基于綠色通信的ofdma網(wǎng)絡(luò)資源分配算法研究

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1、萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)上海交通大學碩士學位論文摘要基于綠色通信的OFDMA網(wǎng)絡(luò)資源分配算法研究摘要智能終端的迅速普及給人類生活帶來了極大便利，然而由于無線通信系統(tǒng)的廣播特性，這也給企業(yè)以及個人用戶數(shù)據(jù)的隱私安全帶來了新的威脅。以往學者們主要在網(wǎng)絡(luò)高層研究安全性問題，但近年來，物理層安全性研究由于其優(yōu)勢正逐漸成為研究熱點。然而，根據(jù)香農(nóng)信息論，較高的保密需求往往限制著更大的網(wǎng)絡(luò)流量，因此我們需要尋找一種最優(yōu)載波分配方案。在下一代無線網(wǎng)絡(luò)中，多址頻分接入(OFDMA)技術(shù)由于其資源分配的靈活性和頻譜利用的高效性特征，正成為一種較理

2、想的接入方案。與此同時，智能終端高速率傳輸增大了基站的傳輸功耗，對有限的資源供給帶來了很大的挑戰(zhàn)。因此，本文聚焦于如何利用綠色新能源與基站的無線充電技術(shù)來應(yīng)對日益加劇的環(huán)境污染問題和資源不足的瓶頸。綜上，本文主要針對以下三個無線傳輸場景設(shè)計了OFDMA下行鏈路網(wǎng)絡(luò)的跨層資源分配算法：1.基于混合能源供電的基站流量動態(tài)定價及資源分配。為了減少系統(tǒng)的電費開支，本文首先為基站配置了新能源和電網(wǎng)的混合供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)實時的電力價格以及基站功耗需求進行充放電決策。接著考慮到網(wǎng)絡(luò)盈利系統(tǒng)，我們對每位有隨機數(shù)據(jù)傳輸請求的用戶收取動態(tài)的流量費，一方

3、面可以最大化網(wǎng)絡(luò)凈收益，另一方面通過流量控制來達到網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和資源的最優(yōu)分配?；谏鲜鼍W(wǎng)絡(luò)模型，我們設(shè)計了跨層的PCHA算法，并通過嚴謹?shù)睦碚撟C明和基于matlab平臺的仿真驗證了該算法的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性及最優(yōu)性。2.基于新能源供電的中繼選擇及基站流量控制和資源分配。為了改善邊緣地區(qū)用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率，本文構(gòu)建了OFDMA中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)模型，通過為中繼配置新能源充電設(shè)備降低了安裝電力電纜線和電網(wǎng)電費的成本。此外，我們利用了動態(tài)隊列技術(shù)和李雅普諾夫優(yōu)化方法來應(yīng)對復雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及較難獲取的統(tǒng)計信息帶來的挑戰(zhàn)；設(shè)計了跨層的RCNA在線—i—萬方數(shù)

4、據(jù)基于綠色通信的OFDMA網(wǎng)絡(luò)資源分配算法研究上海交通大學碩士學位論文算法，在分配功率和子載波的同時優(yōu)化中繼選擇，并證明了實際數(shù)據(jù)隊列有確定性的上界，保證了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，并且算法性能可以通過調(diào)節(jié)控制參數(shù)V無限接近最優(yōu)值。3.基于無線充電技術(shù)的基站模式選擇、時延控制及資源分配。為了解決室內(nèi)用戶無法獲取室外新能源充電的難題，同時提高低數(shù)據(jù)請求下的頻譜利用率，我們在第一部分安全傳輸?shù)腛FDMA網(wǎng)絡(luò)模型基礎(chǔ)上，拓展了基站的工作方式——無線充電模式。然而，基于安全傳輸?shù)臒o線充電模式會給用戶帶來較高的傳輸延遲。因此，我們構(gòu)建了虛擬時延隊列和新穎的李雅

5、普諾夫函數(shù)，設(shè)計了跨層DFRA資源調(diào)度算法：當基站的隨機數(shù)據(jù)請求較少，用戶的時延需求較低或者移動終端電量較低時，基站會通過無線電波給用戶終端充電。值得一提的是，該算法將數(shù)據(jù)緩存壓力從實際隊列轉(zhuǎn)移到了傳輸層的虛擬隊列，即網(wǎng)絡(luò)吞吐量與時延上界存在折衷的關(guān)系；但是實際數(shù)據(jù)隊列有即時性的明確上界，并且不受控制參數(shù)V的影響，即當算法吞吐量無限逼近最優(yōu)時不會影響基站處數(shù)據(jù)緩存隊列的長度。關(guān)鍵詞：OFDMA網(wǎng)絡(luò)綠色通信物理層安全無線充電李雅普諾夫優(yōu)化—ii—萬方數(shù)據(jù)上海交通大學碩士學位論文ABSTRACTGreenCommunicationBased

6、ResourceAllocationforOFDMANetworkABSTRACTWiththerapidlyincreasingpopularityofintelligentterminals,greatconveniencehasbeenbroughttohumanlife.Meanwhile,duetothebroadcastnatureofwirelesscommunicationsystems,problemsconcerningwithsecurityrequirementsremainamajorchallengetoen

7、terpriseandindividualusers.Traditionally,mostofsecurityworkisundertakenonupperlayersbasedoncomputationalcomplexity.Onlyinrecentyears,physicallayerapproachtoachievesecurityhasattractedconsiderableattentionforitquanti?esthemeasureofsecrecyandgreatlyfacilitatecross-layerdes

8、ign.Accordingtoinformationtheory,however,securetransmissionundesirablyantagonizeslarger?owrate,whichisa