密集6G网络中基于QoS的资源块分配与单播-广播模式切换：一种流体模型方法

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：QoS-Driven Resource Block Allocation and Unicast–Broadcast Mode Switching in Dense 6G Networks: A Fluid Model Approach

　　

摘要：

本文研究了在密集的第六代（6G）蜂窝网络中，用于单播（UC）和多播广播单频网络（MB-SFN）传输的频谱资源块的规划与分配问题。在这类网络中，传输模式的选择会直接影响频谱效率和服务质量（QoS）。本文旨在确定在何种条件下，MB-SFN所具备的跨小区协作机制能在QoS约束下比UC模式更高效地利用频谱资源块。为此，我们基于以下方法进行了性能比较分析：（i）蒙特卡洛模拟，作为一种数值基准，用于准确描述复杂的无线电交互现象；（ii）一种流体分析框架，该框架通过对网络进行连续近似处理，用均匀的表面密度替代基站的离散结构。在该框架下，我们推导出了信干噪比（SINR）的解析表达式，从而能够方便地分析总干扰情况。随后，我们为这两种传输模式提出了频谱资源块分配公式，这些公式将SINR和中断概率作为QoS约束条件。本文的主要贡献在于，利用流体分析框架，推导出了一个明确的解析表达式，用于确定从UC模式切换到MB-SFN模式的临界用户阈值，超过该阈值后MB-SFN模式的频谱效率更高。这一切换决策凸显了两种模式之间的差异：MB-SFN模式受最小SINR的限制，且其资源消耗与用户数量无关；而UC模式则取决于平均SINR，其资源消耗与用户数量成正比。此外，本文还深入分析了各种网络参数的综合影响，明确了它们之间的相互作用以及对切换阈值的影响。最后，实验结果与蒙特卡洛模拟的结果高度一致，证明了流体分析框架的准确性...

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