认知蜂窝网的容量分析与规划

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1、厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体己经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为()课题(组)的研究成果，获得()课题(组)经费或实验室的资助，在()实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。)声明人(签名)：o并明嚼撕Ⅳ年岁月，够日厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保

2、留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。()2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位

3、论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：聿聿期嚼珈，够年，月／够日摘要随着无线通信技术和智能终端的飞速发展，移动数据通信需求呈现出爆炸性增长，这与蜂窝移动通信网络频谱资源的稀缺形成了日益突出的矛盾。另一方面，在蜂窝移动通信网络中，频谱资源的整体利用率不高，这是因为它采用的是静态的频谱牌照分配策略。作为解决上述矛盾的有力手段，认知蜂窝网能够根据需求动态地借用非蜂窝频段上的空闲频谱资源，以扩充蜂窝网容量并提高频谱资源的整体利用率。本文从理论的视角考虑认知蜂窝网规划中的两个核心问题。一是蜂窝网流量

4、需求的可预测性分析。由于认知蜂窝网的核心原理是“按需”投入频谱资源，因此预测流量需求对于频谱资源的调度与管理至关重要。实测数据表明蜂窝网的流量需求显示出随机性与规律性并存的特征。能否从理论上给出流量预测精度的极限，是我们关心的第一个问题。第二个问题是认知蜂窝网的系统容量。因为认知蜂窝网使用的是借用的频谱资源，所以它在功率、带宽、稳定性方面受到了出借频谱资源的“主要系统”的各种限制。根据主要系统的不同特性，如何计算出认知蜂窝网在承载不同业务时的系统容量，是我们关心的第二个问题。围绕上述两个问题，本文的主要贡献归纳如下：第一，流量需求的可预测性分析

5、：本文分别用非层次和层次两种方法对蜂窝网流量进行建模，引入信息熵来定量地衡量不同模型下流量的可预测性，并深入探究了影响可预测性的因素。对于非层次流量的可预测性，我们推导出了理论公式。而对于层次流量的可预测性，我们以层次泊松流量为代表，结合实际数据讨论了其可预测性。我们的分析结果能够为蜂窝网流量的实时预测提供理论指导。第二，认知蜂窝网的容量分析：本文针对Best．e肋rt和QoS．guaranteed这两类典型的业务需求，分别提出了基于OFDM的认知蜂窝网架构设计，并对其系统容量进行了分析。我们考虑了诸如干扰限制、信道衰落、小区半径、多用户调度、

6、用户密度和用户位置等因素，推导出了系统容量的闭合表达式并加以仿真验证。我们的分析结果能够为认知蜂窝网的覆盖与容量规划提供理论指导。关键词：认知蜂窝网；信息熵；可预测性；系统容量；信道衰落AbstractWiththerapiddevelopmentofwirelessconununicationtechnologiesandintelligentterminals，thedemandformobiledatacommunicationmanifestsanexplosivegrowth．Thusitisinanincreasinglypromi

7、nentcontradictionwiththescarcespectrumresourcesofmobilecellularnetworks．Ontheotherhand，theoVerallutilizationofspectrumresourcesisactuallynothigh，becausethemobilecellularnetworksadoptnxedspectrumallocation．Asapower如lmeanstosolVetheaboVecontradiction，cognitivecellularnetworksc

8、andynamicallyborrowtheidlespectrumresources矗omnon—cellularbandtoexpandtheca