硕士毕业答辩ppt

1基于博弈论和凸优化的异构网络资源分配方法研究答辩日期学号RESEARCHONRESOURCEALLOCATIONINHETEROGENEOUSNETWORK答辩人指导老师HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenter2目录HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1Part2Part3Part4Part5绪论异构网络资源分配相关技术基于非合作博弈论下行链路功率分配研究基于凸优化的下行链路资源分配研究结论3目录HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1Part2Part3Part4Part5绪论异构网络资源分配相关技术基于非合作博弈论下行链路功率分配研究基于凸优化的下行链路资源分配研究结论4HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1目录Part2Part3Part4Part5研究背景及意义国内外研究现状论文结构安排研究背景及意义20082009201020112012201320141*10e72*10e73*10e74*10e75*10e76*10e7美国加拿大英国日本每年的数据量都在翻倍增加业务密集地方覆盖情况不好宏基站中引入小基站，减轻宏基站的流量负担结合非授权频段，提高非授权频段的利用率，保证用户的通信服务要求研究背景研究意义5HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1目录Part2Part3Part4Part5研究背景及意义国内外研究现状论文结构安排异构网络资源分配的国内外研究现状功率控制123654合作信道的子信道部署功率控制和子信道分配联合授权频段和非授权频段代价函数和功率控制博弈论和凸优化国内研究现状•2008-2016年中兴、华为、中国移动以及学术机构•集中在功率和频谱两方面的优化•混合图论和复用频谱的干扰控制案•用户类型权重的比例公平调度•博弈论/凸优化•代价机制•LTE和LTE-U相结合国外研究现状•2010年，J.G.Andrews建立基于泊松随机分布的接入模型•2012年，Han-Shibjo提出一种新的网络接入方法•WangChiCheung同时控制宏基站和小基站的接入方式•2014年至今，诺基亚、高通在广泛深入研究LTE-U方案6HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1目录Part2Part3Part4Part5研究背景及意义国内外研究现状论文结构安排论文结构第1章绪论异构网络资源分配研究第2章异构网络及资源分配中的关键技术第3章基于非合作博弈论下行链路功率分配研究第4章基于凸优化的下行链路资源分配研究结论建立非合作博弈模型引入Wi-Fi接入点优化小基站用户的发射功率证明纳什均衡点存在且唯一频谱资源有限数据业务量需求急剧增长需要合理的资源分配研究背景、意义国内外研究现状异构网络概念和分类异构网络干扰分析Wi-Fi数据包稳定传输概率阐述创新点明确后续研究方向建立含有宏基站、小基站以及Wi-Fi接入点的新系统模型最大化小基站用户的下行吞吐量凸优化来优化频谱资源和功率7目录HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1Part2Part3Part4Part5绪论异构网络资源分配相关技术基于非合作博弈论下行链路功率分配研究基于凸优化的下行链路资源分配研究结论8HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1目录Part3Part4Part5异构网络干扰分析Wi-Fi数据包功率控制技术异构网络Part2•由计算机、网络设备不同类型的网络组成•网络终端设备可以由不同的生产商生产•不同的网络和接口遵循不同的协议•支持各种各样的应用•不同类型的网络覆盖之间可以有重叠部分•一般情况下是在宏网络中分布一些传输功率比较小的节点，形成异构网络水平切换Adhoc2G网络其他网络PSTN3G网络广域网网关网关网关网关网关网关网关网关核心网络子网1子网24G网络Internet异构网络（HeterogeneousNetwork）9HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1目录Part3Part4Part5异构网络干扰分析Wi-Fi数据包功率控制技术异构网络中的干扰分析Part2干扰类型干扰源被干扰对象上行/下行同层干扰（Intra-TierInterference,ITI）FBsFemtocell户下行Femtocell用户FBs上行跨层干扰（Cross-TierInterference,CTI）MBsFemtocell用户下行FBsMacrocell用户下行Macrocell用户FBs上行Femtocell用户MBs上行跨层干扰链路同层干扰链路10HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1目录Part3Part4Part5异构网络干扰分析Wi-Fi数据包功率控制技术Wi-Fi数据包传输概率Part211(1)np假设有n个站点，每一个站点总是有数据包需要传输，在饱和情况下，数据包发送时都需要等待前一个数据包成功发送，即有一个退避时间。