本文關鍵詞：基于能效優(yōu)化異構(gòu)網(wǎng)絡資源分配算法研究

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【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)速率的飛速提升,無線通信技術也經(jīng)歷了從1G技術到4G技術,再到現(xiàn)在已經(jīng)開始著手研究的5G技術的飛躍式的發(fā)展。異構(gòu)網(wǎng)絡就是在通信技術飛速發(fā)展過程中產(chǎn)生的一種可以滿足用戶高速率和多業(yè)務性的網(wǎng)絡融合模式。異構(gòu)網(wǎng)絡融合了多種不同類型的基站,包括宏基站(Macrocell Base Station)、微基站(Microcell Base Station)、微微基站(Picocell Base Station)、毫微微基站(Femtocell Base Station)、中繼基站(Relay Base Station)和射頻單元節(jié)點。Macro/Femtocell作為新一代的異構(gòu)網(wǎng)絡,在用于增加網(wǎng)絡覆蓋量和提高吞吐量以及保證用戶服務需求上有很大的優(yōu)勢,然而大規(guī)模的部署Femtocell會導致功率消耗顯著增加,同時網(wǎng)絡的能量效率也會明顯下降。而且如果不采取有效的節(jié)能方案,能量的消耗會隨著信息通信技術的快速發(fā)展消耗的更加龐大。除此之外,為了提高頻譜利用率,Macro/Femtocell之間通常采用共享頻譜方案,這會導致Macro基站和Femtocell用戶之間的跨層干擾,從而明顯的降低異構(gòu)網(wǎng)絡的性能。因此,為了滿足通信技術綠色節(jié)能的發(fā)展方向,設計一個能夠保證Macro/Femtocell異構(gòu)網(wǎng)絡性能并且節(jié)能的資源分配算法十分重要。本文通過對能量效率模型的研究,提出了基于整個Macro/Femtocell異構(gòu)網(wǎng)絡的能量效率模型。該能量效率模型建立在整個網(wǎng)絡的基礎上,同時考慮了實際的功率模型和跨層干擾的限制,這不僅保證了異構(gòu)網(wǎng)絡的性能,還同時滿足了移動通信節(jié)約能耗的需求。在建立的能量效率模型的基礎上,本文通過對多目標遺傳算法的研究,針對異構(gòu)網(wǎng)絡中子載波分配、功率分配等資源分配中保證異構(gòu)網(wǎng)絡性能、降低網(wǎng)絡能耗、提高網(wǎng)絡能量效率等方面的問題,提出基于能效優(yōu)化的異構(gòu)網(wǎng)絡資源分配算法。該算法以能量效率為優(yōu)化目標,在跨層干擾和功率限制等限制條件下,進行子載波信道和功率的聯(lián)合資源分配。其中,采用多目標遺傳算法中的非支配排序遺傳算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-II)進行優(yōu)化的子載波分配和功率分配方案的求解。本文提出的異構(gòu)網(wǎng)絡資源分配算法以能量效率為目標函數(shù),并引入NSGA-II算法進行子載波和功率的聯(lián)合式資源分配,綜合考慮了影響異構(gòu)網(wǎng)絡性能和能量效率的參數(shù)。仿真結(jié)果表明,本文提出的算法在節(jié)約能耗方面相比于不考慮干擾限制的算法有很大提升,實現(xiàn)了預期的目標。
【關鍵詞】：能量效率 NSGA-II 異構(gòu)網(wǎng)絡 資源分配
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-11
• 1.1.1 課題研究背景8-9
• 1.1.2 課題研究的目的和意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-15
• 1.2.1 Macro-Femtocell兩層網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 節(jié)能資源分配算法研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 異構(gòu)網(wǎng)絡資源分配關鍵技術17-29
• 2.1 FEMTOCELL技術17-22
• 2.1.1 Femtocell概念和特點17-18
• 2.1.2 網(wǎng)絡架構(gòu)18-20
• 2.1.3 接入方式20-21
• 2.1.4 組網(wǎng)方式21-22
• 2.2 OFDMA無線技術理論基礎22-25
• 2.2.1 OFDMA概述22-23
• 2.2.2 OFDMA系統(tǒng)資源分配數(shù)學模型23-25
• 2.3 異構(gòu)網(wǎng)絡下行鏈路資源分配算法25-28
• 2.3.1 基于頻帶資源分配算法25-26
• 2.3.2 基于功率限制資源分配算法26-27
• 2.3.3 頻帶和功率聯(lián)合資源分配算法27
• 2.3.4 算法中存在的問題27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 異構(gòu)網(wǎng)絡干擾分析及能量模型建立29-44
• 3.1 異構(gòu)網(wǎng)絡干擾分析29-32
• 3.1.1 異構(gòu)網(wǎng)絡干擾概述29-30
• 3.1.2 同層干擾分析30-31
• 3.1.3 跨層干擾分析31-32
• 3.2 下行干擾數(shù)學建模及仿真分析32-39
• 3.2.1 系統(tǒng)模型32-33
• 3.2.2 無線傳播模型33-34
• 3.2.3 下行干擾數(shù)學模型推導及仿真分析34-39
• 3.3 基于能量效率模型的聯(lián)合式資源分配算法39-43
• 3.3.1 能量效率分析39-40
• 3.3.2 能量效率優(yōu)化模型40-42
• 3.3.3 聯(lián)合式資源分配算法42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 基于能效優(yōu)化的異構(gòu)網(wǎng)絡資源分配算法設計44-62
• 4.1 遺傳算法方案設計44-46
• 4.2 基于多目標遺傳算法的資源分配方案設計46-53
• 4.2.1 種群初始化46-47
• 4.2.2 適應度函數(shù)47-49
• 4.2.3 種群選擇和復制49-50
• 4.2.4 種群交叉50-52
• 4.2.5 種群變異52-53
• 4.3 算法仿真結(jié)果與性能分析53-61
• 4.3.1 系統(tǒng)模型及仿真參數(shù)設定53-55
• 4.3.2 性能仿真分析55-57
• 4.3.3 基站發(fā)射功率對網(wǎng)絡性能影響57-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果68-70
• 致謝70

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳慶章;組建異構(gòu)網(wǎng)應著重考慮的問題和產(chǎn)品現(xiàn)狀[J];計算機時代;1994年03期

2 汪蕓,顧冠群,謝俊清,兌繼英,孫昌平;異構(gòu)網(wǎng)絡集成方法研究[J];計算機研究與發(fā)展;1997年03期

3 馬義忠;楊紅旗;高彥;専秋峰;;基于移動Agent異構(gòu)網(wǎng)絡管理的分析與設計[J];微計算機信息;2008年33期

4 黃川;鄭寶玉;;多無線電協(xié)作技術與異構(gòu)網(wǎng)絡融合[J];中興通訊技術;2008年03期

5 吳蒙;季麗娜;王X;;無線異構(gòu)網(wǎng)絡的關鍵安全技術[J];中興通訊技術;2008年03期

6 李R，

本文編號：640016