多用户无线网络中拓扑管理与资源分配研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liwuyi
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干扰对齐技术是无线网络中一种新兴的干扰管理技术。已存在关于干扰对齐的研究工作大多是基于对称多用户网络展开的。然而,在实际无线环境下,对称性的网络结构要求难以满足。因此,本文采用更加符合实际环境要求的非对称干扰网络模型,即整个网络中各用户位置随机分布,基于该模型对非对称多用户干扰网络的拓扑结构管理以及资源分配等问题进行了深入研究,能够有效地优化网络结构,进而提升非对称多用户干扰网络的频谱效率。本文的主要研究工作包括如下两个方面:(1)当路径损耗较大时,用户之间的干扰将会变得很弱,此时没有必要仍采用干扰对齐来消除干扰,而可将其直接视为噪声进行处理即可。因此,在本文中,首先提出了基于非对称多用户干扰模型的高频谱效率的拓扑结构管理方案。当某用户对远离其它的用户对时,该用户单独作为一个子网络,采用空分复用方案可以获得更高的频谱效率。而对于彼此接近的用户对来说,可以共同组成一个子网络,通过干扰对齐消除彼此间的强干扰,则可以达到更好的性能。本方案中,首先基于用户间的距离信息给出了网络划分的判决准则,然后利用判决准则将干扰网络建模为一个无向图。因此,整个网络拓扑结构划分问题转变成图划分问题。在此基础上,给出了干扰对齐子网络和空分复用子网络中预编码矩阵和解码矩阵的设计方法,进一步提升网络的频谱效率。通过仿真结果可以发现,在非对称多用户干扰网络中所提的拓扑结构管理方案可以获得比传统干扰对齐方案更高的频谱效率。(2)利用动态资源分配技术,即天线选择和功率分配,来进一步提升拓扑结构管理方案的性能。在干扰对齐子网络中,用户对拥有富余的天线,可以提供更多的天线组合进行选择,利用天线选择技术来进一步提升干扰对齐子网络性能。然后,基于几何规划框架的功率分配策略,在整个网络的发射端进行发射功率分配优化网络的频谱效率。最后,提出了基于天线选择和功率分配且具有较低计算复杂度的分步资源分配策略。通过仿真结果可以发现,基于拓扑结构管理方案的资源分配策略可以进一步提升整个网络的性能。
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