本文關(guān)鍵詞：綠色無線網(wǎng)絡(luò)資源分配關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：長(zhǎng)期以來,無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)主要聚焦在如何在有限的通信頻帶上提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率以滿足用戶日益增長(zhǎng)的帶寬需求。伴隨無線通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展,巨大的能耗開銷已成為不容忽視的問題。因此,以降低能耗,減少碳排放量為設(shè)計(jì)目標(biāo)的綠色網(wǎng)絡(luò)已成為新一代無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。而作為無線通信網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)之一的無線資源分配技術(shù)勢(shì)必也將在節(jié)能減排方面起到關(guān)鍵性作用。為了提升頻譜效率,諸如正交頻分多址接入,載波聚合,中繼等大量先進(jìn)的通信技術(shù)被無線通信網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)用。而大量新技術(shù)的應(yīng)用使得新一代無線網(wǎng)絡(luò)資源呈現(xiàn)出維度更高,粒度更細(xì)的特性。這既為節(jié)能設(shè)計(jì)提供了可能,同時(shí)也為無線資源分配引入了更多新的、復(fù)雜的約束條件,提出了新的挑戰(zhàn)。不僅如此,能量供給方式的變化,特別采集能量的使用,是無線網(wǎng)絡(luò)資源分配需要面對(duì)的另一個(gè)新課題。隨著能量采集技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)的能源既可以是采用傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電,也可以使用環(huán)境能量(風(fēng)能,太陽能,振動(dòng)能等)。而采集能量的使用將使得未來網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)自給供能,持久運(yùn)行,但與此同時(shí),無線資源分配技術(shù)也必須解決由采集能源而帶來的能量供給的隨機(jī)性問題。綜上,本學(xué)位論文以綠色節(jié)能作為無線網(wǎng)絡(luò)資源分配的優(yōu)化目標(biāo),以多維度無線資源在使用上的相互制約關(guān)系為優(yōu)化約束條件,采用跨層優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法,以非線性規(guī)劃為理論基礎(chǔ),研究綠色無線網(wǎng)絡(luò)資源分配中的若干關(guān)鍵問題。擁有載波聚合能力的OFDMA無線網(wǎng)絡(luò)具有典型的多維度,細(xì)粒度特性,可供分配的資源不僅包括二維時(shí)頻資源塊(RB),發(fā)射功率,還包括分量載波(CC),多維度資源給分配引入了復(fù)雜的約束關(guān)系,這不僅體現(xiàn)在同類型資源的分配上,而且不同類資源的使用也會(huì)存在相互制約。本論文首先研究具有資源高度耦合特點(diǎn)的OFDMA無線網(wǎng)絡(luò)的建模、分析和求解的方法,作為后續(xù)節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。針對(duì)多種載波聚合能力用戶混合接入的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景,本論文以最大化網(wǎng)絡(luò)效用(NUM)為目標(biāo),建立起CC,RB以及功率的聯(lián)合分配模型。區(qū)別于現(xiàn)有研究,本論文提出了一種動(dòng)態(tài)頻譜資源指派與自適應(yīng)功率分配相結(jié)合的算法(JCRPA算法),該算法以迭代的方式運(yùn)行,充分挖掘了系統(tǒng)無線分集增益。而為了減小CC切換帶來的系統(tǒng)開銷,在JCRPA算法的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了CC切換控制機(jī)制。以能效為優(yōu)化目標(biāo)的資源分配技術(shù)是本論文研究的重點(diǎn)。由于能效目標(biāo)函數(shù)不再是凹的,這使得在譜效優(yōu)化中廣泛采用的凸規(guī)劃理論無法直接應(yīng)用于對(duì)能效模型的分析與求解之中。但是,能效目標(biāo)函數(shù)所具有的廣義凹性卻能夠確保優(yōu)化問題的KKT條件是最優(yōu)解的充要條件,這為理論分析能效資源分配問題提供了基礎(chǔ)。然而,現(xiàn)有研究大多著眼于利用KKT條件的必要性去分析和求解問題,而缺乏對(duì)其充分性的利用。本論文則充分利用KKT條件的充分性,提出了能效注水法,該方法通過構(gòu)造滿足KKT條件的決策變量和拉格朗日系數(shù)進(jìn)而獲得閉合最優(yōu)解,為求解最大化能效的OFDMA資源分配問題提供一條新的有效途徑。利用能效注水法,提出了子載波與功率聯(lián)合分配算法(JERA算法),該算法以較小的計(jì)算復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)了通過子載波指派與功率分配的聯(lián)合優(yōu)化,并在滿足用戶最低速率要求的前提下,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)效用的最大化。本論文將OFDMA網(wǎng)絡(luò)無線資源分配模型進(jìn)一步擴(kuò)展到支持中繼轉(zhuǎn)發(fā)的通信系統(tǒng)之中,研究了以能效為優(yōu)化目標(biāo),同時(shí)滿足基站與中繼節(jié)點(diǎn)各自最大發(fā)射功率約束的資源分配問題。該分配模型屬于分式規(guī)劃,而由于能效函數(shù)的廣義凹性,使得這類分式規(guī)劃可以高效求解�；谕箖�(yōu)化與非線性分式規(guī)劃理論,并結(jié)合譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信的特性,本論文設(shè)計(jì)了一種能效優(yōu)先的綠色資源分配(GRA)算法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)子載波通信模式選擇與用戶調(diào)度,以及基站與中繼節(jié)點(diǎn)功率控制。