定價(jià)功率控制

　　針對(duì)超密集網(wǎng)小區(qū)同頻部署中產(chǎn)生的區(qū)間干擾問題，提出基于Stackelberg博弈的非統(tǒng)一定價(jià)功率控制方案。首先，建立基于Stackelberg博弈的非統(tǒng)一定價(jià)功率控制模型，并通過該模型求解出基于價(jià)格的最優(yōu)發(fā)射功率，此發(fā)射功率是關(guān)于干擾價(jià)格的函數(shù)；接著通過引入拉格朗日函數(shù)求解出相應(yīng)基站的最優(yōu)干擾價(jià)格，由控制器把干擾價(jià)格發(fā)送給相應(yīng)的基站，并由基站調(diào)整自己的發(fā)射功率值去減弱對(duì)當(dāng)前用戶的干擾。仿真結(jié)果表明，與基于Stackelberg博弈的統(tǒng)一定價(jià)功率控制方案相比，所提方案在系統(tǒng)平均中斷概率上平均下降了3個(gè)百分點(diǎn)。與基于基站權(quán)重的功率控制方案相比，在基站數(shù)量低于105時(shí)，所提方案在平均中斷概率平均上上升了1.4個(gè)百分點(diǎn)；而當(dāng)基站數(shù)超過105時(shí)，所提方案在平均中斷概率上平均下降了1.6個(gè)百分點(diǎn)。此外，與這兩個(gè)方案相比，所提方案在系統(tǒng)平均吞吐量上分別提升了12個(gè)百分點(diǎn)和10.5個(gè)百分點(diǎn)；在系統(tǒng)平均頻譜效率上分別提升了9個(gè)百分點(diǎn)和8.5個(gè)百分點(diǎn)；在系統(tǒng)平均功率效率上分別提升了13個(gè)百分點(diǎn)和12個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提方案能夠在部署更多基站情況下更好地提高蜂窩系統(tǒng)的性能。

　　由于當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展、終端設(shè)備數(shù)量的不斷增加以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的快速增長，傳統(tǒng)的單層網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的要求，無線網(wǎng)絡(luò)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)和緩解網(wǎng)絡(luò)面臨的負(fù)擔(dān)，研究人員提出了在第5代移動(dòng)通信中通過部署超密集網(wǎng)絡(luò)來提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，即增大網(wǎng)絡(luò)容量，允許有更多的用戶加入到網(wǎng)絡(luò)中來。超密集網(wǎng)絡(luò)主要是在宏基站的覆蓋范圍內(nèi)通過在熱點(diǎn)區(qū)域部署大量的低功率接入點(diǎn)（ Access Point．AP）來構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。由于頻譜的稀缺性以及為了提高頻譜重復(fù)使用率，在組建超密集網(wǎng)時(shí)，要求宏基站和大量部署的AP使用相同的頻段，于是不可避免地會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的區(qū)間干擾，即宏小區(qū)和小小區(qū)之間的干擾以及小小區(qū)和小小區(qū)之間的干擾。由于這些干擾大大限制了超密集網(wǎng)的部署，因此，對(duì)這些干擾進(jìn)行有效管理、降低干擾對(duì)超密集網(wǎng)的影響成為了超密集網(wǎng)部署過程中急需解決的問題。