無線寬帶移動網(wǎng)絡(luò)中基于內(nèi)容-頻譜感知的資源管理研究.pdf

1、無線寬帶移動網(wǎng)絡(luò)中指數(shù)增長的數(shù)據(jù)流量給無線資源的使用帶來了極大的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，本文主要從基于內(nèi)容感知的資源分配策略和基于頻譜感知的資源分配策略兩方面研究無線寬帶移動網(wǎng)絡(luò)下的接入控制和資源調(diào)度問題。
　　首先，研究基于時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換的接入控制策略。提出一種帶有用戶信息反饋機(jī)制、并由用戶行為驅(qū)動的時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換機(jī)制，通過建立數(shù)學(xué)模型得到了可兼顧人工頻譜空洞制造效率和用戶體驗(yàn)（Quality of experience，QoE）風(fēng)

2、險(xiǎn)保證的時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換策略，并據(jù)此為LTE類型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了符合該策略的接入控制方案——“雙門限保護(hù)信道策略”。另外，建立了一個詳細(xì)的分析框架來獲得所提新技術(shù)對LTE類型網(wǎng)絡(luò)小區(qū)會話層性能的影響。通過利用多維馬爾可夫模型將原問題從一個混合的連續(xù)與離散時(shí)間共存的馬爾可夫過程近似轉(zhuǎn)化為連續(xù)時(shí)間馬爾可夫過程，從而得到各狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率，并推導(dǎo)出新連接阻塞概率、切換連接掉話概率和恢復(fù)連接掉話概率等關(guān)鍵參數(shù)的解析表達(dá)式。仿真表明，在給定切換連接掉話概率的

3、約束條件下，所提出的時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換方案可以有效降低網(wǎng)絡(luò)擁塞情況下的新連接阻塞率以及提高網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)容納的最大用戶個數(shù)，并且能將用戶QoE風(fēng)險(xiǎn)（用恢復(fù)連接掉話概率衡量）控制在一個較低的數(shù)量級。
　　在第一個工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究在LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)中采用時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換后的資源調(diào)度問題。針對請求式數(shù)據(jù)服務(wù)，分別給出了不采取時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換和采取時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換兩個場景下，以最大化系統(tǒng)總收益為目標(biāo)，綜合考慮各請求的調(diào)度時(shí)間、數(shù)據(jù)量大小以及各信道的實(shí)時(shí)信

4、道容量的最佳資源調(diào)度模型。因?yàn)樽罴奄Y源調(diào)度模型需要利用未來的信道及業(yè)務(wù)信息，所以從實(shí)際應(yīng)用的角度，我們還設(shè)計(jì)了僅利用當(dāng)前的信道及業(yè)務(wù)信息的資源調(diào)度模型，并給出了一種低時(shí)間復(fù)雜度的啟發(fā)式算法。仿真表明，所提出的啟發(fā)式算法在與現(xiàn)有的兩種常用的算法相比，能有效提高系統(tǒng)收益，降低請求的未完成率，且在采取時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換后，每種算法的性能都比不采取時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換條件下的性能有所提升，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了時(shí)頻資源轉(zhuǎn)換方案的有效性。
　　最后，研究認(rèn)知無

5、線網(wǎng)路中基于動態(tài)信道分配的準(zhǔn)入控制策略。針對當(dāng)前研究認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)資源分配時(shí)普遍采用的、相對保守的信道預(yù)留方案，提出了一種新的結(jié)合動態(tài)信道分配的時(shí)隙化接入控制方案，通過建立基于四維離散時(shí)間馬爾可夫鏈的分析框架分析了所提接入控制方案在改善次用戶性能方面的影響。特別地，設(shè)計(jì)了一種基于中間變量的分析方法來分析該多維馬爾科夫鏈的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。仿真表明，該方案不僅可以降低新到次用戶阻塞概率和切換次用戶掉話概率，還可以提高整個系統(tǒng)的頻譜利用率和改善各個