能量采集將深刻影響未來無線通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。而從資源分配的角度分析,首先需要解決的難題是如何使功率分配滿足因使用采集能量而給系統(tǒng)引入的新約束:能量因果約束和電池容量約束。這些約束使得在許多分配模型的求解中行之有效的“注水”功率分配方法不再適用。而由于該問題的KKT條件也具有充分性,所以沿用在能效注水法中所采用的構(gòu)造最優(yōu)解的思路,本論文提出了一種采集能量分配的新方法——能量轉(zhuǎn)移法。該方法通過采用轉(zhuǎn)移能量,首次得到了滿足因果約束的功率分配表達(dá)式,并給出了最優(yōu)轉(zhuǎn)移能量的充分條件。根據(jù)該充分條件,本論文得到了最優(yōu)功率分配所滿足的轉(zhuǎn)移能量方程組,并給出了該方程組解的解析表達(dá)式。將轉(zhuǎn)移能量最優(yōu)條件進(jìn)一步與方程組擴(kuò)展與收縮變換相結(jié)合,本論文提出了構(gòu)造最優(yōu)轉(zhuǎn)移能量線性方程組的方法。并在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了能量轉(zhuǎn)移功率分配(ETPA)算法以較低計(jì)算復(fù)雜度獲得了最優(yōu)功率分配的準(zhǔn)確值。
【關(guān)鍵詞】：無線資源分配 能量采集 能效注水 能量轉(zhuǎn)移
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 縮略詞表15-16
• 第一章 緒論16-32
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 新一代無線網(wǎng)絡(luò)中的多維度資源17-19
• 1.3 能量采集無線通信網(wǎng)絡(luò)19-21
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-27
• 1.4.1 載波聚合OFDMA網(wǎng)絡(luò)無線資源分配21-22
• 1.4.2 基于能效優(yōu)化的OFDMA網(wǎng)絡(luò)無線資源分配22-23
• 1.4.3 中繼網(wǎng)絡(luò)節(jié)能資源分配23-24
• 1.4.4 能量采集無線網(wǎng)絡(luò)資源分配24-27
• 1.5 研究意義與主要研究?jī)?nèi)容27-30
• 1.6 論文結(jié)構(gòu)與內(nèi)容安排30-32
• 第二章 載波聚合OFDMA無線網(wǎng)絡(luò)資源聯(lián)合分配算法研究32-49
• 2.1 引言32-33
• 2.2 系統(tǒng)模型33-35
• 2.3 載波聚合OFDMA無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源分配模型35-38
• 2.4 載波聚合OFDMA無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源分配算法38-44
• 2.4.1 CC和RB的動(dòng)態(tài)分配算法39-41
• 2.4.2 自適應(yīng)功率分配算法41-42
• 2.4.3 JCRPA算法42-43
• 2.4.4 具有CC切換控制的JCRPA算法43-44
• 2.5 性能分析44-48
• 2.6 本章小結(jié)48-49
• 第三章 基于能效注水的OFDMA無線網(wǎng)絡(luò)資源分配算法49-71
• 3.1 引言49-50
• 3.2 系統(tǒng)模型50-51
• 3.3 最優(yōu)能效功率分配51-59
• 3.3.1 能效注水結(jié)構(gòu)52-55
• 3.3.2 具有能效注水結(jié)構(gòu)的功率矢量55-57
• 3.3.3 最優(yōu)能效水位線x*的解析表達(dá)式57-58
• 3.3.4 最優(yōu)能效水位線和最優(yōu)能效58-59
• 3.4 最優(yōu)能效子載波指派59-62
• 3.5 基于能效的聯(lián)合資源分配算法62-65
• 3.6 性能分析65-69
• 3.7 本章小結(jié)69-71
• 第四章 基于能效優(yōu)化的中繼增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)資源分配算法研究71-83
• 4.1 引言71-72
• 4.2 系統(tǒng)模型72-74
• 4.3 綠色資源分配算法74-77
• 4.4 性能分析77-81
• 4.5 本章小結(jié)81-83
• 第五章 基于能量轉(zhuǎn)移的能量采集無線通信系統(tǒng)功率分配算法83-121
• 5.1 引言83-84
• 5.2 系統(tǒng)模型84-86
• 5.3 能量轉(zhuǎn)移法86-111
• 5.3.1 最優(yōu)功率分配的轉(zhuǎn)移能量表達(dá)式86-88
• 5.3.2 轉(zhuǎn)移能量的最優(yōu)性條件88-94
• 5.3.3 轉(zhuǎn)移能量方程組94-99
• 5.3.4 轉(zhuǎn)移能量方程組的擴(kuò)展與收縮99-109
• 5.3.5 最優(yōu)正功率時(shí)隙集合??109-111
• 5.4 基于能量轉(zhuǎn)移的功率分配算法111-113
• 5.5 性能分析113-119
• 5.6 本章小結(jié)119-121
• 第六章 全文總結(jié)121-124
• 6.1 本文貢獻(xiàn)121-122
• 6.2 下一步工作的建議和未來研究方向122-124
• 致謝124-125
• 參考文獻(xiàn)125-134
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的成果134-136

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 曲曉飛,王眾嫭;一種新的多人資源分配理論——多目標(biāo)資源分配的協(xié)商對(duì)策[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1989年04期

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本文編號(hào)：361447