多蜂窩網(wǎng)絡無線資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化分配.pdf

1、隨著蜂窩移動通信系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展,頻譜資源日益緊缺,而用戶對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊髤s越來越高,如何優(yōu)化現(xiàn)有頻譜資源,使有限的頻譜資源得到有效利用是當前研究的熱點。OFDM技術是新一代移動通信系統(tǒng)中的核心技術之一,而資源分配對于OFDMA系統(tǒng)的性能具有非常重要的影響。
　　 基于OFDMA的蜂窩移動通信中,蜂窩內(nèi)的干擾問題已經(jīng)得到很好地解決,所以影響系統(tǒng)的主要問題來自蜂窩問干擾,每個蜂窩的資源分配都會影響其他蜂窩的性能,所以需要研究多蜂窩O

2、FDMA系統(tǒng)的動態(tài)資源分配算法。在此算法中,根據(jù)用戶的信道瞬時增益信息自適應為用戶分配資源,在滿足一定的限制條件下,有效提高資源利用率和系統(tǒng)容量。本文在多蜂窩的情況下,主要從速率自適應準則(rate adaptive)出發(fā)研究了OFDMA系統(tǒng)的動態(tài)資源分配算法。
　　 本文研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點主要包括以下幾點:
　　 一、首先構造多蜂窩OFDMA系統(tǒng)功率分配模型,優(yōu)化目標為滿足各基站的功率限制條件下,最大化網(wǎng)絡效用。為

3、了使用分布式方法解決網(wǎng)絡效用最大化問題,同時克服完全非合作博弈的低效和合作博弈的龐大開銷,我們提出基于價格機制的非合作功率分配博弈算法(NCPGP),通過交換信道信息協(xié)調(diào)相鄰蜂窩的發(fā)射功率,抑制蜂窩間干擾,提高系統(tǒng)效用。我們設計了一個高效率的分布式價格機制,在理論上證明了基于定價非合作功率分配博弈算法中納什均衡的存在和收斂性。仿真結果闡明,NCPGP算法相對于NCPG算法、注水算法和平均功率分配算法,其性能有顯著提高,特別是在蜂窩間同頻

4、子載波干擾嚴重的場景下,引入價格機制的博弈具備更加優(yōu)異的性能。
　　 二、由于無線信道存在頻率選擇性,不可能所有的子載波都同時處于深衰落,在多用戶系統(tǒng)中,對某個用戶不適用的子載波,對于其他用戶來說,可能是性能比較好的子載波。因此通過動態(tài)子載波分配,使信噪比高的子載波得到充分利用,從而提高系統(tǒng)性能。我們在NCPGP算法的基礎上,提出了基于非合作博弈的多蜂窩OFDMA系統(tǒng)的資源分配算法。我們首先定義加權數(shù)據(jù)速率和表示單個蜂窩的效用函

5、數(shù)。然后,在最大功率限制條件下,把效用最大化問題模型化為基于價格機制的非合作資源分配博弈。在該博弈中,各蜂窩內(nèi)的基站通過獨立控制子載波和功率分配,實現(xiàn)自身的效用達到最大。仿真結果表明,提出的算法相對于完全非合作資源博弈,系統(tǒng)容量顯著提升,子載波動態(tài)分配所實現(xiàn)的系統(tǒng)性能明顯優(yōu)于子載波靜態(tài)分配。
　　 三、考慮到實際場景中基站的功率不一定都是連續(xù)可調(diào),本文研究了離散功率控制和子載波調(diào)度聯(lián)合優(yōu)化問題。從合作博弈理論的思想出發(fā),使用分布