超密集无线网络资源分配若干算法研究

摘要

随着移动互联网兴起和大数据时代的来临，移动数据传输的需求在极速增加。另一方面，绿色通信、低碳生活已经成为可持续发展的必然要求，这给无线通信网络运营和管理带来了越来越大的挑战。为了满足终端用户对高质量、高速率的需求，超密集无线网络是应对此挑战的重要解决方案。在超密集无线网络环境下，传统的资源分配算法已经无法适用于未来网络的发展。如何解决超密集无线网络环境下的资源分配问题，成为未来网络发展的严峻考验。
　　本文在介绍已有的资源分配技术的基础上，主要研究了三个方面的工作：（1）提出一种基于非协作博弈的资源分配算法。该算法将非协作博弈理论应用到超密集无线网络，通过在效用收益中引入非线性惩罚函数来缓解干扰与提高用户公平性，然后证明所提算法的纳什均衡存在与唯一性，并给出了具体详细的非协作博弈分布式算法。仿真结果表明所提算法在提高系统吞吐量、降低发射功率、提高算法收敛概率等方面具有卓越的性能。（2）提出了一种基于干扰协调的能效资源分配算法。该算法研究分簇后的超密集无线网络，借助图论着色原理对簇间与簇内干扰协调，减少网络信令交流。簇内资源由簇头进行分配，在干扰协调的基础上，分别采用最大最小算法和引入阻尼震动与适应度变异改进的粒子群算法对子信道和功率资源进行分配。仿真结果表明该算法可以有效减少能量消耗、提高能量效率及降低网络干扰。（3）设计并实现了超密集无线网络资源管理验证平台，搭建了一个超密集无线网络验证系统。系统由客户端（终端用户）、eNodeB（Evolved Node B）小基站和资源管理平台服务器、数据库组成。该平台针对超密集无线网络中干扰协调、无线资源分配和能量消耗问题，平台实现了全局资源实时监控、eNodeB小基站部署图的展示以及基于干扰协调的动态频谱分配策略和绿色节能休眠策略研发。测试结果表明，资源管理平台能够降低网络干扰、减少系统能耗、有效的进行频谱分配。最后，对本文研究进行了归纳总结，并对未来工作的深入方向和思路进行了展望。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要内容和结构安排

第二章 超密集无线网络资源分配相关技术

2.1超密集无线网络

2.2超密集无线网络资源分配概述

2.3博弈论

2.4本章小结

第三章 超密集无线网络基于非协作博弈的资源分配算法

3.1系统模型

3.2非协作博弈模型

3.3基于非协作博弈的资源分配算法

3.4仿真结果与分析

3.5本章小结

第四章 超密集无线网络基于干扰协调的能效资源分配算法

4.1网络模型

4.2干扰协调

4.3基于干扰协调的资源分配算法

4.4仿真结果与分析

4.5本章小结

第五章 超密集无线网络资源管理验证平台的设计与实现

5.1系统应用与设计

5.2超密集无线网络资源管理验证平台的设计与实现

5.3数据库模块设计与实现

5.4超密集无线网络资源管理平台各功能模块测试

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