本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中無線資源管理算法研究

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【摘要】：本文采用具有認(rèn)知功能的小蜂窩網(wǎng)絡(luò)和大規(guī)模天線技術(shù)來提高系統(tǒng)吞吐量、能量效率和服務(wù)用戶數(shù)�？偨Y(jié)了5G的發(fā)展愿景及對(duì)應(yīng)關(guān)鍵技術(shù),分析了小蜂窩網(wǎng)絡(luò)在未來無線通信系統(tǒng)中所承擔(dān)的重要作用和面臨的挑戰(zhàn),并給出了對(duì)應(yīng)的解決思路,及超密集組網(wǎng)的認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)與宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存時(shí)上／下行通信所面臨問題的對(duì)應(yīng)解決方案,研究了大規(guī)模多用戶多天線系統(tǒng)下的功率增益性能。對(duì)認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)框架下的頻譜分配、功率控制、基站選擇和用戶切換等無線資源管理問題進(jìn)行了研究。首先,在滿足干擾溫度限制下,根據(jù)新型的頻帶可重疊的通用干擾因子,從最小化系統(tǒng)總干擾水平的角度將頻譜資源的動(dòng)態(tài)分配過程建模為位勢(shì)博弈模型,證明了NE解的存在性和唯一性。其次,在分布式結(jié)構(gòu)下提出了以用戶為中心的上行頻譜資源和小蜂窩基站以及功率的聯(lián)合分配模型。將頻譜資源和小蜂窩基站的聯(lián)合選擇過程建模為以用戶為中心的位勢(shì)博弈模型,又分別從最大化容量和最大化能量效率兩個(gè)角度將功率分配過程建模為非合作博弈模型,推導(dǎo)出了能夠使系統(tǒng)全局最優(yōu)的代價(jià)因子。在求解最大化能量效率的非凸最優(yōu)功率分配問題時(shí),推導(dǎo)出了等價(jià)的易于求解的最優(yōu)化表達(dá)式,并提出了簡化的迭代運(yùn)算算法。第三,提出了以小蜂窩基站為博弈參與者的下行頻譜資源塊和功率的聯(lián)合分配模型,并分別從開放式接入和引入對(duì)主用戶的干擾溫度限制兩個(gè)角度將資源分配過程建模為非合作博弈模型。通過對(duì)非凸最優(yōu)能量效率函數(shù)最大化問題的等價(jià)代換,將主博弈重新建模為便于獨(dú)立求解發(fā)射功率的等價(jià)子博弈。為保障頻譜資源塊分配算法的收斂性能,提出了一種具有有限反饋信息的中心式分配模型。將具有耦合限制的子博奔效用函數(shù)最大化過程轉(zhuǎn)化為變分不等式形式,證明了均衡解的存在性和唯一性。最后,在大規(guī)模多用戶多天線系統(tǒng)下,研究了滿足最小比特率和最大功率限制的自適應(yīng)迫零功率分配算法。基于等效信道增益的統(tǒng)計(jì)特性,給出了最小化單用戶平均傳輸功率的閉式表達(dá)式,并推導(dǎo)出了完美信道估計(jì)和帶誤差估計(jì)兩種情形下的功率增益表達(dá)式。
【關(guān)鍵詞】：認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò) 資源分配 頻譜效率 能量效率 納什均衡
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.53
【目錄】：

• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-32
• 1.1 課題研究背景12-18
• 1.1.1 5G愿景與需求12-16
• 1.1.2 小蜂窩網(wǎng)絡(luò)與5G16-18
• 1.2 小蜂窩網(wǎng)絡(luò)在5G中的優(yōu)勢(shì)及挑戰(zhàn)18-22
• 1.2.1 小蜂窩網(wǎng)絡(luò)在5G中的優(yōu)勢(shì)18-20
• 1.2.2 小蜂窩網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)20-22
• 1.3 認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)22-26
• 1.3.1 認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的上行通信23-25
• 1.3.2 認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的下行通信25-26
• 1.4 論文研究綜述26-29
• 1.4.1 基于最大化系統(tǒng)容量的無線資源管理算法26-28
• 1.4.2 基于最大化系統(tǒng)能量效率的無線資源管理算法28-29
• 1.5 論文章節(jié)安排29-32
• 第2章 認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于位勢(shì)博弈的動(dòng)態(tài)頻譜分配算法32-48
• 2.1 引言32-34
• 2.2 系統(tǒng)模型34-36
• 2.3 基于位勢(shì)博弈的動(dòng)態(tài)頻譜分配方案36-40
• 2.4 仿真步驟及性能分析40-47
• 2.4.1 仿真步驟與場(chǎng)景40-42
• 2.4.2 仿真結(jié)果與性能分析42-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 第3章 博弈論框架下認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)的上行動(dòng)態(tài)資源分配算法48-82
• 3.1 引言48-49
• 3.2 系統(tǒng)模型49-51
• 3.3 小蜂窩基站選擇和頻譜分配算法51-52
• 3.4 基于最大化容量的動(dòng)態(tài)資源分配算法52-64
• 3.4.1 仿真結(jié)果與分析56-64
• 3.5 基于最大化能量效率的動(dòng)態(tài)資源分配算法64-80
• 3.5.1 仿真結(jié)果與分析70-80
• 3.6 本章小結(jié)80-82
• 第4章 認(rèn)知小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于能量效率的下行動(dòng)態(tài)資源分配算法82-132
• 4.1 引言82-84
• 4.2 系統(tǒng)模型84-87
• 4.3 基于開放式接入模式的下行能效資源分配算法87-108
• 4.3.1 動(dòng)態(tài)頻譜資源塊分配93-94
• 4.3.2 功率分配94-97
• 4.3.3 仿真結(jié)果與分析97-108
• 4.4 基于干擾溫度限制的下行能效資源分配算法108-129
• 4.4.1 效用函數(shù)等價(jià)變換109-113
• 4.4.2 動(dòng)態(tài)頻譜資源塊和功率分配算法113-120
• 4.4.3 仿真結(jié)果與分析120-129
• 4.5 本章小結(jié)129-132
• 第5章 大規(guī)模多用戶多天線系統(tǒng)下自適應(yīng)迫零功率分配算法132-142
• 5.1 引言132-133
• 5.2 系統(tǒng)模型133-136
• 5.3 最小化平均總傳輸功率和中斷概率136-138
• 5.4 大規(guī)模多用戶多天線系統(tǒng)的功率增益138-139
• 5.5 仿真結(jié)果與分析139-141
• 5.6 本章小結(jié)141-142
• 第6章 全文總結(jié)與展望142-146
• 6.1 全文總結(jié)142-144
• 6.2 未來工作展望144-146
• 參考文獻(xiàn)146-157
• 附錄 縮略語157-161
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文161
• 作為研究主力參與導(dǎo)師主持的科研項(xiàng)目161-162
• 致謝162-163
• 作者簡介163

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本文編號(hào)：805188