面向用户体验的异构网络多业务资源分配策略研究

摘要

在科技高速发展的21世纪，无线通信技术和互联网技术取得了巨大进步，移动终端中语音业务、视频业务和数据业务的需求飞速增加，LTE-Advanced系统的频谱资源日趋紧张，单纯增加宏基站的数量已难以满足无线通信的覆盖和容量需求，分层异构网络（Heterogeneous Networks，HetNets）的概念应运而生。在传统宏基站部署的区域中引入低功率小型化基站而共同构成的分层异构网络，可以有效提高系统无线覆盖率和频谱资源的利用率，针对性地提高无线网络性能。目前有关异构网络下的资源分配问题已成为业界研究的新热点，大部分研究工作主要关注指标是系统最大化吞吐量和最优化能量效率，却鲜有以用户的体验为研究目标。因此，本文从用户的角度出发，研究了不同业务的用户体验（Quality of Experience，QoE）评估模型，并以最大化系统用户体验和最优化系统用户体验能效为研究目标，去合理的、高效的分配异构网络系统资源，使系统保持较低能耗的同时，用户体验得到进一步的提升。本文主要工作如下:
　　1.首先调研并选取不同业务的典型的用户体验评估模型，在此基础上，建模了一个由宏基站和家庭基站共同部署的异构网络系统模型，在此模型中，不同的移动设备分别承载语音、视频和数据业务，利用模拟退火算法(Simulated Annealing，SA)来优化分配系统资源。从仿真结果中可知，该算法根据不同业务的特性最优化分配无线资源，使系统QoE之和最大化，避免在用户的QoE达到满足时继续分配过多资源而导致资源的浪费，其与传统基于最大化吞吐量分配算法相比更显合理性，系统用户体验总和也更优。
　　2.在考虑系统用户体验的基础上，针对关注度日益增加的移动设备能耗问题，构建了基于用户体验能效模型，并进一步研究了异构网络下最优化用户体验能效的资源分配问题。本文结合实际模型提出基于改进的多目标模拟退火(Multi-Objective Simulated Annealing，MOSA)算法来求解本文所研究的复杂多目标优化问题，对算法进行仿真并与传统基于最优能效分配算法相比较，从中可知，本文算法具有良好的全局寻优性，并有效避免在已达到QoE需求用户的设备上浪费多余能量，与绿色通信理念相契合，使系统用户体验能效最大化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 异构网络资源分配的研究现状

1．2．1 LTE-A异构网络研究现状

1．2．2 异构网络资源分配的国内外研究现状

1．3 本文研究内容和组织结构

第2章 用户体验相关介绍

2．1 用户体验的基本概念

2．2 用户体验的属性特征与影响因素

2．2．1 用户体验的属性特征

2．2．2 用户体验的影响因素

2．3 用户体验的量化和评价方法

2．3．1 用户体验的量化方法

2．3．2 用户体验的评价方法

2．4 本章小结

第3章 面向QoE的异构网络多业务资源分配策略

3．1 异构网络系统模型

3．1．1 用户体验多业务评估模型

3．1．2 系统建模

3．2 基于模拟退火算法的多业务资源分配策略设计

3．2．1 模拟退火算法基本思路

3．2．2 算法实现

3．2．3 算法复杂度分析

3．3 仿真与分析

3．3．1 仿真参数设定

3．3．2 仿真结果与分析

3．4 本章小结

第4章 面向QoE能效的异构网络多业务资源分配策略

4．1 异构网络系统模型

4．2 基于多目标模拟退火算法的最优能效资源分配策略设计

4．2．1 传统多目标优化问题的求解

4．2．2 多目标模拟退火算法

4．2．3 基于MOSA算法的最优化能效资源分配算法

4．2．4 算法复杂度分析

4．3 仿真与分析

4．3．1 仿真参数设定

4．3．2 仿真结果与分析

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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