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《北京邮电大学》 2011年
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面向下一代移动通信系统的无线资源管理优化策略研究

赵英宏  
【摘要】:为了满足人们日益增长的通信需求,下一代移动通信系统在提供高数据速率支持、低网络时延等方面也提出了更高的目标。以3GPP长期演进LTE为代表,采用了OFDM、MIMO等多种关键技术来提高频谱效率和吞吐量,同时采用了扁平网络架构减小用户面及控制面的延迟。伴随而来的是无线资源管理维度的增加、难度的增大,如何优化无线资源的管理以充分利用资源的维度、发挥关键技术的优势成为一个亟待解决的问题。 本文重点研究了面向下一代移动通信系统的无线资源管理优化策略,采用的优化方法包括群智能理论中的蚁群优化理论及博弈理论中的机会成本理论,分别针对资源分配和调度、小区间干扰抑制和切换策略进行了资源的优化研究,提高资源的使用效率,提升用户的服务体验。 针对多用户OFDM的资源分配问题,多用户OFDM系统可以利用多用户分集增益有效地提高系统吞吐量,然而由于涉及到子载波、比特和功率等多维资源的分配,该问题为组合优化问题,在多项式时间内无法获得问题的最优解。蚁群优化为一种解决组合优化问题的高效的启发式搜索算法,本文采用蚁群优化来解决该组合优化问题,将自然界蚂蚁的觅食过程映射为通信系统中的资源分配过程,建立了适合该问题的模型,设计了相应的算法流程,并对参数的定义和设置进行了修改以达到不同的优化目标,利用蚁群优化的概率搜索和迭代改善来提高解的质量,最大化资源的使用效率。 针对小区间干扰抑制问题,下一代移动通信系统采用OFDM技术提高频谱效率的同时也带来了严重的小区间干扰。目前小区间干扰抑制的热点技术为软频率复用或分数频率复用技术,对小区边缘资源的使用给出一些限制,在抑制小区间干扰的同时也降低了系统的频谱效率。为了有效地提高小区边缘性能同时不影响系统的频谱效率,本文基于资源分配和调度的方式来抑制小区间的干扰,采用蚁群优化进行资源分配,利用蚁群优化的优良搜索特性来改善小区边缘用户的性能,同时保持频率复用因子为1。针对小区边缘用户设计了系统模型和算法流程,并修改参数的定义以提高边缘用户的吞吐量同时保证系统的频谱效率。 针对切换策略的研究,传统的切换策略中系统和用户间多为非合作关系,切换用户往往追求自身利益的最大化而忽略了对系统、资源和其他用户的影响。同时由于宏小区、微小区、微微小区和家庭基站等异构系统共存,未来通信系统的负载状况呈现不均衡的趋势。本文引入博弈理论中的机会成本概念,通过定义系统和用户的机会成本使得双方的选择和决策都更加理性,双方共同协作完成切换策略中资源的优化利用。机会成本概念的引入使得切换的决策兼顾系统自身的效用、小区的负载情况和用户的信道质量信息,提高了系统的吞吐量,降低了不必要的切换次数和掉话率同时实现了负载均衡,从而达到系统和用户间双赢的效果。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN929.5

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【参考文献】
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【共引文献】
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