多網共存場景無線資源分配優(yōu)化算法研究.pdf

1、無線通信技術的高速發(fā)展，對人們的日常生活和社會發(fā)展產生了巨大影響，而每次無線通信技術的突破都是為了滿足用戶對各類通信業(yè)務的需求。在多網共存場景中，無線網絡的資源管理目標是在現有可調用的無線資源基礎上實現高數據速率的傳輸業(yè)務，并提供多種業(yè)務類型和服務質量(Quality of Service，QoS)保障。
　　不同無線網絡的共存表示融合場景中包含了不同的網絡架構、不同的接入技術、不同的網絡參數（如覆蓋范圍、網絡容量、數據速率、帶寬

2、、時延等）和不同的運營管理模式。多種網絡共存場景中不可避免各種網絡系統為了爭奪有限資源而產生無線資源緊缺、接入干擾碰撞、QoS無法保障、網絡負載不均衡等資源利用相關問題。為了提高無線資源利用率，合理利用有限資源滿足用戶和系統的多樣需求，本學位論文重點研究多網共存場景無線資源分配優(yōu)化算法，包括:基于藍牙跳頻特點的接入與頻譜分配策略;基于跳頻相關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)系統資源分配算法和異構網絡中基于負載平衡的網絡選擇算法。
　　在基于藍牙跳頻特點的接入與頻譜分配策略的研究中，利用藍牙跳頻空洞和跳頻規(guī)律，提出三種頻譜共享方法接入藍牙跳頻空洞，實現認知用戶與藍牙用戶頻譜共享。采用二維Markov鏈對頻譜共享策略進行建模并分析系統性能，通過仿真驗證了基于藍牙跳頻特點的頻譜共享方法

4、能夠降低認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。
　　在基于跳頻相關性的多用戶接入策略中，提出了工業(yè)、科學和醫(yī)學(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段基于部分相關性的多用戶接入策略(Partial Relativity based Access Strategy，PRAS)和基于全相關性的多用戶接入策略(Full Relativity based Access Strategy

5、，FRAS)。在第一個方法中跳頻用戶以具有部分相關性的跳頻圖案接入信道，在第二個方法中跳頻用戶以具有全相關性的跳頻圖案接入信道。利用Markov鏈對多用戶接入策略進行建模并分析系統性能，通過仿真驗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量有關，而FRAS增加了接入用戶的數量，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系統資源分配算法時，給出了OFDMA-WLAN系統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需求轉換為統一的QoS需求，以最大化公平性驅動的用戶滿意度為目標分配資源，并利用公平修正因子調整功率分配。通過仿真比較發(fā)現，具有QoS意識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，同時也能具有一定的高速傳輸能力。
　　在研究異構網絡融合場景中的網絡選擇算法時，提出基于負載均衡的網

7、絡選擇算法。綜合考慮用戶和網絡雙方的需求、性能和利益，將網絡選擇算法分為用戶優(yōu)先級賦值排序、加權二分圖最優(yōu)匹配和負載均衡重匹配三個過程。通過計算機仿真與其他網絡選擇算法進行了比較，仿真結果表明，提出的算法在保障用戶呼叫QoS和呼叫接入概率的基礎上，進一步動態(tài)調整網絡負載，能夠實現負載均衡的資源分配。
　　本學位論文對以上關鍵技術進行理論分析和計算機仿真，分析和仿真結果表明所提算法能夠在多網共存場景下提高頻帶利用率、減少接入碰撞、保