异构网络下基于能效的资源分配和切换调度机制研究

发布时间：2017-05-14 19:01

  本文关键词：异构网络下基于能效的资源分配和切换调度机制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：网络数据量的激增以及人们通信需求的不断提高,给无线移动通信系统在网络构架、网络带宽以及先进物理层技术等方面的改进和革新带来了巨大挑战。为了应对这一挑战,开始商用的第四代移动通信系统以及处于研发阶段的第五代移动通信系统将异构网络作为主要网络结构。异构网络在宏小区内部署多种低发射功率的小型基站,如微基站、毫微基站、家庭基站以及中继等,通过密集型部署网络来提高网络容量和用户体验。但大量的网络站点带来了巨大的能耗,同时密集型网络会带来复杂的小区干扰,给网络资源分配和切换调度带来了更高的挑战,因此研究异构网络下基于能效的资源管理是十分紧迫和必要的。本论文在异构网络场景下,采用理论分析和仿真验证的方法,研究基于能效的资源分配和切换调度机制。本文首先梳理了近年异构网络下的节能技术和路线,重点整理了网络资源分配和切换调度两方面的研究。单小区OFDMA网络是异构网络的基本单元,本文针对多用户OFDMA网络,构建基于能效的下行链路资源分配模型,在最大化网络能量效率的同时保证每个用户的最低速率服务质量限制。通过对资源分配模型的理论分析,在MDSA算法的启发下提出最优信道质量子载波分配调整(BCSA)算法,在保证网络能效性能同时降低计算复杂度。与通常子载波分配方法一次性完成分配不同,BCSA算法首先通过最优信道质量分配原则确定初始子载波分配,然后不断调整最大能效用户和最小能效用户之间的子载波分配,使得整个网络的能效逐渐得到提升至稳定。在宏基站和微基站并存的典型异构网络场景下,将资源分配和切换调度联合起来考虑,分析了基于能效的资源分配和切换调度联合模型,在保证每个用户最低速率限制前提下最大化网络的能量效率。将异构网络下的资源管理问题转化为切换调度和资源分配两个子问题。在切换调度子问题中,分析了用户切换调度过程中的考虑因素,通过数学推导得到了微基站睡眠的判决条件,设计了基于微基站睡眠的集中式切换调度算法CUSA,通过集中式的切换调度,进一步节省网络能耗;在资源分配子问题中,采用了BCSA算法。与通常单独考虑资源分配或切换调度策略不同,将CUSA算法和BCSA算法有效地联合起来得到了JSRA算法,通过联合在网络多个部分充分节省网络能耗,进一步提高异构网络的能效性能。
【关键词】：异构网络 能效 服务质量 切换调度 资源分配
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 缩略词表12-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 无线移动通信的发展14-16
• 1.2 研究背景与意义16-17
• 1.3 研究内容17-19
• 1.4 论文结构与内容安排19-20
• 第二章 异构网络的节能技术研究20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 异构网络20-23
• 2.2.1 异构网络简介20-21
• 2.2.2 异构网络的节能技术21-23
• 2.3 资源分配技术23-25
• 2.4 切换调度技术25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 基于能效的OFDMA网络资源分配算法27-44
• 3.1 引言27
• 3.2 数学模型27-29
• 3.3 问题分析29-34
• 3.4 基于能效的资源分配算法34-39
• 3.4.1 最优信道质量子载波分配调整算法35-38
• 3.4.2 功率分配算法38
• 3.4.3 算法分析38-39
• 3.5 仿真与性能分析39-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 异构网络下基于能效的切换调度和资源分配联合算法44-64
• 4.1 引言44-45
• 4.2 系统模型45-49
• 4.2.1 数学模型45-47
• 4.2.2 问题分析47-49
• 4.3 基于能效的切换调度算法49-53
• 4.3.1 CUSA算法49-52
• 4.3.2 算法分析52-53
• 4.4 基于能效的切换调度和资源分配联合算法53-57
• 4.4.1 JSRA算法53-55
• 4.4.2 算法分析55-57
• 4.5 仿真与性能分析57-62
• 4.5.1 CUSA算法仿真结果与分析58-60
• 4.5.2 JSRA算法仿真结果与分析60-62
• 4.6 本章小结62-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-73
• 攻读硕士学位期间取得的成果73-74

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本文编号：365962