發(fā)布時間：2017-03-30 08:00

  本文關(guān)鍵詞：異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中多維資源優(yōu)化策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的信息通信服務(wù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)速率需求,有效減少覆蓋盲區(qū),無線網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出異構(gòu)化趨勢。然而,異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在滿足信號覆蓋的同時,也會帶來新的網(wǎng)間干擾、新的能耗、新的網(wǎng)絡(luò)安全風險等一系列問題,因此,如何合理有效的配置異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源、節(jié)能和確保網(wǎng)絡(luò)安全己成為無線網(wǎng)絡(luò)中亟待解決的問題。本文基于現(xiàn)有的研究成果對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的多維資源優(yōu)化策略進行了深入研究。在異構(gòu)雙層Femtocell網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)等方面,提出了基于QoS保障的干擾抑制多維資源優(yōu)化策略、基于超模博弈的節(jié)能通信多維資源優(yōu)化策略和基于可靠性和公平性的多維資源優(yōu)化策略,以及基于安全滿意度的多維資源優(yōu)化策略,具體成果如下：1、針對異構(gòu)Femtocell網(wǎng)絡(luò)中的同頻干擾問題,提出了一種基于QoS保障的干擾抑制多維資源優(yōu)化策略。首先,運用區(qū)間協(xié)作技術(shù)和定價機制,構(gòu)建基于定價因子的多維資源優(yōu)化模型。其次,依據(jù)多用戶多業(yè)務(wù)的差異化QoS需求和勢博弈理論,在聯(lián)合考慮子信道、功率、信令等多維資源的條件下,解析出了含有定價參數(shù)的勢函數(shù),證明了納什均衡的存在及唯一性,降低了求解復雜度,增強了模型的擴展性。最后,分別采用門限限制法、容量最大化法、改進的梯度投影和雅克比迭代法等方法對模型進行了優(yōu)化求解。仿真表明,該策略在保障用戶差異化QoS需求的前提下,能夠有效抑制Femtocell同層干擾,降低網(wǎng)絡(luò)信令開銷,并提升Femtocell網(wǎng)絡(luò)的總體吞吐量。2、針對異構(gòu)Femtocell網(wǎng)絡(luò)中的能耗問題,提出了一種基于超模博弈的節(jié)能通信多維資源優(yōu)化策略。首先,綜合考慮用戶的服務(wù)質(zhì)量需求和實際感受及網(wǎng)絡(luò)能耗,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)終端用戶效用模型,并在追求能效最大化的同時,平衡用戶的多業(yè)務(wù)QoS需求。其次,基于非協(xié)作博弈理論和凸定價機制,搭建資源優(yōu)化定價效用函數(shù)模型,通過設(shè)定邊界反饋條件門限來降低網(wǎng)絡(luò)信令資源開銷,以及分析目標效用函數(shù)得到子信道分配與區(qū)間干擾的關(guān)系,提出了最小化區(qū)間干擾的子信道分配策略。最后,通過理論分析,證明了上述非協(xié)作博弈是一個參數(shù)受限的超模博弈,針對目標問題進行分析,找到了帕累托最優(yōu)的功率控制策略。3、針對異構(gòu)單向中繼網(wǎng)絡(luò)中的容量增強問題,提出了一種基于可靠性和公平性的多維資源優(yōu)化策略。首先,以多用戶、多中繼為研究場景,以滿足用戶的大容量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求和提高單向中繼轉(zhuǎn)發(fā)效率為目標,設(shè)計基于端到端的網(wǎng)絡(luò)容量資源優(yōu)化模型。其次,聯(lián)合考慮中繼節(jié)點選擇和子信道分配,并通過分別設(shè)計最大最小化平衡準則和逐個用戶擇優(yōu)機制來保障系統(tǒng)的可靠性和公平性,從而得到最優(yōu)的中繼選擇和子信道分配策略。最后,將功率控制問題映射為一個拉格朗日對偶問題,采用內(nèi)點法找到一個最優(yōu)解。仿真表明,該策略不僅有效提升了中繼網(wǎng)絡(luò)容量,還能保障系統(tǒng)的可靠性和公平性,并提升用戶業(yè)務(wù)體驗。4、針對異構(gòu)雙向中繼網(wǎng)絡(luò)中的安全問題,提出了一種基于安全滿意度的多維資源優(yōu)化策略。首先,在考慮終端用戶對自身通信安全狀況的擔憂基礎(chǔ)上,建立基于用戶SSR的網(wǎng)絡(luò)安全模型。其次,針對用戶多樣化安全性需求,定義不同的安全極限,以保障更高安全級別用戶的安全性需求。與此同時,通過構(gòu)建CDF公平性曲線兼顧考慮安全級別較低用戶的公平性和業(yè)務(wù)體驗。最后,采用粒子群優(yōu)化算法和經(jīng)典的匈牙利算法聯(lián)合優(yōu)化功率、子信道、子信道配對,得到了近最優(yōu)的資源優(yōu)化策略。進一步,為了降低算法復雜度,提出了一種低復雜度的子信道配對策略。所提兩種優(yōu)化策略不僅提升了用戶的安全滿意度,改善了網(wǎng)絡(luò)的安全狀況,而且有針對性的滿足了用戶多樣化的安全性需求。
【關(guān)鍵詞】：多維資源優(yōu)化 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 節(jié)能 干擾抑制 網(wǎng)絡(luò)安全
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-38
• 1.1 課題研究背景12-20
• 1.1.1 移動通信技術(shù)的發(fā)展12-13
