异构网络环境资源管理算法的研究

发布时间：2017-03-21 08:08

  本文关键词：异构网络环境资源管理算法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线通信技术的迅猛发展,构成了多无线接入的异构网络环境。无线资源管理是实现网络资源优化和保障用户服务质量(Quality of Service,QoS)的关键技术。本学位论文深入研究异构网络环境下的无线资源管理算法,主要包括：Cellular/WLAN融合网络中基于优先级的动态负载传递算法、基于多门限预留机制的自适应带宽分配算法、基于传输速率自适应的动态带宽分配算法、基于预置门限跨层切换的同频干扰抵消算法和基于联合信道和功率分配的同频干扰抑制算法。论文的主要研究工作如下：1.针对Cellular和无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)融合网络中的资源重配置问题,提出一种基于优先级的动态负载传递(Priority-based Dynamic Load Transferring,PDLT)算法。当蜂窝网络或WLAN中无可用带宽资源时,该算法能够将重叠覆盖区域中新的语音或者数据呼叫传递到尚有带宽资源的网络；动态计算网络带宽资源占用情况,根据设定的门限值将正在进行的语音或数据呼叫切换到带宽资源宽裕的网络,平衡网络中的语音／数据呼叫数目。数值分析和系统仿真结果表明,PDLT算法能有效地提高整个网络中的业务接入量,减小新呼叫的阻塞概率,增加数据吞吐量并降低服务的响应时间。2.针对异构融合网络中的具有用户QoS保证的自适应带宽分配问题,提出一种基于多门限预留机制的自适应带宽分配算法。该算法采用多宿主传输机制,通过预设各个网络中不同业务的带宽分配门限,并基于各个网络中不同业务和用户的带宽分配矩阵,根据业务支持的传输速率等级需求和网络状态的变化,将自适应带宽分配问题转化为一个动态优化问题并采用迭代方法来求解,在带宽预留门限和网络容量的约束下实现网络吞吐量的最大化。数值仿真结果显示,所提算法能够支持满足QoS需求的传输速率等级,减小新用户接入异构网络的阻塞概率,提高平均用户接入率并增大网络吞吐量。3.针对异构融合网络多网络共存场景的动态带宽分配问题,提出一种基于传输速率自适应的动态带宽分配算法。该算法基于所提的传输速率优先级决策模型,在传输速率QoS需求和异构网络容量约束下,通过动态调整不同网络中各个移动终端所支持业务的传输速率来得到最优带宽重分配矩阵,以最大化整个异构网络的效用函数；将自适应带宽重分配问题描述为一个优化问题,采用动态优化的迭代算法自适应调节用户传输速率来最大化网络效用函数。理论分析和数值仿真结果表明,所提算法在给定传输速率且满足用户QoS需求基础上,能够最大化网络的效用函数并减小新呼叫的阻塞概率。4.针对Macro-Femto同频融合网络中的同频干扰抵消问题,提出一种基于预置门限跨层切换的同频干扰抵消算法。该算法基于提出的移动终端小区驻留时间(Time-to-Stay,TTS)预测模型和同频干扰分析模型,采用预置门限跨层切换策略,通过MUE/FUE在Femtocell/Macrocell的小区TTS和FAP/MBS上的接收信号干扰噪声比(Signal-Interference-Noise-Rate,SINR)及预置的TTS和SINR门限分别对MUE/FUE做出跨层切换决策来抵消同频干扰并分析所提算法采用最小功率传输和最优功率传输两种模式下的网络性能。数值仿真结果表明所提算法能够有效地降低网络的中断概率、提高用户的和速率并增大网络容量。5.针对Macro-Femto同频融合网络中基于资源分配的干扰抑制问题,提出一种基于联合信道和功率分配的同频干扰抑制算法。该算法通过对MU进行功率控制并采用跨层切换消除同频跨层干扰,对FUs进行联合信道和功率分配消除同频层内干扰；跨层切换问题是在每一层网络目标中断概率约束下通过优化网络吞吐量实现,而基于联合信道和功率分配的同频干扰抑制问题是在切换MU的目标数据速率和其他MUs以及FUs干扰门限约束下通过优化FUs的和速率实现。理论分析和数值仿真结果表明该算法能够提高FUs的和速率,增大Feotocell的网络容量并可增加Femtocell的部署数目。
