【摘要】：近年來,隨著智能手機(jī)、平板電腦以及其它多媒體移動(dòng)設(shè)備的普及,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大,移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈指數(shù)增長。同時(shí)人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求也越來越高。傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)在頻譜效率以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋等方面受到限制,并不能滿足未來網(wǎng)絡(luò)需求。為了解決這一問題,新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),即分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(Heterogeneous Network, HetNet),逐漸成為研究熱點(diǎn)。該網(wǎng)絡(luò)由宏基站小區(qū)以及部署在宏基站小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的小小區(qū)構(gòu)成,與傳統(tǒng)扁平網(wǎng)絡(luò)相比,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更具層次性。作為宏基站小區(qū)的補(bǔ)充,小小區(qū)中放置不同類型的低功率基站,如微微基站、毫微微基站、中繼等。這些小小區(qū)能夠提升網(wǎng)絡(luò)容量,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分流解決盲區(qū)、熱點(diǎn)、弱覆蓋的問題,使運(yùn)營商以較低代價(jià)為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的無線寬帶語音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 本論文針對(duì)HetNet中的干擾管理、用戶連接以及自組織技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究,提出了相應(yīng)的創(chuàng)新性解決方案,并通過理論分析和計(jì)算機(jī)仿真證明了所提算法的性能。本論文的主要貢獻(xiàn)以及成果主要概括為如下三個(gè)方面： 1)在混合分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中提出了一種基于動(dòng)態(tài)資源分配的干擾管理方案。 首先利用混合式分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),提出基于動(dòng)態(tài)資源分配的干擾管理問題。為了減輕操作管理中心(Operation and Management Entity,OM)的壓力,該問題分為基于子載波分配的干擾粗調(diào)以及基于功率控制的干擾細(xì)調(diào)兩部分。 第二,針對(duì)干擾粗調(diào),考慮不精確信道條件,OM采用離散隨機(jī)逼近算法為所有用戶搜索最優(yōu)子載波集合,從而最小化網(wǎng)絡(luò)總干擾。針對(duì)干擾細(xì)調(diào),低功率基站采用卡萊議價(jià)算法調(diào)整用戶功率,最終優(yōu)化本地收益,該算法將向量?jī)?yōu)化轉(zhuǎn)化為線性優(yōu)化,具有較低算法復(fù)雜度。 最后,在仿真中將離散隨機(jī)逼近算法以及卡萊議價(jià)算法與現(xiàn)有算法相比較,驗(yàn)證了所提干擾管理方案性能的提升。 2)提出了分布式分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)合資源分配的用戶連接方案。 首先,分析分布式分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),描述低功率基站可用資源；通過最小潛在延遲公平函數(shù)推導(dǎo)優(yōu)化目標(biāo),該目標(biāo)能夠保證用戶間公平性,兼顧優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸速率。 第二,建立聯(lián)合資源分配的用戶連接模型。將節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量消耗以及降低小小區(qū)所承受的干擾作為該模型的約束條件。 第三,提出基于三階段搜索算法的用戶連接以及資源分配方案。為實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu),算法包括三個(gè)階段：首先搜索滿足支撐非支配極點(diǎn)的解；其次搜索滿足支撐非極點(diǎn)以及非支撐非支配點(diǎn)的解；最后在前兩個(gè)階段構(gòu)成解的空間中,根據(jù)系統(tǒng)要求從解集中尋找系統(tǒng)最優(yōu)解。 最后,通過仿真驗(yàn)證對(duì)比所提方案以及現(xiàn)有方案的性能。 3)提出了一種自組織分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于多維因素的資源優(yōu)化配置方案。 首先,根據(jù)分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能量效率、傳輸功率消耗以及穩(wěn)定性三個(gè)因素建立分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源自配置模型。資源配置包括用戶連接以及功率值設(shè)置兩部分。 第二,設(shè)計(jì)用戶選擇與功率分配分步執(zhí)行算法,分別對(duì)用戶連接及功率配置相應(yīng)參數(shù)。為進(jìn)一步增強(qiáng)基站的自組織功能,設(shè)計(jì)用戶選擇與功率分配聯(lián)合執(zhí)行方案。該方案通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法分析周圍環(huán)境信息,具有較高的智能性。 最后,通過仿真驗(yàn)證資源自配置策略對(duì)于自組織分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性能的提升
[Abstract]:In recent years, with the popularity of smart phones, tablets and other multimedia mobile devices, the scale of the network is expanding, and the mobile data services are growing exponentially. In order to solve this problem, a new network architecture, Heterogeneous Network (HetNet), has gradually become a research hotspot. The network is composed of macro base station cells and small cells deployed within the coverage of macro base station cells. Compared with the traditional flat network, its topology structure is more hierarchical. These small cells can enhance network capacity and realize network data shunting to solve blind areas, hot spots and weak coverage problems, so that operators can provide users with better wireless broadband voice and data industry at a lower cost. Business.
In this paper, the interference management, user connection and self-organizing technologies in HetNet are studied, and the corresponding innovative solutions are proposed. The performance of the proposed algorithm is proved by theoretical analysis and computer simulation.
1) an interference management scheme based on dynamic resource allocation is proposed in hybrid hierarchical heterogeneous networks.
In order to reduce the pressure of Operations and Management Entity (OM), the problem is divided into two parts: interference coarse tuning based on subcarrier allocation and interference fine tuning based on power control.
Secondly, OM uses discrete stochastic approximation algorithm to search the optimal set of subcarriers for all users to minimize the total network interference. For fine-tuning interference, low-power base stations use Carlyle bargaining algorithm to adjust user power and ultimately optimize local revenue. This algorithm converts vector optimization into line optimization. Property optimization has low algorithm complexity.
Finally, the performance of the proposed jamming management scheme is verified by comparing the discrete stochastic approximation algorithm and Carlyle bargaining algorithm with the existing algorithms.
2) a user connection scheme for joint resource allocation in distributed hierarchical heterogeneous networks is proposed.
Firstly, the characteristics of distributed hierarchical heterogeneous networks are analyzed, and the available resources of low power base stations are described. The optimization objective is derived by the minimum latent delay fairness function, which guarantees fairness between users and optimizes the network transmission rate.
Secondly, a user connection model for joint resource allocation is established. The constraints of the model are energy saving and interference reduction.
Thirdly, a user connection and resource allocation scheme based on three-stage search algorithm is proposed. To achieve Pareto optimization, the algorithm consists of three stages: first, searching solutions satisfying the supporting non-dominant poles; second, searching solutions satisfying the supporting non-dominant poles and the supporting non-dominant points; and finally, in the space where the solutions are formed in the first two stages, the root is found. According to the system requirements, the optimal solution of the system is found from the solution set.
Finally, the performance of the proposed scheme and the existing schemes is verified by simulation.
3) a resource allocation scheme based on multi-dimensional factors in self-organizing hierarchical heterogeneous networks is proposed.
Firstly, a resource self-configuration model of hierarchical heterogeneous networks is established according to three factors: energy efficiency, transmission power consumption and stability. Resource allocation includes two parts: user connection and power value setting.
Secondly, the algorithm of user selection and power allocation is designed step by step, and the corresponding parameters of user connection and power allocation are respectively designed. To further enhance the self-organizing function of the base station, a joint execution scheme of user selection and power allocation is designed.
Finally, the performance of self organizing hierarchical heterogeneous network is verified by simulation.
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.5

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2185645