基于新型异构网的无线资源分配和负载均衡

发布时间：2017-07-30 15:11

  本文关键词：基于新型异构网的无线资源分配和负载均衡

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【摘要】：随着通信技术的发展,无线资源稀缺的问题也日益严重,如何利用有限的资源来满足日益增长的需求已经是当前通信系统最严峻的问题之一。无线资源管理能够灵活地分配和调度系统内的资源为用户提供更可靠的服务,作为一种有效提升系统资源利用率的机制,无线资源管理已经被广泛地应用在当前的通信网络中。本论文先介绍了异构网模型和无线资源管理的理论基础,并对现有算法进行了分析总结。在此基础上,重点研究了基于用户中继的异构模型和基于双连接的异构模型,并针对两种模型分别提出了适合的无线资源管理办法。主要工作包括以下两个方面：(1)在基于用户中继的下行异构网中提出了新的资源分配算法。通过最优的区域划分和频域划分策略消除了基站到中继链路和中继到用户链路之间的干扰,并结合部分频率复用提高频谱利用率,有效提升了系统吞吐量。基于提出的方案,将如何分区、分频、分配子载波结合得到了一个关于吞吐量最大化的最优化问题。在求解过程中,利用对偶原理将原始最优化问题转化为对偶问题,并将拉格朗日函数和次梯度迭代算法结合求解出原始问题的最优解,有效简化了计算难度。最后通过仿真验证可知边缘用户的数据速率和用户公平性都有了显著提高。(2)在用户层与控制层分离的双连接异构网中提出了新的负载均衡算法。基于对双连接架构的研究可知,解决资源分配问题对系统性能的改善十分有限,为了加快移动用户的数据处理速度,本文提出了一种新型的负载均衡算法,有效降低数据处理时延并提高系统均衡指数。本文的算法在考虑信道质量、用户移动性以及小区的负载状况等因素的基础上,根据队列处理模型提出了用户的小区接入机制,并通过合理的小区重选实现系统的动态负载均衡。最后通过仿真验证了上述算法对小区性能提升的有效性。
【关键词】：LTE-A 异构网 用户中继 无线资源分配 双连接 负载均衡
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序言9-14
• 1 绪论14-19
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.2.1 资源分配研究现状15-16
• 1.2.2 负载均衡研究现状16
• 1.3 主要研究内容16-17
• 1.4 论文组成结构17-19
• 2 LTE-A异构网中的无线资源管理19-30
• 2.1 LTE-A的关键技术简介19-23
• 2.2 异构网简介23-24
• 2.3 无线资源管理的简介及分类24-25
• 2.4 资源分配算法的研究25-27
• 2.4.1 资源分配算法的分类25-26
• 2.4.2 传统资源分配算法26-27
• 2.5 负载均衡算法的研究27-29
• 2.5.1 负载均衡算法分类27-28
• 2.5.2 MLB技术研究28-29
• 2.6 本章总结29-30
• 3 UE-RELAY增强的异构网中的资源分配30-48
• 3.1 LTE-A网络中的中继简介31-33
• 3.2 凸优化计算33-37
• 3.3 系统模型37-40
• 3.3.1 频率复用模型37-38
• 3.3.2 数据速率计算模型38-39
• 3.3.3 中继选择策略39-40
• 3.4 最优化资源分配方案40-43
• 3.4.1 资源分配问题建模40-41
• 3.4.2 最优化问题对偶化41
• 3.4.3 最优资源分配问题求解41-43
• 3.5 性能仿真及分析43-47
• 3.6 本章总结47-48
• 4 基于双连接异构网的移动负载均衡48-64
• 4.1 关于ANCHOR-BOOSTER网络的模型及性能分析49-55
• 4.2 系统模型55-57
• 4.2.1 负载分流模型55-56
• 4.2.2 小区数据处理速率的计算56-57
• 4.3 基于小区选择的动态负载均衡方案57-59
• 4.3.1 数据处理时延模型58
• 4.3.2 流量感知的负载均衡算法58-59
• 4.4 性能仿真及分析59-63
• 4.5 本章总结63-64
• 5 总结与展望64-66
• 5.1 本论文工作总结64
• 5.2 未来研究展望64-66
• 参考文献66-70
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果70-72
• 学位论文数据集72

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本文编号：594853