多網(wǎng)共存場景無線資源分配優(yōu)化算法研究.pdf

1、無線通信技術的高速發(fā)展，對人們的日常生活和社會發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響，而每次無線通信技術的突破都是為了滿足用戶對各類通信業(yè)務的需求。在多網(wǎng)共存場景中，無線網(wǎng)絡的資源管理目標是在現(xiàn)有可調(diào)用的無線資源基礎上實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率的傳輸業(yè)務，并提供多種業(yè)務類型和服務質(zhì)量(Quality of Service，QoS)保障。
　　不同無線網(wǎng)絡的共存表示融合場景中包含了不同的網(wǎng)絡架構、不同的接入技術、不同的網(wǎng)絡參數(shù)（如覆蓋范圍、網(wǎng)絡容量、數(shù)據(jù)速率、帶寬

2、、時延等）和不同的運營管理模式。多種網(wǎng)絡共存場景中不可避免各種網(wǎng)絡系統(tǒng)為了爭奪有限資源而產(chǎn)生無線資源緊缺、接入干擾碰撞、QoS無法保障、網(wǎng)絡負載不均衡等資源利用相關問題。為了提高無線資源利用率，合理利用有限資源滿足用戶和系統(tǒng)的多樣需求，本學位論文重點研究多網(wǎng)共存場景無線資源分配優(yōu)化算法，包括:基于藍牙跳頻特點的接入與頻譜分配策略;基于跳頻相關性的多用戶接入策略;基于多用戶QoS和公平性保障的OFDMA-WLAN(Orthogonal F

3、requency Division Multiple Access-Wireless Local AreaNetwork)系統(tǒng)資源分配算法和異構網(wǎng)絡中基于負載平衡的網(wǎng)絡選擇算法。
　　在基于藍牙跳頻特點的接入與頻譜分配策略的研究中，利用藍牙跳頻空洞和跳頻規(guī)律，提出三種頻譜共享方法接入藍牙跳頻空洞，實現(xiàn)認知用戶與藍牙用戶頻譜共享。采用二維Markov鏈對頻譜共享策略進行建模并分析系統(tǒng)性能，通過仿真驗證了基于藍牙跳頻特點的頻譜共享方法

4、能夠降低認知用戶的接入碰撞概率、提高信道利用率并減少頻譜資源浪費。
　　在基于跳頻相關性的多用戶接入策略中，提出了工業(yè)、科學和醫(yī)學(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段基于部分相關性的多用戶接入策略(Partial Relativity based Access Strategy，PRAS)和基于全相關性的多用戶接入策略(Full Relativity based Access Strategy

5、，F(xiàn)RAS)。在第一個方法中跳頻用戶以具有部分相關性的跳頻圖案接入信道，在第二個方法中跳頻用戶以具有全相關性的跳頻圖案接入信道。利用Markov鏈對多用戶接入策略進行建模并分析系統(tǒng)性能，通過仿真驗證兩種方法都可以降低接入碰撞概率并提高頻帶利用率。PRAS的性能與信道分組數(shù)量有關，而FRAS增加了接入用戶的數(shù)量，不僅降低了碰撞概率和阻塞概率，還能提高頻帶利用率和系統(tǒng)吞吐量。
　　在研究基于多用戶QoS和公平性保障的OFDMA-WLA

6、N系統(tǒng)資源分配算法時，給出了OFDMA-WLAN系統(tǒng)下行鏈路資源分配模型，并提出基于多用戶QoS和公平性保障的資源分配算法，將多種QoS需求轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的QoS需求，以最大化公平性驅(qū)動的用戶滿意度為目標分配資源，并利用公平修正因子調(diào)整功率分配。通過仿真比較發(fā)現(xiàn)，具有QoS意識和公平性的資源分配算法不僅能夠保障不同用戶的QoS和公平性，同時也能具有一定的高速傳輸能力。
　　在研究異構網(wǎng)絡融合場景中的網(wǎng)絡選擇算法時，提出基于負載均衡的網(wǎng)

7、絡選擇算法。綜合考慮用戶和網(wǎng)絡雙方的需求、性能和利益，將網(wǎng)絡選擇算法分為用戶優(yōu)先級賦值排序、加權二分圖最優(yōu)匹配和負載均衡重匹配三個過程。通過計算機仿真與其他網(wǎng)絡選擇算法進行了比較，仿真結果表明，提出的算法在保障用戶呼叫QoS和呼叫接入概率的基礎上，進一步動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡負載，能夠?qū)崿F(xiàn)負載均衡的資源分配。
　　本學位論文對以上關鍵技術進行理論分析和計算機仿真，分析和仿真結果表明所提算法能夠在多網(wǎng)共存場景下提高頻帶利用率、減少接入碰撞、保