基于綠色通信的OFDMA網(wǎng)絡(luò)資源分配算法研究.pdf

1、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(gè)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(shì)正逐漸成為研究熱點(diǎn)。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

2、入方案。與此同時(shí)，智能終端高速率傳輸增大了基站的傳輸功耗，對(duì)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(duì)日益加劇的環(huán)境污染問題和資源不足的瓶頸。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于混合能源供電的基站流量動(dòng)態(tài)定價(jià)及資源分配。為了減少系統(tǒng)的電費(fèi)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(shí)時(shí)的電力價(jià)格以及基站功耗需求進(jìn)行充放電決策。接著考慮到網(wǎng)絡(luò)盈利系統(tǒng)，我們對(duì)每位有隨機(jī)

3、數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求的用戶收取動(dòng)態(tài)的流量費(fèi)，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(dá)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?cè)O(shè)計(jì)了跨層的PCHA算法，并通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撟C明和基于matlab平臺(tái)的仿真驗(yàn)證了該算法的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性及最優(yōu)性。⑵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(fèi)的成本

4、。此外，我們利用了動(dòng)態(tài)隊(duì)列技術(shù)和李雅普諾夫優(yōu)化方法來應(yīng)對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及較難獲取的統(tǒng)計(jì)信息帶來的挑戰(zhàn)；設(shè)計(jì)了跨層的RCNA在線算法，在分配功率和子載波的同時(shí)優(yōu)化中繼選擇，并證明了實(shí)際數(shù)據(jù)隊(duì)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。⑶基于無線充電技術(shù)的基站模式選擇、時(shí)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(shí)提高低數(shù)據(jù)請(qǐng)求下的頻譜利用率，我們?cè)诘谝徊糠职踩珎鬏數(shù)腛FD

5、MA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(huì)給用戶帶來較高的傳輸延遲。因此，我們構(gòu)建了虛擬時(shí)延隊(duì)列和新穎的李雅普諾夫函數(shù)，設(shè)計(jì)了跨層DFRA資源調(diào)度算法：當(dāng)基站的隨機(jī)數(shù)據(jù)請(qǐng)求較少，用戶的時(shí)延需求較低或者移動(dòng)終端電量較低時(shí)，基站會(huì)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(shí)際隊(duì)列轉(zhuǎn)移到了傳輸層的虛擬隊(duì)列，即網(wǎng)絡(luò)吞吐量與時(shí)延上界存在折衷的關(guān)系；但是實(shí)際數(shù)據(jù)隊(duì)列有即時(shí)性