刘畅相关成果介绍⑤：直连用户加进蜂窝网后容量和功耗该怎么两头兼顾

直连用户加进蜂窝网后容量和功耗该怎么两头兼顾

一、研究背景与问题提出

这篇论文讨论的是设备直连接入蜂窝网络后最核心的一组矛盾。设备直连能提升频谱复用、降低端到端时延，也有助于分流蜂窝业务，但它同时会给蜂窝用户和直连用户都带来新的干扰来源。作者关心的不是设备直连有没有价值，而是它在什么参数区间内才真正值得用。

因此，论文把问题聚焦到一个更具体的设计目标上：在设备直连下叠网络中，怎样同时选择直连用户密度和发射功率，才能在不让总功耗过度上升的情况下，把整个系统的遍历容量做大。

二、核心方法与关键机制

作者基于随机几何建立了设备直连下叠网络模型，并在莱斯衰落条件下推导出蜂窝用户和直连用户遍历容量的闭式表达式。这个步骤很关键，因为只有把干扰、用户分布和信道特性都显式写进模型，后续的参数优化才有依据。

在此基础上，论文进一步提出两阶段优化思路。第一阶段量化不同发射功率和直连用户密度对遍历容量的影响，第二阶段再从功耗角度筛选更合适的参数区域。换句话说，作者真正追求的不是单纯把设备直连数量拉满，而是在容量收益和发射功率成本之间找到可接受平衡。

三、实验结果与结论

论文的核心结论是，设备直连下叠网络确实存在一组更优的发射功率和直连用户密度配置，使得系统遍历容量最大化，而继续盲目提高发射功率或用户密度反而会因为干扰和功耗上升削弱整体收益。

作者还用可达区域和容量功耗对比结果说明，设备直连并不是天然比传统蜂窝更优，它能否体现优势高度依赖参数设计。这也解释了为什么设备直连系统必须做精细化功率控制，而不能简单套用传统蜂窝网络的配置思路。

论文核心结果图：在不同设备直连参数配置下，网络遍历容量与总功耗之间的权衡结果图。

四、研究价值与启示

这篇论文的价值，在于它把设备直连研究从“能不能提升容量”的笼统判断，推进到了“在什么条件下提升、代价是什么”的定量分析层面。尤其是把遍历容量和总功耗放在一起看，让结论更接近真实系统设计所需要的权衡逻辑。

它带来的启示是，未来无线网络引入新型接入模式时，不能只盯着单一性能指标。像设备直连这样的机制，真正能否发挥价值，取决于频谱复用收益、干扰代价和发射功率成本是否被同时放进同一套优化框架。

作者介绍

刘畅，广东工业大学信息工程学院教授、硕士生导师、通信工程系系主任，广东省“珠江人才计划”青年拔尖人才。主要研究方向包括车联网安全策略研究、车联网边缘智能以及无线通信网络设计与优化，聚焦车联网缓存优化、边缘智能与智能通信系统等问题。

ORCID：0000-0002-2827-1019

DOI：10.1109/TVT.2016.2583960