• 1.1.2 宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)13-15
• 1.1.3 異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)15-20
• 1.2 資源優(yōu)化的研究內(nèi)容和目標20-25
• 1.3 異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中資源優(yōu)化研究現(xiàn)狀25-31
• 1.3.1 異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)25-27
• 1.3.2 異構(gòu)Femtocell網(wǎng)絡(luò)干擾抑制無線資源優(yōu)化研究現(xiàn)狀27-28
• 1.3.3 異構(gòu)Femtocell網(wǎng)絡(luò)節(jié)能通信無線資源優(yōu)化研究現(xiàn)狀28-29
• 1.3.4 異構(gòu)單向中繼網(wǎng)絡(luò)容量增強資源優(yōu)化研究現(xiàn)狀29-30
• 1.3.5 異構(gòu)雙向中繼網(wǎng)絡(luò)安全通信無線資源優(yōu)化研究現(xiàn)狀30-31
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容與成果31-36
• 1.4.1 異構(gòu)Femtocell網(wǎng)絡(luò)中QoS保障的多維資源優(yōu)化策略研究31-33
• 1.4.2 異構(gòu)Femtocell網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能通信多維資源優(yōu)化策略研究33-34
• 1.4.3 異構(gòu)單向中繼網(wǎng)絡(luò)中多維資源優(yōu)化策略研究34-35
• 1.4.4 異構(gòu)雙向中繼網(wǎng)絡(luò)中多維資源優(yōu)化策略研究35-36
• 1.5 論文創(chuàng)新點和組織結(jié)構(gòu)36-38
• 第二章 異構(gòu)Femtocell網(wǎng)絡(luò)中QoS保障的多維資源優(yōu)化策略研究38-57
• 2.1 系統(tǒng)模型與問題建模39-41
• 2.1.1 系統(tǒng)模型39-40
• 2.1.2 問題建模40-41
• 2.2 勢博弈理論41-47
• 2.2.1 博弈論概述41-44
• 2.2.2 勢博弈的定義和分類44-45
• 2.2.3 勢博弈的相關(guān)定理45-46
• 2.2.4 勢博弈在無線通信中的應(yīng)用46-47
• 2.3 保障QoS的干擾抑制多維資源優(yōu)化策略47-51
• 2.3.1 勢博弈建模和勢函數(shù)47-48
• 2.3.2 信道狀態(tài)反饋信令分析48-50
• 2.3.3 子信道分配和功率優(yōu)化策略50-51
• 2.4 仿真結(jié)果分析51-56
• 2.4.1 仿真模型51-52
• 2.4.2 性能分析52-56
• 2.5 本章小結(jié)56-57
• 第三章 異構(gòu)Femtocell網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能通信多維資源優(yōu)化策略研究57-73
• 3.1 系統(tǒng)模型及問題建模58-61
• 3.1.1 系統(tǒng)模型58-60
• 3.1.2 問題建模60-61
• 3.2 基于超模博弈的節(jié)能通信多維資源優(yōu)化策略61-69
• 3.2.1 博弈框架61-62
• 3.2.2 信道狀態(tài)反饋優(yōu)化62
• 3.2.3 考慮能量有效性的子信道分配算法62-63
• 3.2.4 考慮能量有效性的功率分配策略63-68
• 3.2.5 分布式資源優(yōu)化算法68-69
• 3.3 仿真結(jié)果分析69-72
• 3.3.1 仿真模型69
• 3.3.2 性能分析69-72
• 3.4 本章小結(jié)72-73
• 第四章 異構(gòu)單向中繼網(wǎng)絡(luò)中多維資源優(yōu)化策略研究73-84
• 4.1 系統(tǒng)模型和問題建模74-76
• 4.1.1 系統(tǒng)模型74-75
• 4.1.2 問題建模75-76
• 4.2 基于RAF的多維資源優(yōu)化策略76-80
• 4.2.1 聯(lián)合中繼節(jié)點選擇和子信道分配算法76-77
• 4.2.2 基于拉格朗日對偶分解的功率分配算法77-79
• 4.2.3 基于RAF的資源優(yōu)化算法79-80
• 4.3 仿真結(jié)果分析80-83
• 4.3.1 參數(shù)設(shè)置80-81
• 4.3.2 性能分析81-83
• 4.4 本章小結(jié)83-84
• 第五章 異構(gòu)雙向中繼網(wǎng)絡(luò)中多維資源優(yōu)化策略研究84-103
• 5.1 系統(tǒng)模型和問題建模84-90
• 5.1.1 系統(tǒng)模型84-89
• 5.1.2 問題建模89-90
• 5.2 基于SSR的多維資源優(yōu)化策略90-98
• 5.2.1 粒子群優(yōu)化算法90-92
• 5.2.2 約束型粒子群優(yōu)化算法92-93
• 5.2.3 二進制粒子群優(yōu)化算法93-94
• 5.2.4 基于CPSO的功率分配算法94-95
• 5.2.5 基于B_CPSO的子信道分配算法95-97
• 5.2.6 基于CHA的子信道配對算法97
• 5.2.7 次優(yōu)的子信道配對算法97-98
• 5.3 仿真結(jié)果分析98-102
• 5.3.1 參數(shù)設(shè)置98
• 5.3.2 性能分析98-102
• 5.4 本章小結(jié)102-103
• 第六章 總結(jié)與展望103-106
• 6.1 論文工作總結(jié)103-104
• 6.2 未來工作展望104-106
• 參考文獻106-120
• 縮略詞120-123
• 致謝123-124
• 攻讀學位期間科研及學術(shù)論文情況124-126

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