移动式基站网络资源分配方法研究

摘要

在一些特定应用中，当工作区域缺少先期部署的通信网络，或者已有通信网络受到严重损坏时，为了让该区域的用户获得必要的通信服务，需要部署一种能够快速进入，快速安装，并且可以根据工作进程实时推进覆盖范围的通信网络。由于难以进行详细的事前规划和优化，通信接入点的位置选择也受到实际条件的限制，要求网络拓扑结构有充分的动态调整能力。在这类不断增长的需求推动下，安装在移动平台上的移动式基站日渐受到关注。本文从移动式基站网络的研究背景上引出了移动式基站的概念和分类，并介绍了典型的应用案例。由于该领域起步较晚，目前依然存在很多尚待研究的技术问题。在这其中，一个重要的问题是基站的移动性带来的网络的拓扑结构动态且不规则，干扰复杂。因此，如何管理移动式基站网络的频谱资源来协调由于运动带来的基站间的干扰，并进一步提高资源利用率，是一个亟待解决的问题。与此同时，如何兼顾网络的性能指标来设计合理的基站移动策略也是个关键问题。所以，本文从频谱资源分配、移动路径规划二个方面入手，对移动式基站网络的资源分配技术进行了研究。由于移动式基站网络对于鲁棒性的要求很高，因此本文中提出的算法在设计上一直坚持分布式的技术要求。本文的主要工作及其意义包括以下二个方面:
　　提出了一种基于图论的频谱资源块动态分配方法，可以在干扰状况复杂的情况下高效率的使用频谱资源。首先，提出了基于驻留时间的资源分配优先级策略，该策略能够考虑不同的相对运动方向的邻居基站对于某个基站邻居数量的影响;从干扰图的角度出发，提出和比较了二种资源分配策略，并给出了移动式基站的平均邻居个数以及资源利用率的表达式。在上述研究的基础上，提出了一种完整的低复杂度的分布式频谱资源块动态分配算法。仿真结果表明，相对于之前的算法，本文中所提的算法能够提高资源利用率。
　　提出了一种以负载均衡为目标的分布式基站移动路径规划算法。首先，以保证快捷和实用性作为出发点，提出了一种基于虚拟力法思想的分布式基站移动路径规划算法，移动式基站通过相互之间的负载差异来决定下一步新的移动位置。然后，理论证明了该分布式算法的收敛性。仿真结果表明，所提的方法具有良好的收敛性，并且相对于基于功率的负载均衡方法更合适于用户分布极其不均匀的场景。

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摘要

图目录

主要缩略语目录

第1章 绪论

1．1 移动式基站网络的研究动机

1．1．1 移动式基站的概念

1．1．2 移动式基站的分类

1．1．3 典型的移动式基站网络

1．2 技术上的挑战和研究进展

1．2．1 移动式基站网络的主要技术问题

1．2．2 移动式基站网络的研究现状

1．3 论文的主要内容与组织结构

1．3．1 论文的主要内容

1．3．2 论文的组织结构

第2章 移动式基站网络频谱资源块动态分配技术

2．1 引言

2．2 系统模型与问题描述

2．2．1 系统模型

2．2．2 问题描述

2．2．3 本章中采用的符号说明

2．3 频谱资源块动态分配方案

2．3．1 移动式基站网络资源分配的优先级策略

2．3．2 基于图论的分配策略

2．3．3 资源分配方案

2．4 基于过滤泊松过程的移动式基站网络性能分析

2．4．1 平均邻居个数

2．4．2 归一化的资源利用率

2．5 仿真与性能评估

2．5．1 仿真场景

2．5．2 仿真结果

2．6 本章小结

第3章 基于负载均衡的基站移动路径规划方法

3．1 引言

3．2 系统模型与问题定义

3．2．1 系统模型

3．2．2 问题定义

3．3 基站移动路径规划

3．3．1 分布式路径规划算法

3．3．2 分布式算法收敛性分析

3．4 仿真与性能评估

3．4．1 仿真场景

3．4．2 仿真结果

3．5 本章小结

第4章 总结与展望

4．1 工作总结

4．2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究经历与研究成果