基于綠色通信的OFDMA網絡資源分配算法研究.pdf

1、智能終端的迅速普及給人類生活帶來了極大便利，然而由于無線通信系統(tǒng)的廣播特性，這也給企業(yè)以及個人用戶數(shù)據(jù)的隱私安全帶來了新的威脅。以往學者們主要在網絡高層研究安全性問題，但近年來，物理層安全性研究由于其優(yōu)勢正逐漸成為研究熱點。然而，根據(jù)香農信息論，較高的保密需求往往限制著更大的網絡流量，因此我們需要尋找一種最優(yōu)載波分配方案。在下一代無線網絡中，多址頻分接入(OFDMA)技術由于其資源分配的靈活性和頻譜利用的高效性特征，正成為一種較理想的接

2、入方案。與此同時，智能終端高速率傳輸增大了基站的傳輸功耗，對有限的資源供給帶來了很大的挑戰(zhàn)。因此，本文聚焦于如何利用綠色新能源與基站的無線充電技術來應對日益加劇的環(huán)境污染問題和資源不足的瓶頸。
　　本研究主要內容包括：⑴基于混合能源供電的基站流量動態(tài)定價及資源分配。為了減少系統(tǒng)的電費開支，本文首先為基站配置了新能源和電網的混合供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)實時的電力價格以及基站功耗需求進行充放電決策。接著考慮到網絡盈利系統(tǒng)，我們對每位有隨機

3、數(shù)據(jù)傳輸請求的用戶收取動態(tài)的流量費，一方面可以最大化網絡凈收益，另一方面通過流量控制來達到網絡的穩(wěn)定性和資源的最優(yōu)分配。基于上述網絡模型，我們設計了跨層的PCHA算法，并通過嚴謹?shù)睦碚撟C明和基于matlab平臺的仿真驗證了該算法的網絡穩(wěn)定性及最優(yōu)性。⑵基于新能源供電的中繼選擇及基站流量控制和資源分配。為了改善邊緣地區(qū)用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率，本文構建了OFDMA中繼協(xié)作網絡模型，通過為中繼配置新能源充電設備降低了安裝電力電纜線和電網電費的成本

4、。此外，我們利用了動態(tài)隊列技術和李雅普諾夫優(yōu)化方法來應對復雜的網絡結構以及較難獲取的統(tǒng)計信息帶來的挑戰(zhàn)；設計了跨層的RCNA在線算法，在分配功率和子載波的同時優(yōu)化中繼選擇，并證明了實際數(shù)據(jù)隊列有確定性的上界，保證了網絡穩(wěn)定性，并且算法性能可以通過調節(jié)控制參數(shù)V無限接近最優(yōu)值。⑶基于無線充電技術的基站模式選擇、時延控制及資源分配。為了解決室內用戶無法獲取室外新能源充電的難題，同時提高低數(shù)據(jù)請求下的頻譜利用率，我們在第一部分安全傳輸?shù)腛FD

5、MA網絡模型基礎上，拓展了基站的工作方式----無線充電模式。然而，基于安全傳輸?shù)臒o線充電模式會給用戶帶來較高的傳輸延遲。因此，我們構建了虛擬時延隊列和新穎的李雅普諾夫函數(shù)，設計了跨層DFRA資源調度算法：當基站的隨機數(shù)據(jù)請求較少，用戶的時延需求較低或者移動終端電量較低時，基站會通過無線電波給用戶終端充電。值得一提的是，該算法將數(shù)據(jù)緩存壓力從實際隊列轉移到了傳輸層的虛擬隊列，即網絡吞吐量與時延上界存在折衷的關系；但是實際數(shù)據(jù)隊列有即時性