本文關(guān)鍵詞：基于綠色通信的OFDMA網(wǎng)絡(luò)資源分配算法研究

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【摘要】：智能終端的迅速普及給人類生活帶來了極大便利,然而由于無線通信系統(tǒng)的廣播特性,這也給企業(yè)以及個人用戶數(shù)據(jù)的隱私安全帶來了新的威脅。以往學(xué)者們主要在網(wǎng)絡(luò)高層研究安全性問題,但近年來,物理層安全性研究由于其優(yōu)勢正逐漸成為研究熱點。然而,根據(jù)香農(nóng)信息論,較高的保密需求往往限制著更大的網(wǎng)絡(luò)流量,因此我們需要尋找一種最優(yōu)載波分配方案。在下一代無線網(wǎng)絡(luò)中,多址頻分接入(OFDMA)技術(shù)由于其資源分配的靈活性和頻譜利用的高效性特征,正成為一種較理想的接入方案。與此同時,智能終端高速率傳輸增大了基站的傳輸功耗,對有限的資源供給帶來了很大的挑戰(zhàn)。因此,本文聚焦于如何利用綠色新能源與基站的無線充電技術(shù)來應(yīng)對日益加劇的環(huán)境污染問題和資源不足的瓶頸。綜上,本文主要針對以下三個無線傳輸場景設(shè)計了OFDMA下行鏈路網(wǎng)絡(luò)的跨層資源分配算法:1.基于混合能源供電的基站流量動態(tài)定價及資源分配。為了減少系統(tǒng)的電費開支,本文首先為基站配置了新能源和電網(wǎng)的混合供電系統(tǒng),該系統(tǒng)根據(jù)實時的電力價格以及基站功耗需求進行充放電決策。接著考慮到網(wǎng)絡(luò)盈利系統(tǒng),我們對每位有隨機數(shù)據(jù)傳輸請求的用戶收取動態(tài)的流量費,一方面可以最大化網(wǎng)絡(luò)凈收益,另一方面通過流量控制來達到網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和資源的最優(yōu)分配�；谏鲜鼍W(wǎng)絡(luò)模型,我們設(shè)計了跨層的PCHA算法,并通過嚴謹?shù)睦碚撟C明和基于matlab平臺的仿真驗證了該算法的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性及最優(yōu)性。2.基于新能源供電的中繼選擇及基站流量控制和資源分配。為了改善邊緣地區(qū)用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率,本文構(gòu)建了OFDMA中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)模型,通過為中繼配置新能源充電設(shè)備降低了安裝電力電纜線和電網(wǎng)電費的成本。此外,我們利用了動態(tài)隊列技術(shù)和李雅普諾夫優(yōu)化方法來應(yīng)對復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及較難獲取的統(tǒng)計信息帶來的挑戰(zhàn);設(shè)計了跨層的RCNA在線算法,在分配功率和子載波的同時優(yōu)化中繼選擇,并證明了實際數(shù)據(jù)隊列有確定性的上界,保證了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性,并且算法性能可以通過調(diào)節(jié)控制參數(shù)V無限接近最優(yōu)值。3.基于無線充電技術(shù)的基站模式選擇、時延控制及資源分配。為了解決室內(nèi)用戶無法獲取室外新能源充電的難題,同時提高低數(shù)據(jù)請求下的頻譜利用率,我們在第一部分安全傳輸?shù)腛FDMA網(wǎng)絡(luò)模型基礎(chǔ)上,拓展了基站的工作方式——無線充電模式。然而,基于安全傳輸?shù)臒o線充電模式會給用戶帶來較高的傳輸延遲。因此,我們構(gòu)建了虛擬時延隊列和新穎的李雅普諾夫函數(shù),設(shè)計了跨層DFRA資源調(diào)度算法:當基站的隨機數(shù)據(jù)請求較少,用戶的時延需求較低或者移動終端電量較低時,基站會通過無線電波給用戶終端充電。值得一提的是,該算法將數(shù)據(jù)緩存壓力從實際隊列轉(zhuǎn)移到了傳輸層的虛擬隊列,即網(wǎng)絡(luò)吞吐量與時延上界存在折衷的關(guān)系;但是實際數(shù)據(jù)隊列有即時性的明確上界,并且不受控制參數(shù)V的影響,即當算法吞吐量無限逼近最優(yōu)時不會影響基站處數(shù)據(jù)緩存隊列的長度。
【關(guān)鍵詞】：OFDMA 網(wǎng)絡(luò) 綠色通信 物理層安全 無線充電李雅普諾夫優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 選題背景與研究意義15-17
• 1.2 OFDMA網(wǎng)絡(luò)概述17-22
• 1.2.1 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽的解決方案18-20
• 1.2.2 中繼協(xié)作傳輸技術(shù)20-22
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容與難點22-24
• 1.3.1 研究內(nèi)容22-23
• 1.3.2 研究難點23-24
• 1.4 研究現(xiàn)狀及相關(guān)工作介紹24-26
• 1.5 本文的章節(jié)安排26-27
• 第二章 基于實時電價的保密傳輸流量定價及資源分配27-51
• 2.1 引言27
• 2.2 系統(tǒng)模型27-33
• 2.2.1 安全傳輸下的資源分配模型28-30
• 2.2.2 動態(tài)定價模型30-31
• 2.2.3 能源存儲模型31-33
• 2.2.4 基站功耗模型33
• 2.3 問題描述33-35
• 2.4 基于定價的跨層調(diào)度和混合能源管理算法PCHA35-42
• 2.4.1 基于動態(tài)定價的流量控制算法35-37
• 2.4.2 調(diào)度和資源分配算法37-39
• 2.4.3 基于實時電價的混合能源管理算法39-42
• 2.5 算法性能分析42-46
• 2.6 仿真結(jié)果46-49
• 2.7 本章小結(jié)49-51
• 第三章 基于新能源的OFDMA中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)資源分配51-75
• 3.1 引言51-52
• 3.2 系統(tǒng)模型52-56
• 3.2.1 資源分配模型53-55
• 3.2.2 流量控制模型55
• 3.2.3 能源存儲模型55-56
• 3.3 問題描述56-58
• 3.4 跨層調(diào)度和新能源管理算法RCNA58-64
• 3.4.1 流量控制算法58-59
• 3.4.2 調(diào)度和資源分配算法59-63
• 3.4.3 新能源管理算法63-64
• 3.5 算法性能分析64-70
• 3.6 仿真結(jié)果70-73
• 3.7 本章小結(jié)73-75
• 第四章 基于無線充電的OFDMA網(wǎng)絡(luò)時延控制與資源分配75-99
• 4.1 引言75-76
• 4.2 系統(tǒng)模型76-80
• 4.2.1 安全傳輸下的資源分配模型76-78
• 4.2.2 流量控制模型78
• 4.2.3 時延控制模型78-79
• 4.2.4 用戶能耗模型79-80
• 4.3 問題描述80-81
• 4.4 基于時延的跨層調(diào)度和資源分配算法DFRA81-86
• 4.4.1 傳輸層控制算法82
• 4.4.2 流量控制算法82-83
• 4.4.3 跨層調(diào)度和資源分配算法83-86
• 4.5 算法性能分析86-93
• 4.6 仿真結(jié)果93-96
• 4.7 本章小結(jié)96-99
• 第五章 全文總結(jié)與展望99-101
• 5.1 全文總結(jié)99-100
• 5.2 研究展望100-101
• 參考文獻101-109
• 致謝109-111
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄111-113
• 攻讀學(xué)位期間參與的項目113

