多蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(dāng)前研究的熱點(diǎn)。OFDM技術(shù)是新一代移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)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(gè)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(shí)增益信息自適應(yīng)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(yīng)準(zhǔn)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(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn):
　　 一、首先構(gòu)造多蜂窩OFDMA系統(tǒng)功率分配模型,優(yōu)化目標(biāo)為滿足各基站的功率限制條件下,最大化網(wǎng)絡(luò)效用。為

3、了使用分布式方法解決網(wǎng)絡(luò)效用最大化問題,同時(shí)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(jià)格機(jī)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(shè)計(jì)了一個(gè)高效率的分布式價(jià)格機(jī)制,在理論上證明了基于定價(jià)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(jié)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(yán)重的場景下,引入價(jià)格機(jī)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(shí)處于深衰落,在多用戶系統(tǒng)中,對某個(gè)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(chǔ)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(quán)數(shù)據(jù)速率和表示單個(gè)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(jià)格機(jī)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(dú)立控制子載波和功率分配,實(shí)現(xiàn)自身的效用達(dá)到最大。仿真結(jié)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(shí)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(shí)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