蜂窝无线网络的容量

无线网络容量的早期定义，例如传输容量或传送容量，已有精确理论结果，它们非常适用于自组织网络，但不能直接应用于蜂窝无线网络，后者无法进行大规模基站（BS）协调，且在 SINR 模型下的重传/ARQ 是普遍特征。本文考虑了一种蜂窝无线网络，其中 BS 位置和移动用户（MU）位置均独立地服从泊松点过程分布，且每个 MU 连接到其最近的 BS。在 ARQ 下，基于 SINR 模型，数据包传输的有效下行速率是期望时延（直到成功所需重传次数）的倒数，我们将其乘以 BS 密度后作为网络容量的定义。推导出了这一自然容量度量在蜂窝无线网络中的精确表征。结果表明，容量在低 BS 密度区间首先随 BS 密度多项式增长，随后随 BS 密度增加呈反指数标度下降。推导出了分别适用于低和高 BS 密度区间的两个不同的上界。一种单一的功率控制策略被证明可在两个区间均达到上界。该结果与著名的自组织网络容量结果（如随（高）BS 密度平方根标度的传送容量和传输容量）有根本不同。我们的结果表明，SINR 与 PPP 分布的 BS 位置的强时间相关性是受限的，且高 BS 密度区间蜂窝无线网络中可实现的容量远小于先前设想。我们分析的一个副产品表明，带重传的 ALOHA 策略的容量为零。