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1 胡明;樊曉椏;;一種OFDMA系統(tǒng)降低峰均功率比的設(shè)計與實現(xiàn)[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2008年08期

2 趙其勇;;中繼模式在OFDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年03期

3 王志成;馮輝;;WiMAX OFDMA下行同步原理與仿真[J];廣東通信技術(shù);2010年06期

4 I.Baig,V.Jeoti;;PAPR reduction in mobile WiMAX:A new ZCMT precoded random interleaved OFDMA system[J];Journal of Central South University;2012年04期

5 ;ADAPTIVE RESOURCE ALLOCATION TECHNIQUES IN OFDMA USING CROSS-LAYER ARCHITECTURE[J];Journal of Electronics;2005年06期

6 ;A new access scheme in OFDMA systems[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;2006年03期

7 ;CARRIER FREQUENCY OFFSET ESTIMATION FOR INTERLEAVED OFDMA UPLINK BASED ON SUBSPACE PROCESSING[J];Journal of Electronics(China);2007年04期

8 范達;曹志剛;;Carrier Frequency Offset Compensation for an Interleaved OFDMA Uplink[J];Tsinghua Science and Technology;2008年01期

9 周瑞;鄭建宏;;OFDMA系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)[J];電子測試;2008年05期

10 王俊;康瑞;;交織OFDMA頻偏估計[J];電子測量技術(shù);2008年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳波;沈駿;陳晨;項海格;;基于預(yù)測的OFDMA系統(tǒng)中斷容量的優(yōu)化[A];2009年通信理論與信號處理學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

2 劉泉;;OFDMA-PON下行實現(xiàn)方案設(shè)計及性能分析[A];中國通信學(xué)會信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會2011年年會論文集（下冊）[C];2011年

