異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中矢量資源的聯(lián)合管理.pdf

1、在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中，由于各個接入網(wǎng)的覆蓋區(qū)域相互重疊，用戶能夠在接入網(wǎng)維度獲得傳輸自由度。結(jié)合接入網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)資源，異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶可以獲得功率、頻譜、時間、接入網(wǎng)、存儲和計算六個維度的矢量資源。利用異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的矢量資源，在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中建立用戶業(yè)務(wù)、接入網(wǎng)、接入網(wǎng)內(nèi)部資源三者之間的匹配，可以獲得多種異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)增益：多用戶分集增益、多接入網(wǎng)分集增益、多接入網(wǎng)并傳增益、業(yè)務(wù)分配增益。因此，本文將重點研究獲得上述異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)增益的異

2、構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)矢量資源聯(lián)合管理機制和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分配方案。由于接入網(wǎng)間的業(yè)務(wù)分配和接入網(wǎng)內(nèi)部的資源管理具有耦合性，本文將異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)矢量資源的聯(lián)合管理問題分解為接入網(wǎng)內(nèi)部資源管理問題和接入網(wǎng)間業(yè)務(wù)分配問題。本文首先關(guān)注接入網(wǎng)內(nèi)部的資源管理問題，解決了干擾受限接入網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)功率分配問題，以及正交性接入網(wǎng)絡(luò)矢量資源的最優(yōu)聯(lián)合管理問題。在接入網(wǎng)內(nèi)部資源管理機制的基礎(chǔ)上，本文探討了在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中進行聯(lián)合接入網(wǎng)間業(yè)務(wù)分配和接入網(wǎng)內(nèi)資源管理

3、的方法。對于由正交性接入網(wǎng)構(gòu)成的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，本文首先關(guān)注了利用接入網(wǎng)網(wǎng)維度的網(wǎng)絡(luò)資源進行單接入網(wǎng)選擇性傳輸?shù)漠悩?gòu)無線網(wǎng)絡(luò)矢量資源聯(lián)合管理方法，還研究了通過允許用戶在多個接入網(wǎng)并行傳輸，通過優(yōu)化異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的矢量資源管理，以降低用戶終端在上行鏈路傳輸功率的方法。此外，對于由正交性接入網(wǎng)和干擾受限接入網(wǎng)構(gòu)成的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，本文設(shè)計了最優(yōu)的跨網(wǎng)絡(luò)跨層自適應(yīng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)矢量資源聯(lián)合管理方案，并給出了理論上的網(wǎng)絡(luò)性能界。本文的主要貢獻如下：

4、r>　　1.本文研究了動態(tài)干擾受限網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的功率分配問題。在考慮實時信道衰落的情況下，本文的動態(tài)干擾受限網(wǎng)絡(luò)功率分配機制能夠自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化。為了解決具有NP-hard復(fù)雜度的動態(tài)干擾受限網(wǎng)絡(luò)功率分配問題，本文利用連續(xù)性凸優(yōu)化方法，首先求得該問題的局部最優(yōu)解，并在該局部最優(yōu)解的基礎(chǔ)上漸進地逼近全局最優(yōu)解。本文分析了動態(tài)干擾受限接入網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)計算能力、網(wǎng)絡(luò)吞吐量、網(wǎng)絡(luò)時延三者之間的關(guān)系。
　　2.對于正交性接入網(wǎng)絡(luò)，本文得到了存在

5、頻分中繼場景下的最優(yōu)功率和資源塊分配方案，以及存在時分中繼場景下的最優(yōu)子幀、資源塊和功率分配方案。該方案能夠滿足接入點瞬時功率和平均功率限制，能夠自適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)層的動態(tài)變化以及信道的實時衰落。盡管聯(lián)合子幀、資源塊和功率分配問題為混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題，通過連續(xù)性松弛和對偶分解，本文能夠以較低的復(fù)雜度得到最優(yōu)的子幀、資源塊和功率分配方案。
　　3.針對由正交性接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，本文研究了每個用戶只能夠選擇最優(yōu)的單接入網(wǎng)進行

6、傳輸?shù)漠悩?gòu)無線網(wǎng)絡(luò)矢量資源聯(lián)合管理機制。本文通過建立用戶、單接入網(wǎng)、接入網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源三者之間的匹配來獲得多接入網(wǎng)分集增益和多用戶分集增益。由于正交性接入網(wǎng)絡(luò)中的資源粒度限制問題以及單接入網(wǎng)選擇限制，該異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)矢量資源聯(lián)合管理問題具有很高的計算復(fù)雜度。通過巧妙的線性化方法，本文設(shè)計了具有低復(fù)雜度且滿足單接入網(wǎng)接入限制的正交性異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)矢量資源聯(lián)合管理方法。
　　4.針對由正交性接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，通過允許用戶在多接入

7、網(wǎng)中并行傳輸，本文設(shè)計了有效的上行鏈路功率優(yōu)化方案，以延長用戶終端的待機時間。正交性接入網(wǎng)絡(luò)中的資源粒度限制問題使得異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的上行鏈路功率優(yōu)化問題具有很高的計算復(fù)雜度。為此，本文提出了基于速率-功率效率的低復(fù)雜度異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)矢量資源聯(lián)合管理方法，能夠有效降低用戶終端的上行鏈路傳輸功率。
　　5.針對由正交性接入網(wǎng)絡(luò)和干擾受限接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，本文設(shè)計了自適應(yīng)跨網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計方案。該跨網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計方案能夠自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)

8、層級的動態(tài)變化及信道層級的實時衰落。在考慮接入網(wǎng)平均功率和最大功率限制的前提下，能夠漸進地最優(yōu)求解干擾受限網(wǎng)絡(luò)的功率分配問題，以及正交性網(wǎng)絡(luò)的功率、子載波聯(lián)合分配問題。此外，在考慮用戶業(yè)務(wù)異構(gòu)性的前提下，本文的跨網(wǎng)絡(luò)跨層異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)控制算法能夠?qū)⒂脩魳I(yè)務(wù)合理地分配到不同的接入網(wǎng)中，以均衡接入網(wǎng)間的網(wǎng)絡(luò)負載，實現(xiàn)業(yè)務(wù)與接入網(wǎng)的匹配。本文還在理論上給出了由正交性接入網(wǎng)絡(luò)和干擾受限接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能界，并分析了網(wǎng)絡(luò)平均吞吐量