【摘要】：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,用戶對高速數(shù)據(jù)流量的要求日益增高,頻譜資源成為影響通信發(fā)展的一個關(guān)鍵性因素。因此,頻譜資源的合理分配至關(guān)重要。各種頻譜分配技術(shù)受到廣泛研究,其中動態(tài)頻譜資源管理作為研究熱點(diǎn)。毫微微蜂窩(Femtocell)支持更高的數(shù)據(jù)速率,在宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)和毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,如何利用空閑信道的頻譜資源是研究的方向之一。本文分析了頻譜分配算法與圖論的關(guān)系,將圖論的著色理論有效運(yùn)用到OFDMA下行鏈路的頻譜資源分配中,為了降低毫微微蜂窩之間的同層干擾,對Femtocell基站形成的無向干擾拓?fù)鋱D,進(jìn)行著色分簇。在正交頻分多址接入技術(shù)的Femtocell網(wǎng)絡(luò)中,給出了宏蜂窩和Femtocell雙層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),研究了基于約束性遺傳算法的頻譜資源分配方案。如何對頻譜資源分配過程進(jìn)行建模進(jìn)行了深入的分析以及根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量等級合理分配頻譜資源,提出了兩種適用于Femtocell網(wǎng)絡(luò)的頻譜分配策略�；贠FDMA的Femtocell網(wǎng)絡(luò)中,根據(jù)基站中用戶數(shù)目的差異,提出了基于用戶數(shù)目的頻譜資源分配方案,根據(jù)基站中用戶數(shù)目的不同,建立目標(biāo)函數(shù),運(yùn)用約束性遺傳算法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)頻譜資源分配。利用遺傳算法不斷更新迭代種群,逐步接近最優(yōu)解,實(shí)現(xiàn)頻譜資源的合理分配。MATALB仿真結(jié)果表明:每個基站分配的頻帶資源基本隨用戶數(shù)的變化而變化。在滿足公平性的前提下,提高用戶體驗(yàn)的同時,避免了頻譜資源的浪費(fèi)。在基站中用戶數(shù)目差異性的基礎(chǔ)上,提出了基于用戶需求的自適應(yīng)頻譜資源分配方案。對基站中每個用戶的業(yè)務(wù)類型進(jìn)行量化并建立目標(biāo)函數(shù)。MATALB仿真結(jié)果表明:每個基站所分配的帶寬基本隨基站中用戶需求的變化而變化,基于用戶需求的頻譜資源分配方案與基于用戶數(shù)目的頻譜資源分配方案相比,公平性得到進(jìn)一步提升,更進(jìn)一步地提高了用戶體驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了頻譜資源的高效利用�；贠FDMA的Femtocell網(wǎng)絡(luò)中,深入學(xué)習(xí)了混合式頻譜接入方案。由于Femtocell基站密集部署,在OFDMA下行鏈路的傳輸過程中,存在著同層干擾和跨層干擾。本文在充分考慮同層干擾和跨層干擾的情況下,運(yùn)用圖論著色理論減少鄰近毫微微蜂窩基站之間的干擾。仿真結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)效用和網(wǎng)絡(luò)吞吐量均有所提升。本文提出的資源分配算法,可以有效提高用戶服務(wù)質(zhì)量,改善頻譜利用率并使得公平性得到改善,在毫微微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)頻譜資源的合理分配具有現(xiàn)實(shí)意義。
[Abstract]:With the rapid development of information technology, the demand of users for high-speed data flow is increasing day by day. Spectrum resources become a key factor affecting the development of communications. Therefore, the rational allocation of spectrum resources is very important. A variety of spectrum allocation techniques have been widely studied, among which dynamic spectrum resource management is a research hotspot. Femto cellular (Femtocell) supports higher data rate. In macrocellular networks and femto cellular networks, how to utilize spectrum resources of free channels is one of the research directions. In this paper, the relationship between spectrum allocation algorithm and graph theory is analyzed. The coloring theory of graph theory is effectively applied to the spectrum resource allocation of OFDMA downlink. In order to reduce the same layer interference between femto cells, the undirected interference topology graph formed by Femtocell base station is obtained. Coloring clustering. In the Femtocell network based on orthogonal frequency division multiple access (OFDMA), the macrocellular and Femtocell double layer network architecture is presented, and the spectrum resource allocation scheme based on constrained genetic algorithm is studied. Based on the analysis of the modeling of spectrum resource allocation and the rational allocation of spectrum resources according to the quality of service (QoS) of the network, two kinds of spectrum allocation strategies for Femtocell networks are proposed. In the Femtocell network based on OFDMA, according to the difference of the number of users in the base station, a spectrum resource allocation scheme based on the number of users is proposed, and the objective function is established according to the difference of the number of users in the base station. Adaptive spectrum resource allocation is realized by constrained genetic algorithm. The genetic algorithm is used to update the iterative population and approach the optimal solution step by step to realize the rational allocation of spectrum resources. The MATALB simulation results show that the frequency band resources allocated by each base station basically vary with the number of users. On the premise of fairness, the user experience is improved and the waste of spectrum resources is avoided. Based on the difference of the number of users in a base station, an adaptive spectrum resource allocation scheme based on user requirements is proposed. The MATALB simulation results show that the bandwidth allocated by each base station basically changes with the change of the user's requirements in the base station. Compared with the spectrum resource allocation scheme based on the number of users the fairness of the spectrum resource allocation scheme based on user needs is further improved the user experience is further improved and the efficient utilization of spectrum resources is realized. In the Femtocell network based on OFDMA, the hybrid spectrum access scheme is studied in depth. Due to the intensive deployment of Femtocell base stations, there are interlayer interference and interlayer interference in the transmission of OFDMA downlink. In this paper, we use graph coloring theory to reduce interference between adjacent femto cellular base stations by fully considering the same layer interference and cross layer interference. Simulation results show that both network utility and network throughput are improved. The resource allocation algorithm proposed in this paper can effectively improve the quality of service of users, improve spectrum efficiency and improve fairness. It is of practical significance to achieve a reasonable allocation of spectrum resources in femto cellular networks.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2281266