超密集网络中的分布式优化算法的研究

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1、超密集网络中的分布式优化算法的研究郭少珍2015年12月中图分类号：TN92UDC分类号：654超密集网络中的分布式优化算法的研究作者姓名U郭少珍学院名称U信息与电子学院指导教师U邢成文副教授答辩委员会主席U费泽松教授申请学位级别U工学硕士学科专业U信息与通信工程学位授予单位U北京理工大学论文答辩日期U2012016年1月6日ResearchesonDistributedOptimizationAlgorithmsforUltra-denseSmallCellNetworksCandidateName：ShaozhenGuoSchoolorDepartme

2、nt:InformationandElectronicsFacultyMentor:Prof.ChengwenXingChair,ThesisCommittee：Prof.ZesongFeiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan.6，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研

3、究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要无线通信的发展给人们的生产和生活提供了极大的便利，随着第四代移动通信的普及和商用化，面向2020年及未来的第五代移动通信获得了学术界和工业界越来越多的关注。而作为第五代移动通信的关键技术之一——超密集网络，也成为全球研究的热点之一。超密集网络的基本思想是通

4、过减少发送端和接收端之间的传输距离，减小小区的覆盖范围，增加系统的频谱复用率，从而提升系统的频谱效率和能量效率。但是，随着网络规模的增大，需要处理的信息也大幅度的增加，处理难度增大。另外，基站间的信息交互会带来大量的信令开销。因此本文研究了超密集网络中的分布式优化算法，主要贡献如下：首先，本文研究了密集多小区网络中的资源分配问题，并提出了一种分布式的资源分配方案。该方案通过优化功率分配和子载波分配，从而最大化系统的加权和速率。密集多小区网络中的资源分配问题本质上是一个大规模的优化问题，利用先进的分解算法，原始优化问题首先被分解成多个相互独立的的子问题，通过

5、并行求解这些子问题，可以得到原始优化问题的最优解。我们通过仿真将所提出方案与传统资源分配方法进行了比较，仿真结果验证了所提方案的优异性能。然后，本文研究了密集多小区网络中基于子载波块的资源分配问题。该方法将连续子载波分为一组，称为一个子载波块，通过将子载波块分配给用户，来减小资源分配的开销。该方案主要是通过联合优化功率和子载波块的分配，从而最大化系统的吞吐量。利用仿真，我们首先确定了在不影响系统性能的情况下，单个子载波块中包含的连续子载波的个数，进而通过与传统方案进行比较，验证了所提方案的优越性。最后，本文给出了一种密集多小区网络中的波束成形设计方案。在考

6、虑信道估计误差的情况下，该方法在保证相邻小区中较大的干扰出现的概率小于某一阈值的前提下，最大化每个小区中的有用信号的功率。同时，为了降低波束成形矩阵设计的复杂度，我们提出了一种低复杂度的分布式优化算法。仿真结果验证了所提方案的性能。关键词：密集多小区，分布式，资源分配，波束成形。I北京理工大学硕士学位论文AbstractThedevelopmentofwirelesscommunicationshasprovidedagreatconvenienceforpeople’slife.Asthecommercializationofthefourthgener

7、ationofmobilecommunications,theresearchesonthefifthgenerationofmobilecommunications(5G)in2020andbeyondhaveattractedmuchmoreattentionsfrombothacademicsandindustries.Asoneofthekeytechnologiesin5G,ultra-densesmallcellnetworksarebecomingoneofthehottopicsaroundtheworld.Inultra-densesma

8、llcellnetworks,thecoveragerangeof