2(12),1/2(12)(1)(1(2))()2,1/21/2mpppWpWpppWmWlog(1)1log(1)pn11HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1目录Part3Part4Part5异构网络干扰分析Wi-Fi数据包功率控制技术资源分配中功率分配技术Part2功率控制技术相关描述集中式功率控制算法•需要集中控制中心：信道、功率以及信噪比等信息的搜索和存储•目标是整个系统的吞吐量最大化•算法复杂度高，对系统要求高•集中式资源分配的性能最好分布式功率控制算法•不需要网络拥有一个集中控制中心•目标是自己吞吐量的最大化•对于分布式功率控制情况，通常采用博弈论理论方法•实现方法简单，开销小，在实际中经常被用到半分布式功率控制算法•结合集中式控制技术和分布式控制技术•总控制中心和所有的基站共同完成资源分配12目录HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenterPart1Part2Part3Part4Part5绪论异构网络资源分配相关技术基于非合作博弈论下行链路功率分配研究基于凸优化的下行链路资源分配研究结论13HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenter目录Part4Part5下行功率分配系统模型分配算法仿真结果引入Wi-Fi下行功率分配异构网络下行链路功率分配Part1Part2Part3MBSFBSFBS通信链路干扰链路•系统模型•同时考虑N个同频干扰的基站•每个基站内的活跃用户为U•同频子信道的相邻基站用户之间存在同频干扰•在同一个基站内，多个用户不能共享一个信道14HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenter目录Part4Part5下行功率分配系统模型分配算法仿真结果引入Wi-Fi下行功率分配Part1Part2Part3异构网络下行链路功率分配,,,,,,22,,,,1,log1ijmijmijmNkjmkjmkkijpgBRMphln5/1.5ER,,11minmax,,max..NKijmijijmRstPpP形成优化问题引入非合作博弈论,,,,,,,,,cjjjjjjijmijmijmuPuPcPRpPPP-j-j-j净效用函数效用函数代价函数max,.cjjjuPsPminmax.jtPPPargmax,.cjjjuPsPminmax.jtPPP最优解：表示单位功率的价格15HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenter目录Part4Part5下行功率分配系统模型分配算法仿真结果引入Wi-Fi下行功率分配Part1Part2Part3如果满足以下条件，则非合作博弈存在纳什均衡点1）是欧式空间的非空、闭的、有界凸集；2）在连续，在上拟凹；PNR,cjjuPP-jjPP证：1）2）2(,)(ln2)cjjjjjjkkjjkiuPBgPPgPgP22222(,)0(ln2)cjjjjjkkjjkiuPBgPPgPgPminmaxjPPPminminmax0,PPP•纳什均衡均衡点存在性证明异构网络下行链路功率分配1[,,]NPPP16HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenter目录Part4Part5下行功率分配系统模型分配算法仿真结果引入Wi-Fi下行功率分配Part1Part2Part3,02ln(2)cjjjjjkkjjkiBguPjPMPhPgP2,,ln(2)kkjjkijjphpgBpijmMgminmin2minminmaxmin,,ln(2),jkkkjjjjjjPPPPhBPPPPMgPPPIPP•纳什均衡均衡点唯一性证明异构网络下行链路功率分配1,NIIIPPP17HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenter目录Part4Part5下行功率分配系统模型分配算法仿真结果引入Wi-Fi下行功率分配Part1Part2Part3因为标准方程收敛到唯一点，所以纳什函数的唯一性需要证明为标准函数：即满足正性、单调性和可量测性。IP证：minmax[]jPPPmin0PminmaxPP0IPjU2）单调性jjPP’min'maxjjPPPP，''0kkkjjjjPPIPIPg单调递减3）可测量性1）正性210ln(2)jjBIIMgPP可测量性•纳什均衡均衡点唯一性证明异构网络下行链路功率分配18HarbinInstituteofTechnology|CommunicationResearchCenter目录Part4Part5下行功率分配系统模型分配算法仿真结果引入Wi-Fi下行功率分配Part1Part2Part3参数初始化：等,,,,,,,,,,,,EijmijmNMKUBCRgh初始化功率矢量，以及算法迭代精度，迭代次数P1t()((1)),1PtIPttt判断是否满足迭代精度的要求算法迭代结束，得到最优功率解YN建立模型开始结束参数名称参数值系统总带宽10MHz子载波数600信道数目24MBs/FBs用户数目4MBs总功率45dBmFBs总功率25dBmMBs半径500mFBs半径50m误码率路径损耗指数阴影衰落指数8dB白噪声密度-174d