【摘要】：無線通信業(yè)務(wù)需求在室內(nèi)的迅猛增長,促成了 Macro-Femto組成的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),無線資源管理是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化和保障用戶服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)的關(guān)鍵技術(shù)。本學位論文著重研究宏蜂窩-毫微微蜂窩(Macro-Femto)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的資源管理算法,主要包括:密集Macro-Femto和移動熱點融合網(wǎng)絡(luò)中基于長期穩(wěn)定的切換決策算法,基于中繼節(jié)點輔助的毫微微蜂窩(Femtocell)混合傳輸與接入算法,基于斯坦伯格(Stackelberg)博弈理論的多用戶多Femtocell網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)混合接入控制算法和基于比例公平算法的Macro-Femto異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中多業(yè)務(wù)資源管理算法等。論文的主要研究工作如下:1.針對密集Macro-Femto融合網(wǎng)絡(luò),提出一種基于長期穩(wěn)定的切換(Long-Term-based Handover Decision,LTHD)決策算法。該算法由切換角(Angle of Handover,AHO)和逗留時間(Time-to-Stay,TTS)兩種參數(shù)聯(lián)合進行切換判決,從而有效減小冗余切換次數(shù)。為了解決切換用戶面臨大量候選基站(Candidate Base Stations,CBSs)從而使切換算法計算復(fù)雜度增大的問題,所提算法中的AHO參數(shù)用于降低CBSs集合的維度,進而有效降低切換決策計算復(fù)雜度;對于固定基站和移動基站兩種基站模型,分別提出了相應(yīng)對的TTS參數(shù),從而使切換用戶決策切入到其擁有最長期TTS的CBS中并將其作為服務(wù)基站。仿真結(jié)果表明,所提的LTHD算法能有效地降低密集Macro-Femto和移動熱點融合網(wǎng)絡(luò)中的冗余切換次數(shù)。2.針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合環(huán)境,提出一種基于中繼節(jié)點輔助的Femtocell混合接入控制算法,從而為Femtocell網(wǎng)絡(luò)相鄰用戶(Neighboring Users,NUEs)提供較好的性能支持。該算法采用將中繼節(jié)點部署在網(wǎng)絡(luò)外圍的架構(gòu),通過中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify-and-Forward,AF)或直傳鏈路的傳播方式對NUE進行數(shù)據(jù)傳輸,并設(shè)置Femtocell用戶(Femtocell User,FUE)的數(shù)據(jù)傳輸速率門限值、宏蜂窩用戶(Macrocell User,MUE)的跨層同頻干擾容忍門限值以及Femtocell基站(Femtocell Base Station,FBS)下行總功率受限為約束,將上述資源分配問題建模成最優(yōu)化問題,通過采用對偶分解算法進行求解,并將直傳與中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)模式相結(jié)合,從而適用于多用戶多基站環(huán)境下Femtocell混合接入。仿真結(jié)果表明,所提算法不僅能夠?qū)UE的數(shù)據(jù)傳輸速率進行保護,還能有效降低對MUE的跨層同頻干擾,而且動態(tài)、靈活地改變NUE的接入模式,較大幅度地提高NUE的系統(tǒng)性能。3.針對多用戶和多Femtocell網(wǎng)絡(luò)場景,提出一種基于Stackelberg博弈理論的動態(tài)混合接入控制算法。在該網(wǎng)絡(luò)場景中,多個Femtocell注冊用戶(Femtocell Registered User,FRU)和 Femtocell 非注冊用戶(Femtocell Unregistered User,FURU)共同存在于Femtocell網(wǎng)絡(luò)中。首先,FBS無償提供資源給FRUs以滿足其一定的數(shù)據(jù)速率需求;然后,FBS通過售賣和競價的方式將基站的剩余資源賣給FURUs,以獲取一定的經(jīng)濟補償。基于FBS和FURUs間的非合作博弈機制的Stackelberg理論,可以得到一種Femtocell網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)混合接入控制算法。仿真結(jié)果表明,所提的Femtocell網(wǎng)絡(luò)動態(tài)混合接入控制算法不僅能夠保護FRUs的數(shù)據(jù)傳輸速率,而且能夠根據(jù)FRUs的QoS和FURUs的信道增益等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)動態(tài)地調(diào)整可接入Femtocell網(wǎng)絡(luò)的FURUs集合。4.針對Femtocell網(wǎng)絡(luò)中多種業(yè)務(wù)(固定速率和可變速率業(yè)務(wù))環(huán)境下如何公平分配FBS資源的問題,提出一種基于比例公平算法的Macro-Femto異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配算法。該算法以基于比例公平法則的可變速率用戶的吞吐量為優(yōu)化目標,并以每個FUE的數(shù)據(jù)傳輸速率、FBS的下行傳輸總功率和MUE的跨層同頻干擾門限值為約束組成優(yōu)化問題。在上述資源分配最優(yōu)化問題為凸優(yōu)化問題的基礎(chǔ)上,本文采用對偶分解算法進行求解。仿真結(jié)果表明,提出的算法在保證不同用戶最低數(shù)據(jù)速率的同時,不僅能夠有效地公平分配資源給可變速率用戶,而且降低NUE受到來自FBS的跨層同頻干擾。
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【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.5

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7 李R，

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