超密集网络中的分布式优化算法的研究

发布时间：2017-07-31 11:30

  本文关键词：超密集网络中的分布式优化算法的研究

  更多相关文章： 密集多小区 分布式 资源分配 波束成形

【摘要】：无线通信的发展给人们的生产和生活提供了极大的便利,随着第四代移动通信的普及和商用化,面向2020年及未来的第五代移动通信获得了学术界和工业界越来越多的关注。而作为第五代移动通信的关键技术之一——超密集网络,也成为全球研究的热点之一。超密集网络的基本思想是通过减少发送端和接收端之间的传输距离,减小小区的覆盖范围,增加系统的频谱复用率,从而提升系统的频谱效率和能量效率。但是,随着网络规模的增大,需要处理的信息也大幅度的增加,处理难度增大。另外,基站间的信息交互会带来大量的信令开销。因此本文研究了超密集网络中的分布式优化算法,主要贡献如下:首先,本文研究了密集多小区网络中的资源分配问题,并提出了一种分布式的资源分配方案。该方案通过优化功率分配和子载波分配,从而最大化系统的加权和速率。密集多小区网络中的资源分配问题本质上是一个大规模的优化问题,利用先进的分解算法,原始优化问题首先被分解成多个相互独立的的子问题,通过并行求解这些子问题,可以得到原始优化问题的最优解。我们通过仿真将所提出方案与传统资源分配方法进行了比较,仿真结果验证了所提方案的优异性能。然后,本文研究了密集多小区网络中基于子载波块的资源分配问题。该方法将连续子载波分为一组,称为一个子载波块,通过将子载波块分配给用户,来减小资源分配的开销。该方案主要是通过联合优化功率和子载波块的分配,从而最大化系统的吞吐量。利用仿真,我们首先确定了在不影响系统性能的情况下,单个子载波块中包含的连续子载波的个数,进而通过与传统方案进行比较,验证了所提方案的优越性。最后,本文给出了一种密集多小区网络中的波束成形设计方案。在考虑信道估计误差的情况下,该方法在保证相邻小区中较大的干扰出现的概率小于某一阈值的前提下,最大化每个小区中的有用信号的功率。同时,为了降低波束成形矩阵设计的复杂度,我们提出了一种低复杂度的分布式优化算法。仿真结果验证了所提方案的性能。
【关键词】：密集多小区 分布式 资源分配 波束成形
【学位授予单位】：北京理工大学
【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
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 下一代移动通信概述10-12
• 1.2 超密集网络12-13
• 1.3 分布式优化算法概述13-14
• 1.4 论文来源和论文结构14-16
• 1.4.1 课题背景14
• 1.4.2 选题意义14-15
• 1.4.3 内容安排15-16
• 第2章 优化算法导论16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 凸优化理论16-20
• 2.2.1 凸函数基本概念和性质16-18
• 2.2.2 凸优化问题18-20
• 2.2.3 拉格朗日函数20
• 2.3 最优条件20-21
• 2.4 最优条件分解（OCD）算法21-25
• 2.4.1 算法的由来：修正的拉格朗日松弛21-23
• 2.4.2 问题结构23-25
• 2.5 小结25-26
• 第3章 密集多小区网络中的资源分配算法研究26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 系统模型26-29
• 3.3 分布式的资源分配方案29-33
• 3.3.1 基于最优条件分解的功率分配29-32
• 3.3.2 子载波分配32-33
• 3.4 仿真结果与分析33-36
• 3.5 小结36-37
• 第4章 基于子载波块的分布式资源分配算法的研究37-48
• 4.1 引言37-38
• 4.2 系统模型38-40
• 4.3 基于子载波块的资源分配方案40-45
• 4.3.1 功率分配算法40-43
• 4.3.2 子载波块的分配43-45
• 4.4 仿真结果与分析45-47
• 4.5 小结47-48
• 第5章 基于干扰泄露概率的分布式波束成形算法的研究48-59
• 5.1 引言48
• 5.2 系统模型48-50
• 5.3 分布式波束成形算法50-55
• 5.4 仿真结果与分析55-57
• 5.5 小结57-59
• 第6章 总结和展望59-61
• 参考文献61-66
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单66-67
• 致谢67

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本文编号：598944