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面向未来无线通信网络的资源调配与干扰管理技术研究

发布时间:2017-08-08 13:17

  本文关键词:面向未来无线通信网络的资源调配与干扰管理技术研究


  更多相关文章: 自组织网络 资源调配 干扰管理 负载均衡 能效优化


【摘要】:随着无线通信技术的快速发展、网络部署逐渐异构化和各种无线业务需求的增长,未来无线通信网络需要提供更为广泛的网络服务,同时支持更高数据传输速率等业务。为了满足未来通信系统对网络的部署、维护和优化提出得更高的要求,采用网络自组织(SON)技术是提升网络性能的有效方案。无线通信网络的负载均衡问题、能耗问题以及干扰问题引起了广泛关注,未来无线通信网络技术的发展必须要面对资源和干扰的双重约束。因此,研究未来无线通信网络的资源调配与干扰管理技术具有重要意义。本文从负载均衡、能效优化以及干扰消除三个方面着手研究未来无线通信网络的资源调配与干扰管理方法,主要工作内容如下:1、研究了异构蜂窝网络中以负载均衡为目标的用户接入问题。针对由宏小区和微小区组成的两层异构蜂窝网络场景,本文提出一种基于QoS感知的用户接入方案。首先将每个基站的负载和用户的可达速率引入到优化问题中,设立相应的优化目标函数,将它建模为全网络的加权负载效益最大化问题:其次采用分布式方法进行求解。在基站端,每个基站需要更新最佳负载和拉格朗日乘子,然后向用户广播信息:在用户侧,每个用户根据接收到的广播信息得到最佳的基站编号,并与之连接。本文所提方案与基于用户数目的用户接入方案相比,计算复杂度低,易于实现。Matlab仿真结果表明,所提方案拥有更快的收敛速度,降低了呼叫阻塞率,获得了更高的负载均衡水平。2、研究了采用OFDM技术的两层异构蜂窝网络中以高能效为目标的用户接入和功率分配问题。首先研究一种基于能效最大的用户接入策略,解决用户接入选择问题;其次在用户最大发射功率约束条件下,以系统能效优化为目标,由于在多用户多载波场景下,无法直接求得目标问题的最优解,因此,研究一种联合子载波分配和用户发射功率分配的解决方案:首先按照基于信道质量的子载波分配准则,对子载波资源进行分配;其次利用库恩塔克条件(KKT)求解以系统能效最优为目标的方程,获得子载波上的功率。通过仿真研究用户接入和子载波分配方法如何影响系统吞吐量和能效,从仿真结果发现,本文研究的基于能效的用户接入方案和子载波分配方法能有效提升能效并验证了所提方案的可行性。3、研究了自组织网络中的干扰消除及其性能问题。根据自组织网络的特点,以减少跨层网络中宏基站对小小区中用户的干扰为目标,研究一种在宏基站端进行干扰消除的方案。该方案中,小小区之间不需要交互大量的信息,只需将自己的跨层信道信息传送给宏基站,宏基站利用干扰消除技术中的干扰零空间计算预编码向量,减少对小小区的跨层干扰,实现自组织网络干扰管理目标。在理论分析基础上,对宏小区和小小区中的用户接收到的信干比的概率密度函数(PDF)和累积分布函数(CDF)进行了推导,进而得到系统中断概率的闭合表达式。通过仿真结果不仅说明了本文研究的干扰消除方案能够降低系统中断概率且验证了理论分析的正确性。
【关键词】:自组织网络 资源调配 干扰管理 负载均衡 能效优化
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN92
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-13
  • 缩略语与数学符号13-15
  • 第一章 绪论15-23
  • 1.1 无线通信网络的发展过程15-16
  • 1.2 自组织网络及其标准化进程16-19
  • 1.2.1 自组织网络16-18
  • 1.2.2 自组织网络的标准化进程18-19
  • 1.3 资源调配与干扰管理技术研究现状19-20
  • 1.4 论文的主要研究内容和安排20-23
  • 第二章 自组织网络资源调配与干扰管理技术23-35
  • 2.1 引言23
  • 2.2 自组织网络的网络架构及数学理论23-27
  • 2.2.1 网络架构23-26
  • 2.2.2 数学理论26-27
  • 2.3 资源调配技术27-32
  • 2.3.1 物理资源及帧结构27-30
  • 2.3.2 以负载均衡为目标的资源调配技术30-31
  • 2.3.3 以节能为目标的资源调配技术31-32
  • 2.4 干扰管理技术32-33
  • 2.5 本章小结33-35
  • 第三章 异构蜂窝网络中基于用户QoS感知的接入方法35-49
  • 3.1 引言35-36
  • 3.2 系统模型36-38
  • 3.2.1 信道模型36-37
  • 3.2.2 用户速率计算37-38
  • 3.3 基于用户数的用户接入方法38-39
  • 3.3.1 最大化和速率的接入方法38
  • 3.3.2 最大化平均速率的接入方法38-39
  • 3.4 基于用户QoS感知的用户接入方法39-46
  • 3.4.1 算法描述39-41
  • 3.4.2 算法流程41-43
  • 3.4.3 仿真结果及分析43-46
  • 3.5 本章小结46-49
  • 第四章 异构蜂窝网络中高能效的用户接入和功率分配方法49-59
  • 4.1 引言49-50
  • 4.2 系统模型50-51
  • 4.3 用户接入方法51-52
  • 4.3.1 基于路径损耗的用户接入方法51-52
  • 4.3.2 基于能效的用户接入方法52
  • 4.4 功率分配方法52-58
  • 4.4.1 单用户单载波场景52-53
  • 4.4.2 多用户多载波场景53-56
  • 4.4.3 仿真结果及分析56-58
  • 4.5 本章小结58-59
  • 第五章 自组织网络中干扰消除方法及其性能分析59-75
  • 5.1 引言59-60
  • 5.2 自组织网络中干扰消除方法60-62
  • 5.2.1 系统模型60-61
  • 5.2.2 算法描述61-62
  • 5.3 自组织网络中的用户性能分析62-73
  • 5.3.1 SCMS的信干比的累积分布函数62-63
  • 5.3.2 MMS的信干比的累积分布函数63-65
  • 5.3.3 系统中断概率65-66
  • 5.3.4 仿真结果及分析66-73
  • 5.4 本章小结73-75
  • 第六章 总结75-77
  • 6.1 本文工作总结75-76
  • 6.2 工作展望76-77
  • 参考文献77-83
  • 硕士期间的研究成果83-85
  • 致谢85

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本文编号:640163

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