绿色蜂窝网中基于烟花算法的无线资源分配技术研究

发布时间：2017-03-20 18:08

  本文关键词：绿色蜂窝网中基于烟花算法的无线资源分配技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线通信中高速率业务需求的爆炸式增长以及无线通信网络规模的急速扩张,使得无线通信的能源消耗呈现快速增长的态势。在全球逐步进入“4G”移动通信商用时代的今天,该问题正变得日益严峻。据统计,目前2/3的话音业务和90%以上的数据业务都发生在室内,但由于建筑物对无线信号的严重损耗,室内用户的服务质量往往需要通过增大宏基站的发射功率来保证,而这进一步地加剧了宏蜂窝网络的能源消耗。针对无线通信中的高能耗问题,以高能效为优化目标的无线资源管理方法成为解决这一问题的重要手段。本文针对宏蜂窝网络中的高能耗问题,引入基于LTE接入方式的Femtocell来构建绿色蜂窝网络,并通过研究绿色蜂窝网中的无线资源优化问题,实现绿色通信的目标。本文以最大化系统能效为目标,借助博弈论,引入具有边际递减特性的Sigmoid函数构造绿色蜂窝网络中高能效的效用函数。通过在基站端对功率、时频资源块的联合优化,实现下行链路中能效的最大化。然而由于绿色蜂窝网中的多维资源联合优化的问题是一个NP-hard问题,复杂度过高,无法在多项式时间内求解,为了降低算法的时间复杂度,我们首先将约束条件松弛,然后通过数学推导,证明松弛之后的优化问题是一个可行域内的拟凹函数,存在着全局最优解。对多维资源的优化问题采用分步优化、循环迭代的方法寻求最优化问题的次优解,并引入种群智能算法,来提高分步优化的收敛速度。本文引入一种新兴的种群智能算法——烟花算法来解决分步优化问题。通过严格的数学推导,证明该算法是一个具有全局收敛性的算法,只要迭代时间足够,总能跳出局部最优的陷阱,收敛到最优区域。通过对5种测试函数的数值分析,我们可以看出烟花算法相对于粒子群算法和遗传算法的优越性。最后,引用维也纳大学基于FDD-LTE的系统级仿真平台。针对原平台中调度模块算法种类匮乏的问题,在平台中添加基于不同智能算法的多维资源联合优化的模块。通过MATLAB的仿真,验证基于高能效的资源优化算法的收敛性和有效性,以及相对于传统分组调度算法如轮询算法、最大载干比算法及比例公平算法的优越性。
【关键词】：绿色蜂窝网络 无线资源分配 种群智能算法 烟花算法
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 引言16-17
• 1.2 研究背景及意义17-21
• 1.2.1 绿色通信17-18
• 1.2.2 绿色蜂窝网络18
• 1.2.3 无线资源分配18-21
• 1.3 论文结构安排21-24
• 第二章 相关技术概述24-38
• 2.1 LTE技术概述24-29
• 2.1.1 LTE的网络架构25
• 2.1.2 LTE系统中的关键技术25-29
• 2.2 绿色蜂窝网络29-32
• 2.2.2 小基站接入方式30-31
• 2.2.3 Femtocells中的关键技术31-32
• 2.3 博弈论及相关知识32-33
• 2.3.1 博弈论的概念32
• 2.3.2 博弈论与无线资源管理32-33
• 2.4 烟花算法33-37
• 2.4.1 烟花算法的原理与实现33-36
• 2.4.2 烟花算法的发展与应用36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 无线资源管理技术38-48
• 3.1 LTE系统中的无线资源管理38-40
• 3.1.1 RRM的主要技术38-39
• 3.1.2 LTE系统的调度流程39-40
• 3.2 经典的分组调度方法40-41
• 3.2.1 最大载干比算法40
• 3.2.2 轮询算法40-41
• 3.2.3 比例公平算法41
• 3.3 仿真与性能分析41-46
• 3.3.1 仿真平台介绍41-43
• 3.3.2 仿真分析43-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 绿色蜂窝网络中的多维资源联合优化48-72
• 4.1 多维资源联合优化算法48-54
• 4.1.1 效用函数的设计48-49
• 4.1.2 绿色蜂窝网络资源分配的系统模型49-50
• 4.1.3 效用函数最优值的存在性证明50-54
• 4.2 烟花算法全局收敛性证明54-57
• 4.2.1 吸收链的证明54-55
• 4.2.2 全局收敛性的证明55-57
• 4.2.3 PSO、GA、FWA的全局收敛性对比57
• 4.3 烟花算法的数值分析57-62
• 4.4 资源联合优化分配62-67
• 4.4.1 时频资源的分配63-66
• 4.4.2 功率分配66-67
• 4.5 仿真验证67-69
• 4.6 本章小结69-72
• 第五章 总结与展望72-74
• 5.1 本文工作总结72
• 5.2 未来工作展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 作者简介80-81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马忠建,方旭明,傲丹;虚拟蜂窝网技术的研究与发展[J];数据通信;2004年06期

2 刘涛;戎蒙恬;史宏逵;;中继蜂窝网络中小区间和小区内的资源分割[J];信息安全与通信保密;2007年03期

3 ;MIMO[J];电子质量;2008年09期

4 李卓晖;龙芳;黄进永;;计算机辅助蜂窝网性能与可靠性优化设计[J];广东通信技术;2010年05期

5 李云;朱雪;廖超;;蜂窝网络中能效最大的最优中继位置研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2014年01期

6 倪锐;周武e

本文编号：258218