基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112333761A(43)申请公布日2021.02.05(21)申请号202011333482.4(22)申请日2020.11.24(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号(72)发明人徐腾潘子宇张昊琳邹齐琪包灿(74)专利代理机构南京睿之博知识产权代理有限公司32296代理人刘菊兰(51)Int.Cl.H04W24/08(2009.01)H04B17/336(2015.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法(57)摘要本发明公开了一种基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法，包括步骤：构建基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型；根据获取的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型计算目标用户的信干噪比；结合目标用户的信干噪比分析5G蜂窝网络的覆盖性能；根据超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型计算5G蜂窝网络的最低传输容量。本发明通过综合考虑5G基站的立体分布以及目标用户接收信号和来自其余基站干扰的分布，准确计算5G蜂窝网络的覆盖性能指标估算值，即覆盖概率，便于后期优化。CN112333761ACN112333761A权利要求书1/2页1.一种基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、构建基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型：在研究区域范围内，以目标用户为所述超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型的坐标原点，定义通信基站及若干个干扰基站，所述通信基站相较于所有干扰基站与坐标原点的距离最近；根据三维空间泊松点公式构建基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型；S2、根据步骤S1获取的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型计算目标用户的信干噪比：根据无线电波传输的路径损耗模型，结合步骤S1获取的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型，计算5G蜂窝网络下行链路目标用户的信干噪比；S3、结合步骤S2计算的目标用户的信干噪比分析5G蜂窝网络的覆盖性能：获取步骤S2中求取的目标用户的信干噪比，计算所述目标用户的信干噪比大于信干噪比门限的概率，所述概率即为覆盖概率，所述覆盖概率反映5G蜂窝网络的覆盖性能；S4、根据步骤S1获取的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型计算5G蜂窝网络的最低传输容量：结合步骤S1获取的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型和香浓公式，计算5G蜂窝网络的最低传输容量，所述最低传输容量即信道速率。2.根据权利要求1所述的一种基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法，其特征在于，所述步骤S1中构建基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络基站空间分布模型的具体公式为：其中，c0为通信基站，r0为通信基站与目标用户之间的距离，为通信基站在三维空间泊松点的分布函数，为通信基站在三维空间泊松点的概率密度函数；ci为第i个干扰基站，i＝1，2，...n，n为干扰基站的总个数，ri为第i个干扰基站与目标用户之间的距离，r1，r2，…，rn按照从该干扰基站到目标用户的距离从小到大排列，为通信基站在三维空间泊松点的分布函数，为通信基站在三维空间泊松点的概率密度函数，λ为基站密度。3.根据权利要求1所述的一种基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法，其特征在于，所述步骤S2中目标用户的信干噪比计算公式为：其中，SINRDL为目标用户的信干噪比，h为综合考虑了5G基站发射功率μ以及信道小尺度衰落的随机变量，服从参数为的指数分布，记作h～exp(μ)；L为室内无线信道衰落综合系2数，c0为通信基站，r0为通信基站与目标用户之间的距离，α为路径损耗因子，σ为加性高斯白噪声功率，IZ为累计干扰，ri为第i个干扰基站与目标用户之间的距离，i＝1，2，...n，n为干扰基站的总个数。2CN112333761A权利要求书2/2页4.根据权利要求3所述的一种基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法，其特征在于，所述累计干扰IZ的计算公式为：其中，Φ为区域内所有基站的集合。5.根据权利要求1所述的一种基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法，其特征在于，所述步骤S3中覆盖概率的计算公式为：其中，为覆盖概率，T为信干噪比门限，λ为基站密度，α为路径损耗因子，r0为通信基站与目标用户之间的距离，SNRDL为目标用户的下行信干噪比，L为室内无线信道衰落综合系数，ri为第i个干扰基站与目标用户之间的距离，i＝1，2，...n，n为干扰基站的总个数。6.根据权利要求1所述的一种基于三维随机几何的超密度5G蜂窝网络性能分析方法，其特征在于，所述步骤S4中5G蜂窝网络的最低传输容量的计算公式为：其中，CD