3 ;Power Allocation Based on Power Efficiency in Uplink OFDMA Systems:A Game Theoretic Approach[A];2008年中國高校通信類院系學(xué)術(shù)研討會論文集（上冊）[C];2009年

4 張昕;葉梧;馮穗力;莊宏成;;基于蟻群算法的OFDMA系統(tǒng)自適應(yīng)資源分配算法[A];2009年通信理論與信號處理學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

5 ;A QoS-Aware Subcarrier Allocation Algorithm with Perfect Channel Information in OFDMA Based Systems[A];第一屆中國高校通信類院系學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

6 邱濤;賀志強;牛凱;田寶玉;;多小區(qū)OFDMA系統(tǒng)下行鏈路的分布式子載波分配[A];2009年通信理論與信號處理學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

7 吳洪濤;;OFDMA系統(tǒng)中一種頻率偏移盲估計算法[A];2008年中國高校通信類院系學(xué)術(shù)研討會論文集（下冊）[C];2009年

8 強劍鋒;張平;;無線OFDMA系統(tǒng)中子載波分配方法對多址干擾的影響[A];2005通信理論與技術(shù)新進展——第十屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

9 關(guān)艷峰;胡愛群;;基于業(yè)務(wù)分集的OFDMA資源調(diào)度方法[A];2007通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十二屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2007年

10 彭天笑;潘嘉;;基于OFDMA的WiMAX系統(tǒng)對多媒體組播廣播業(yè)務(wù)的支持[A];2008年中國通信學(xué)會無線及移動通信委員會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李明春;新一代寬帶無線接入技術(shù) OFDMA[N];人民郵電;2002年

2 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標準 研究所 沈嘉;下一代無線寬帶通信的核心OFDM/OFDMA[N];計算機世界;2006年

3 記者 姚春鴿;長期演進支持TD-SCDMA持續(xù)發(fā)展[N];人民郵電;2007年

4 北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 王志輝;六個關(guān)鍵技術(shù)[N];中國計算機報;2007年

5 信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標準研究所 沈嘉;IEEE 802.20：“準4G”的新競爭者[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2006年

6 CDG執(zhí)行董事佩里·拉法格邋CDG副總裁安仲明博士;CDMA和OFDMA共創(chuàng)融合服務(wù)[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2008年

7 思文;促進FDD和TDD融合發(fā)展[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2013年

8 林輝;3GPP LTE長期演進計劃應(yīng)對未來需求[N];人民郵電;2006年

9 姚春鴿;移動WiMAX發(fā)展步伐加快[N];人民郵電;2007年

10 侯自強;頻率決定WiMAX性能[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳小毛;基于OFDMA的認知無線網(wǎng)絡(luò)資源分配和中繼選擇研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 范達;OFDMA系統(tǒng)中頻率同步技術(shù)的研究[D];清華大學(xué);2009年

3 白鉑;OFDMA資源分配的解析研究[D];清華大學(xué);2010年

4 蘇環(huán);OFDMA系統(tǒng)同步技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2007年

5 陳龍泉;OFDMA-PON的調(diào)制技術(shù)與系統(tǒng)實現(xiàn)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

6 楊麗花;高速移動OFDMA/SC-FDMA傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

7 張昕;基于OFDMA的寬帶無線通信系統(tǒng)資源分配研究[D];華南理工大學(xué);2010年

8 劉暢;OFDMA中繼系統(tǒng)的無線資源管理策略研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

9 夏玉杰;OFDMA無線接入中的測距系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

10 趙清利;多小區(qū)OFDMA系統(tǒng)資源分配算法與信道估計[D];華南理工大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李貝撒;單載波FDMA和OFDMA的峰均功率比的比較研究[D];華中科技大學(xué);2010年

2 張丁月;基于能量效率的OFDMA系統(tǒng)資源分配算法研究[D];南京理工大學(xué);2015年

3 胡齊俊;LTE-A中OFDMA系統(tǒng)的能效資源分配算法研究[D];長安大學(xué);2015年

4 康曉滿;基于OFDMA系統(tǒng)的無線資源優(yōu)化分配研究[D];寧夏大學(xué);2015年

5 黃靖然;OFDMA中繼系統(tǒng)資源分配的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

6 陳曦;OFDMA-PON符號同步技術(shù)研究[D];上海大學(xué);2015年

7 劉廷;LTE下行OFDMA系統(tǒng)的時頻同步算法研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

8 盛曦;基于OFDMA接入技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2014年

9 陳斌;基于OFDMA的多用戶系統(tǒng)資源分配研究[D];寧波大學(xué);2015年

10 楊華;基于OFDMA異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的信道分配研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

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本文編號：1054635