异构网络环境下基于用户优先级的频谱接入方案研究

• 作 者: 赵冬雪
• 出 处: 延边大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 异构网络 不同优先级的用户 优化算法 吞吐量 传输时延

随着移动用户数量的持续增加,用户对移动业务需求呈现出个性化、多样化特点,同时随着无线通信技术的不断发展,异构网络融合也成为未来无线通信网络重要特征之一。如何在异构网络环境下合理分配有限的无线电频谱资源具有重要研究价值和现实意义。认知无线电技术通过使非授权用户机会式地接入到没有被授权用户占用的空闲信道中来提高无线电频谱资源利用率,因此被广泛运用于无线频谱接入领域。本学位论文将认知无线电与载波侦听多址接入技术结合起来应用于异构网络中,提出了一种基于用户优先级的新的频谱接入方案。首先,根据网络中不同个性化需求用户共存的特点,通过采用不同的频谱接入机制对这些用户进行区分。本方案中低优先级用户只在某一个网络中侦听信道,而高优先级用户采用全侦听机制对系统中所有信道进行侦听,并采用新的切换机制进行频谱切换从而获得更多的接入机会,以此来满足高低优先级用户的不同业务需求。其次,采用排队论分析方法构建了异构网络环境下基于用户优先级的频谱接入方案的四维连续时间马尔可夫模型,通过矩阵分析方法得到了系统稳态概率,选择系统吞吐量和传输时延作为衡量系统性能的两个主要指标,并分析了系统中不同参数变化对所提方案性能的影响。最后,设计了系统吞吐量最大时的高优先级用户最优退避率算法。此算法能够在高优先级用户数量、网络服务率变化的不同网络环境下自适应地调整退避率,获得相应条件下的最大系统吞吐量。仿真实验结果表明,本论文提出的异构网络环境下基于用户优先级的方案与现有无优先级分类的异构网络频谱接入方案相比具有更优的性能表现。根据本文设计的高优先级用户最优退避率算法分配无线电频谱资源,能够有效地增加系统吞吐量。