基于能效优化异构网络资源分配算法研究

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1、硕士学位论文基于能效优化异构网络资源分配算法研究ENERGYEFFICIENTRESOURCEALLOCATIONINHETEROGENEOUSNETWORK杨雪哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：621.396密级：公开工程硕士学位论文基于能效优化异构网络资源分配算法研究硕士研究生：杨雪导师：徐玉滨教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

2、TN929.5U.D.C:621.396DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringENERGYEFFICIENTRESOURCEALLOCATIONINHETEROGENEOUSNETWORKCandidate：YangXueSupervisor：Prof.XuYubinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectronicsandCommunicationEngineeringAffi

3、liation：SchoolofElectronicsandInformationTechnologyDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着互联网数据速率的飞速提升，无线通信技术也经历了从1G技术到4G技术，再到现在已经开始着手研究的5G技术的飞跃式的发展。异构网络就是在通信技术飞速发展过程中产生的一种可以满足用户高速率和多业务性的网络融合模式。异构网

4、络融合了多种不同类型的基站，包括宏基站(MacrocellBaseStation)、微基站(MicrocellBaseStation)、微微基站(PicocellBaseStation)、毫微微基站(FemtocellBaseStation)、中继基站(RelayBaseStation)和射频单元节点。Macro/Femtocell作为新一代的异构网络，在用于增加网络覆盖量和提高吞吐量以及保证用户服务需求上有很大的优势，然而大规模的部署Femtocell会导致功率消耗显著增加，同时网络的能量效率也会明显下降。

5、而且如果不采取有效的节能方案，能量的消耗会随着信息通信技术的快速发展消耗的更加庞大。除此之外，为了提高频谱利用率，Macro/Femtocell之间通常采用共享频谱方案，这会导致Macro基站和Femtocell用户之间的跨层干扰，从而明显的降低异构网络的性能。因此，为了满足通信技术绿色节能的发展方向，设计一个能够保证Macro/Femtocell异构网络性能并且节能的资源分配算法十分重要。本文通过对能量效率模型的研究，提出了基于整个Macro/Femtocell异构网络的能量效率模型。该能量效率模型建立在整

6、个网络的基础上，同时考虑了实际的功率模型和跨层干扰的限制，这不仅保证了异构网络的性能，还同时满足了移动通信节约能耗的需求。在建立的能量效率模型的基础上，本文通过对多目标遗传算法的研究，针对异构网络中子载波分配、功率分配等资源分配中保证异构网络性能、降低网络能耗、提高网络能量效率等方面的问题，提出基于能效优化的异构网络资源分配算法。该算法以能量效率为优化目标，在跨层干扰和功率限制等限制条件下，进行子载波信道和功率的联合资源分配。其中，采用多目标遗传算法中的非支配排序遗传算法(Non-dominatedSorti

7、ngGeneticAlgorithm,NSGA-II)进行优化的子载波分配和功率分配方案的求解。本文提出的异构网络资源分配算法以能量效率为目标函数，并引入NSGA-II算法进行子载波和功率的联合式资源分配，综合考虑了影响异构网络性能和能量效率的参数。仿真结果表明，本文提出的算法在节约能耗方面相比于不考虑干扰限制的算法有很大提升，实现了预期的目标。关键词：能量效率；NSGA-II；异构网络；资源分配-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofIntern

8、etdatarates,wirelesscommunicationtechnologyhasalsogonefrom1Gtechnologyto4Gtechnology,andnow5Gtechnologyhasbeenstudied.Heterogeneousnetworkisafusionmodeltomeetusers’demandofhighrateandmulti-service.Ther