回传受限异构网络资源管理研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhipeng
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随着移动无线通信技术和智能终端的高速发展,传统的无线通信网络架构已经很难应对数据业务需求的爆炸式增长。小小区密集部署、无线自回传、非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)等相关技术能有效提升网络的数据承载能力和用户接入能力。小小区密集部署和NOMA在提升网络容量的同时也将更多的干扰带入网络中,并且小小区密集部署也对网络回传提出了更高要求。无线自回传具备部署灵活、成本低等特点,非常适合小小区密集部署场景。同样,无线自回传也会为系统引入新的干扰,并且多跳形式的数据传输使得资源管理变得更加复杂。这些都对无线自回传异构网络中的资源管理提出了更高要求。因此,本文针对基于正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)的自回传异构网络场景和基于NOMA的自回传异构网络场景,分别提出了两种资源分配方案,主要工作及创新点如下:第一,提出一种应用于OMA自回传异构网络的联合时隙与子信道调度算法。算法构建了时隙与子信道分配优化问题,优化目标为最大化系统下行吞吐量,约束条件包括用户上下行数据速率需求约束和小基站接入回传匹配约束。考虑到所构建的优化问题为整数非线性规划问题,直接求解较为困难。为此提出以下求解方法:首先,通过传输状态划分,控制跨层干扰和交叉链路干扰。为了进一步协调小基站(SmallBase Station,SBS)间干扰,应用图着色算法将小基站划分为多个小基站集合;然后,构建时隙分配优化问题,该优化问题为线性规划问题,求解可获得每个传输状态所需的时隙数目;最终,提出应用于每个传输状态的子信道分配算法,每个基站独立分配子信道。仿真结果表明,本文所提算法能有效保证用户上下行速率需求得到满足,并获得优良的接入回传匹配性能和优于对比算法的下行吞吐量性能。第二,提出一种应用于NOMA自回传异构网络的联合用户配对与功率分配算法。算法构建了用户配对和功率分配优化问题,该优化问题为混合整数非线性规划问题,直接求解较为困难。提出以下求解方法:首先,基于干扰信息确定小基站和宏基站(Macro Base Station,MBS)之间的资源复用关系,估计每个基站的下行传输能力,并基于匹配原则确定两个工作状态的时隙比率;然后,基于用户信道状态和速率需求满足情况进行用户配对与子信道分配;最后,构建功率分配优化问题,约束条件包括用户速率需求约束、接入回传匹配约束、NOMA用户之间的功率约束、设备发射功率约束等。该优化问题是非凸问题,提出一种迭代求解的方法获取较优解。仿真结果表明,相比于OMA接入方案,所提方案能有效提升系统吞吐量性能指标,并且吞吐量性能随着小基站数目的增加而不断提升。
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