【关键词】：异构融合网络 无线资源管理 动态负载传递 自适应带宽分配 同频干扰抵消与抑制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN915.07
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 缩略语12-14
• 第1章 绪论14-24
• 1.1 论文课题研究背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-20
• 1.3 论文研究内容20-22
• 1.4 论文章节安排22-24
• 第2章 Cellular/WLAN融合网络中基于优先级的动态负载传递算法24-42
• 2.1 引言24-25
• 2.2 网络模型25-27
• 2.3 基于优先级的动态负载传递算法27-31
• 2.3.1 优先级模型27-29
• 2.3.2 算法描述29-31
• 2.4 性能建模及分析31-35
• 2.4.1 二维马尔科夫模型31-32
• 2.4.2 PDLT算法性能指标32-33
• 2.4.3 PDLT算法性能分析33-35
• 2.5 系统仿真及其讨论35-40
• 2.5.1 系统仿真环境35-36
• 2.5.2 仿真结果及其分析36-40
• 2.6 本章小结40-42
• 第3章 基于多门限预留机制的自适应带宽分配算法42-58
• 3.1 引言42-44
• 3.2 系统模型44-45
• 3.3 算法描述45-52
• 3.3.1 业务带宽分配矩阵和用户带宽分配矩阵45-48
• 3.3.2 动态优化问题描述48-49
• 3.3.3 自适应带宽分配过程49-52
• 3.4 仿真结果及其分析52-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 基于传输速率自适应的动态带宽分配算法58-70
• 4.1 引言58-59
• 4.2 系统模型59-60
• 4.3 基于传输速率自适应的动态带宽分配算法60-65
• 4.3.1 基于传输速率的优先级决策模型60-61
• 4.3.2 带宽分配问题描述61-63
• 4.3.3 动态优化的迭代算法63-65
• 4.4 仿真及其讨论65-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第5章 基于预置门限跨层切换的同频干扰抵消算法70-94
• 5.1 引言70-71
• 5.2 同频干扰切换场景71-72
• 5.3 小区驻留时间预测模型72-74
• 5.4 基于预置门限跨层切换的同频干扰抵消算法74-77
• 5.4.1 SINR和TTS预置门限75-76
• 5.4.2 算法描述76-77
• 5.5 同频干扰分析和SINR计算77-81
• 5.5.1 同频干扰分析78-81
• 5.5.2 (SINR)_(FAP)和(SINR)_(MES)的计算81
• 5.6 基于预置门限跨层切换的同频干扰抵消算法性能分析81-87
• 5.6.1 最小功率传输模式算法性能81-83
• 5.6.2 最优功率传输模式算法性能83-87
• 5.7 数值结果与性能分析87-92
• 5.8 本章小结92-94
• 第6章 基于联合信道和功率分配的同频干扰抑制算法94-106
• 6.1 引言94-96
• 6.2 Macro-Femto网络模型和同频干扰分析模型96-97
• 6.3 基于分布式干扰估计的跨层切换优化97-99
• 6.4 基于联合信道和功率分配的同频干扰抑制算法99-102
• 6.5 数值仿真及其讨论102-104
• 6.6 本章小结104-106
• 第7章 总结与展望106-110
• 7.1 主要研究成果106-107
• 7.2 有待进一步研究的问题107-110
• 致谢110-112
• 参考文献112-122
• 攻读博士学位期间的主要成果122-124
• 1. 发表学术论文122-123
• 2. 申请发明专利123
• 3. 起草标准提案123-124
• 4. 参加科研项目124

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本文编号：259309