M2M无线通信系统资源管理算法研究

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随着无线通信技术的快速发展,目前通信技术标准众多,新的技术方法也越来越多。将来的无线网络的发展趋势是成为一种多种接入方式并存、由,多种异构无线接入技术共同组成的网络,从而为人或其它实体提供有效的服务。在异构网络中,M2M通信已经成为信息化发展的重要组成部分,有广阔的应用前景。由于无线资源的稀缺性,对于支持M2M通信的无线系统而言,无线资源管理是一项重要课题,因为无线资源管理中的资源调度与分配算法可以在很大程度上影响一个系统对不同用户的服务质量。而且,在M2M通信系统中存在着大量的终端设备,无线链路和干扰环境也随之变得更加复杂,传统的无线资源管理机制将难以适用,需要研究新型的资源管理方案来满足M2M通信的需求。现阶段对此领域的研究尚为较少,研究成果亟待丰富增加。   本论文的重点是将图论和效用理论应用于无线资源调度和分配之中,充分利用M2M用户和传统用户的业务特点,设计合理的无线资源管理方案,并对所提出的方案进行仿真评估。   本文一方面针对M2M和H2H用户共存的系统,提出了一种最大化用户效用值的集中式资源调度算法,其调度目标是使H2H用户的效用值和加权的M2M用户效用值之和最大。M2M通信的引入必然会对现有通信产生影响,而对影响程度的评估则十分重要。在算法中通过改变加权因子的取值和设置只有H2H用户存在的仿真对比场景,仿真并分析了M2M通信对传统通信所带来的影响。另一方面,考虑M2M通信的群组特性,针对MTC设备之间进行通信且密集分布的场景设计了一种基于干扰图的分布式资源分配方案。其创新点在于:一是根据干扰门限建立干扰图;二是对干扰图的分布式染色算法进行改进,提高了资源分配的公平性。仿真结果表明,所提出的分布式方案能有效提高公平性。   本文最后提出了一种将效用理论与图论相结合的资源调度算法——基于效用二分图的资源调度算法。该算法的主要贡献在于将现有文献中的速率二分图改进为效用二分图,并给出了优化效用值的近似方法。为了对算法性能进行全面地评估,通过设置多种业务和多种场景分别进行了仿真,仿真结果证明了该方案的有效性。  
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