基于擴展對偶理論的無線網(wǎng)絡資源分配問題研究.pdf

1、正交頻分復用(Orthogonal Frequency Devision Multiplex,OFDM)技術具有頻譜效率高、抗多徑衰落等特點,是新一代移動通信系統(tǒng)的核心技術之一。在OFDM系統(tǒng)中,功率分配和子載波分配是其資源分配的關鍵問題,子載波分配一般對應一個離散問題,因此,OFDM系統(tǒng)資源分配問題實質上為一個混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題(MINLP)。目前針對MINLP問題的研究相對較少,缺乏一種統(tǒng)一有效的方法,本文提出了一種求解該類問題

2、的通用方法。
　　 無線Mesh網(wǎng)絡(wireless mesh network,WMN)集Ad Hoc、WLAN和無線寬帶接入網(wǎng)(Wireless Broadband Access Network,WBAN)三種網(wǎng)絡技術的特點于一身,是未來無線城域網(wǎng)(WMAN)核心網(wǎng)最理想的組網(wǎng)形式之一,極有可能挑戰(zhàn)3G網(wǎng)絡技術,是構建B3G/4G網(wǎng)絡的潛在技術之一。在無線Mesh網(wǎng)絡資源分配的研究中,時間一直是個被忽視的因素,本文研究了典型

3、Mesh網(wǎng)絡場景下加入時間分配的資源優(yōu)化方法。
　　 本文研究的主要內容和創(chuàng)新點主要包括以下幾點:
　　 一、對非線性規(guī)劃(NLP)問題引入改進的參數(shù)型拉格朗日函數(shù),并以此為基礎闡述了擴展對偶理論和相關算法,設計實現(xiàn)了求解NLP問題的擴展對偶算法,繼而結合退火算法對該算法進行改進,提出能求解MINLP問題的擴展對偶算法-EDS算法。最后針對實例仿真,驗證算法的收斂性和優(yōu)越性。
　　 二、構造了蜂窩OFDMA系統(tǒng)功

4、率分配模型,優(yōu)化目標為滿足基站功率限制和子載波分配限制的網(wǎng)絡的效用最大化。該模型包含功率和子載波兩種資源的分配,是一個MINLP問題,通過模型轉化得到了等價的連續(xù)型NLP問題模型。通過擴展對偶拉格朗日函數(shù),得到MINLP問題模型的擴展對偶問題,并結合功率約束和子載波分配約束條件提出了基于擴展對偶理論的懲罰因子更新機制。最后通過Matlab仿真檢驗算法的收斂性,并和遺傳算法(GA)求解NLP問題模型的結果比較,驗證本文所提方法的有效性。<