多網(wǎng)共存場(chǎng)景無(wú)線資源分配優(yōu)化算法研究.pdf

1、無(wú)線通信技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)人們的日常生活和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響，而每次無(wú)線通信技術(shù)的突破都是為了滿足用戶對(duì)各類通信業(yè)務(wù)的需求。在多網(wǎng)共存場(chǎng)景中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的資源管理目標(biāo)是在現(xiàn)有可調(diào)用的無(wú)線資源基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率的傳輸業(yè)務(wù)，并提供多種業(yè)務(wù)類型和服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)保障。
　　不同無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的共存表示融合場(chǎng)景中包含了不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、不同的接入技術(shù)、不同的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（如覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)容量、數(shù)據(jù)速率、帶寬

2、、時(shí)延等）和不同的運(yùn)營(yíng)管理模式。多種網(wǎng)絡(luò)共存場(chǎng)景中不可避免各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為了爭(zhēng)奪有限資源而產(chǎn)生無(wú)線資源緊缺、接入干擾碰撞、QoS無(wú)法保障、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡等資源利用相關(guān)問(wèn)題。為了提高無(wú)線資源利用率，合理利用有限資源滿足用戶和系統(tǒng)的多樣需求，本學(xué)位論文重點(diǎn)研究多網(wǎng)共存場(chǎng)景無(wú)線資源分配優(yōu)化算法，包括:基于藍(lán)牙跳頻特點(diǎn)的接入與頻譜分配策略;基于跳頻相關(guān)性的多用戶接入策略;基于多用戶QoS和公平性保障的OFDMA-WLAN(Orthogonal F

3、requency Division Multiple Access-Wireless Local AreaNetwork)系統(tǒng)資源分配算法和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于負(fù)載平衡的網(wǎng)絡(luò)選擇算法。
　　在基于藍(lán)牙跳頻特點(diǎn)的接入與頻譜分配策略的研究中，利用藍(lán)牙跳頻空洞和跳頻規(guī)律，提出三種頻譜共享方法接入藍(lán)牙跳頻空洞，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶與藍(lán)牙用戶頻譜共享。采用二維Markov鏈對(duì)頻譜共享策略進(jìn)行建模并分析系統(tǒng)性能，通過(guò)仿真驗(yàn)證了基于藍(lán)牙跳頻特點(diǎn)的頻譜共享方法

4、能夠降低認(rèn)知用戶的接入碰撞概率、提高信道利用率并減少頻譜資源浪費(fèi)。
　　在基于跳頻相關(guān)性的多用戶接入策略中，提出了工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段基于部分相關(guān)性的多用戶接入策略(Partial Relativity based Access Strategy，PRAS)和基于全相關(guān)性的多用戶接入策略(Full Relativity based Access Strategy

5、，F(xiàn)RAS)。在第一個(gè)方法中跳頻用戶以具有部分相關(guān)性的跳頻圖案接入信道，在第二個(gè)方法中跳頻用戶以具有全相關(guān)性的跳頻圖案接入信道。利用Markov鏈對(duì)多用戶接入策略進(jìn)行建模并分析系統(tǒng)性能，通過(guò)仿真驗(yàn)證兩種方法都可以降低接入碰撞概率并提高頻帶利用率。PRAS的性能與信道分組數(shù)量有關(guān)，而FRAS增加了接入用戶的數(shù)量，不僅降低了碰撞概率和阻塞概率，還能提高頻帶利用率和系統(tǒng)吞吐量。
　　在研究基于多用戶QoS和公平性保障的OFDMA-WLA

6、N系統(tǒng)資源分配算法時(shí)，給出了OFDMA-WLAN系統(tǒng)下行鏈路資源分配模型，并提出基于多用戶QoS和公平性保障的資源分配算法，將多種QoS需求轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的QoS需求，以最大化公平性驅(qū)動(dòng)的用戶滿意度為目標(biāo)分配資源，并利用公平修正因子調(diào)整功率分配。通過(guò)仿真比較發(fā)現(xiàn)，具有QoS意識(shí)和公平性的資源分配算法不僅能夠保障不同用戶的QoS和公平性，同時(shí)也能具有一定的高速傳輸能力。
　　在研究異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合場(chǎng)景中的網(wǎng)絡(luò)選擇算法時(shí)，提出基于負(fù)載均衡的網(wǎng)

7、絡(luò)選擇算法。綜合考慮用戶和網(wǎng)絡(luò)雙方的需求、性能和利益，將網(wǎng)絡(luò)選擇算法分為用戶優(yōu)先級(jí)賦值排序、加權(quán)二分圖最優(yōu)匹配和負(fù)載均衡重匹配三個(gè)過(guò)程。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真與其他網(wǎng)絡(luò)選擇算法進(jìn)行了比較，仿真結(jié)果表明，提出的算法在保障用戶呼叫QoS和呼叫接入概率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載均衡的資源分配。
　　本學(xué)位論文對(duì)以上關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行理論分析和計(jì)算機(jī)仿真，分析和仿真結(jié)果表明所提算法能夠在多網(wǎng)共存場(chǎng)景下提高頻帶利用率、減少接入碰撞、保