基于点对多点的毫米波回传和接入网的资源分配与调度

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无线蜂窝网络的通信需求,正爆炸式地增长着,因此提高网络数据速率和吞吐量是当前面临的巨大挑战。毫米波移动宽带技术,多入多出技术,小型小区技术为提高网络数据速率提供了技术保障。而随着通信覆盖需求的增长,使用电缆连接增加的基站是一个耗时耗钱的工程,因此在回传网络中使用无线通信将成为趋势。而为了更好利用先进技术,本文采用了点对多点,带内通信先进技术的毫米波架构。为了提高数据速率,本文将对回传和接入网进行资源分配和调度。这里的资源分配包括:传输能量,子频带分配。调度包括:对回传网链接和接入网链接选择合适的时隙,进行连接传输。在给定信道条件、资源限制、用户服务质量的要求下,本文将问题数学建模,构造了一个混合整数非线性规划问题,目标方程为接入网的链接总数据速率。然而这个规划问题是一个NP难问题,为了解决这个问题,本文将联合优化问题分为两个子问题分别解决:资源块分配和能量分配。资源块分配主要解决了子频带分配和调度问题,本文将这一部分的问题重新数学建模为,带有外部性的多对一匹配博弈模型,并针对这个模型提出交换匹配算法。能量分配主要解决了资源块分配后的能量分配问题,这一部分由原规划问题化简为非凸非线性规划问题。为了解决这个依然NP难问题,本文用一阶泰勒近似将其线性化,将规划问题转为一个近似凸的非线性规划,并通过迭代得到最优目标值。多次迭代这两个子问题的算法,即为本文提出的基于交换匹配的资源块和能量分配(SRBP,Swapping based Resource Block and Power allocation)算法。该算法可以最终得到局部最优的资源分配和调度方案。为了验证本文算法的优越性,本文利用Matlab做蒙特卡洛仿真实验。实验结果显示,本文的资源块分配算法相对于贪心算法,有138.135%的效果提升,整体SRBP算法相对于贪心算法,有14.594%的效果提升。SRBP算法确实可以合理地分配资源和调度,提升接入链接的总数据速率。
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