異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)歸屬與資源分配策略研究.pdf

1、隨著智能終端的普及以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)對(duì)現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)造成了巨大的壓力。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)必然是由多種無(wú)線接入技術(shù)融合而形成的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在這樣的客觀條件下，無(wú)線資源管理的研究對(duì)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作與融合具有非常重要的意義。
　　在異構(gòu)無(wú)線環(huán)境中，根據(jù)用戶(hù)終端設(shè)備所能支持的接入方式的不同，可以分為單接入和多接入。不同的接入方式會(huì)對(duì)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合造成不同的影響，尤其是無(wú)線資源管理，根據(jù)接入方式的不同，相應(yīng)

2、的無(wú)線資源管理算法也可以分為兩類(lèi)，即單接入方式下的無(wú)線資源管理以及多接入方式下的無(wú)線資源管理。本文將在不同的用戶(hù)接入方式下，以異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)歸屬以及資源分配為研究重點(diǎn)，圍繞不同的應(yīng)用需求與目標(biāo)，展開(kāi)深入的研究。
　　針對(duì)單接入方式下，異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)歸屬以及資源分配問(wèn)題，提出了蜂窩與WLAN（Wireless Local Access Network）異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于比例公平保證的聯(lián)合用戶(hù)歸屬與資源分配策略。首先，分別

3、對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)與WLAN網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線資源進(jìn)行建模，將其統(tǒng)一映射到可達(dá)數(shù)據(jù)速率上。為了降低計(jì)算上的復(fù)雜度，我們假設(shè)WLAN采用了資源預(yù)留機(jī)制，從而可以完全避免信道競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的碰撞。因此，將WLAN的無(wú)線資源抽象為了時(shí)隙資源。然后，為保證用戶(hù)之間的公平性，我們將優(yōu)化問(wèn)題建模為帶比例速率約束的系統(tǒng)吞吐量最大化問(wèn)題。由于該問(wèn)題非凸，我們將原問(wèn)題的約束條件進(jìn)行放松。通過(guò)求解放松約束后的優(yōu)化問(wèn)題，我們得出用戶(hù)歸屬方案與用戶(hù)到不同無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)速率之比相

4、關(guān)的推論，并依此提出了一種低復(fù)雜度的用戶(hù)歸屬算法。與此同時(shí)，當(dāng)確定了用戶(hù)歸屬方案后，可以得到資源分配方案的解析表達(dá)式。仿真結(jié)果表明，所提算法能有效地保證用戶(hù)之間的公平性，同時(shí)靈活地控制系統(tǒng)資源在不同用戶(hù)之間的分配。
　　針對(duì)多接入方式下，異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)歸屬以及資源分配問(wèn)題，提出了蜂窩與WLAN異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)最低速率保證的聯(lián)合用戶(hù)歸屬與資源分配策略。在對(duì)優(yōu)化問(wèn)題建模的時(shí)候，我們考慮到了基于正交多址的蜂窩網(wǎng)絡(luò)與基于分布式

5、協(xié)調(diào)功能機(jī)制的WLAN網(wǎng)絡(luò)的主要特性。由于形成的優(yōu)化問(wèn)題非凸優(yōu)化問(wèn)題，難以直接求解，因此我們將原問(wèn)題拆分為了三個(gè)子問(wèn)題:(1)用戶(hù)歸屬;(2)資源塊分配;(3)功率分配。我們提出了相應(yīng)的啟發(fā)式算法來(lái)求解用戶(hù)歸屬以及資源塊分配問(wèn)題,對(duì)于給定的用戶(hù)歸屬以及資源塊分配方案，我們根據(jù)KKT(Karush-Kuhn-Tucker)條件，可以獲得最優(yōu)的功率分配方案。仿真結(jié)果表明，所提聯(lián)合用戶(hù)歸屬與資源分配算法相比較于其他算法在系統(tǒng)性能方面具有明顯的