多网共存场景无线资源分配优化算法研究

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1、隶劫大·誓博士学位论文万方数据多网共存场景无线资源分配优化算法研究中国·南京·东南大学信息科学与工程学院移动通信国家重点实验室二零一四年四月万方数据ResearchontheOptimizationAlgorithmsofRadioResourceAllocationinMulti．．networkCoexistenceScenarioADissertationsubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYBAoNallSupervisedbyProf．SHENLian—feng

2、NationalMobileCommunicationsLaboratorySchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversity2014．4万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：缢日期：迦丝笪：暨东

3、南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：鱼包盟导师签名：日期：州二f万方数据摘要无线通信技术的高速发展，对人们的日常生活和社会发展产生了巨大影响，而每次无线通信技术的突破都是为了满足用户对各类通信业务的需求。在多网共存场景中，无线网络的资源管理目标是在现有可调用的无线资源基

4、础上实现高数据速率的传输业务，并提供多种业务类型和服务质量(QualityofService，QoS)保障。不同无线网络的共存表示融合场景中包含了不同的网络架构、不同的接入技术、不同的网络参数(如覆盖范围、网络容量、数据速率、带宽、时延等)和不同的运营管理模式。多种网络共存场景中不可避免各种网络系统为了争夺有限资源而产生无线资源紧缺、接入干扰碰撞、QoS无法保障、网络负载不均衡等资源利用相关问题。为了提高无线资源利用率，合理利用有限资源满足用户和系统的多样需求，本学位论文重点研究多网共存场景无线资源分配优化算法，包括：基于蓝牙跳频特点的接入与频谱分配策略；基于跳频相关性的多用户

5、接入策略；基于多用户QoS和公平性保障的OFDMA-·WLAN(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess--WirelessLocalAreaNetwork)系统资源分配算法和异构网络中基于负载平衡的网络选择算法。在基于蓝牙跳频特点的接入与频谱分配策略的研究中，利用蓝牙跳频空洞和跳频规律，提出三种频谱共享方法接入蓝牙跳频空洞，实现认知用户与蓝牙用户频谱共享。采用二维Markov链对频谱共享策略进行建模并分析系统性能，通过仿真验证了基于蓝牙跳频特点的频谱共享方法能够降低认知用户的接入碰撞概率、提高信道利用率并减少频谱资源浪费。在基于跳频相

6、关性的多用户接入策略中，提出了工业、科学和医学(IndustrialScientificMedical，ISM)频段基于部分相关性的多用户接入策略(PartialRelativitybasedAccessStrategy，PRAS)和基于全相关性的多用户接入策略(FullRelativitybasedAccessStrategy，FRAS)。在第一个方法中跳频用户以具有部分相关性的跳频图案接入信道，在第二个方法中跳频用户以具有全相关性的跳频图案接入信道。利用Markov链对多用户接入策略进行建模并分析系统性能，通过仿真验证两种方法都可以降低接入碰撞概率并提高频带利用率。PRAS

7、的性能与信道分组数量有关，而FRAS增加了接入用户的数量，不仅降低了碰撞概率和阻塞概率，还能提高频带利用率和系统吞吐量。在研究基于多用户QoS和公平性保障的OFDMA—WLAN系统资源分配算法时，给出了OFDMA．WLAN系统下行链路资源分配模型，并提出基于多用户QoS和公平性保障的资源分配算法，将多种QoS需求转换为统一的QoS需求，以最大化公平性驱动的用户满意度为目标分配资源，并利用公平修正因子调整功率分配。通过仿真比较发现，具有QoS意识和公平性的资源分配算法不仅能够保障不同用户的Qo