基于跨层设计的Macro-Femto异构网络吞吐量最大化.pdfVIP

第 34卷第 12期 铁 道 学 报 Vo1．34 No．12 2012年 12月 JOURNALOFTHECHINA RAILWAY SOCIETY December 2O12 文章编号 ：1001—8360(2012)12～0046—11 基于跨层设计的Macro—Femto异构网络吞吐量最大化 张秀宁，谈振辉，徐少毅，陶 成 (北京交通大学 电子信息工程学院，北京 100044) 摘 要：提出一种跨层设计机制，目的是最大化网络下行链路吞吐量 ，同时保证业务公平性。网络架构为多小 区、多用户、多业务的MacroFemto异构网络架构。物理层传输技术为多输入多输出正交频分复用技术。所建 立 的最优化问题在多项式时间内是不可解的。结合工程实际，提 出一种易于实现 的次优算法 。此外，针对异质 业务环境，提出一种公平性观点，并改进传统的Jain’S公平指数。修正的公平指数能够有效地评估未来多业务 无线网络各种机制 的公平性 。系统级仿真结果表明：在异构网络 中，本文提 出机制 的吞吐量性能和公平性能均 优于简单跨层设计 sCLD(SimpleCross—IayerDesign)机制 。本文提 出的机制和 SCLD机制 的业务公平性能均 优于比例公平机制 的公平性能。比例公平机制仅考虑速率公平 ，没有考虑业务公平 。 关键词 ：跨层设计 ；网络吞 吐量最大化 ；业务公平性 ；Macro—Femto异构网络 中图分类号 ：TN929．5 文献标志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1001—8360．2012．12．008 M aximizationofThroughputofM acro—FemtoHeter0gene0us NetworksBasedonCross—layerDesign ZHANG Xiu—ning，TAN Zhenhui，XU Shao～yi，TAO Cheng (SchoolofElectronicsandInformationEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China) Abstract：A new cross—layerschemewasdeveloped，aimingtomaximizethewhole—network downlinkthrough— putandguaranteeservicefairness．Thenetworkswerethemulti—cel1。multi—userandmulti—serviceMacro—Fern— toheterogeneousnetworks (HetNets)．Thetransmission technologywasmultiple—inputmultiple—outputor— thogonalfrequency division multiplexing (MIMO—OFDM )．Optimizationwasnon—deterministicpolynomial— timehard(NP—hard)．Thus，from thepracticalengineeringperspective，afeasiblesuboptimalalgorithm was putforward．Additionally，aperspectiveoffairnessfortheheterogeneousserviceenvironmentwasset，andthe traditionalJain’Sfairnessindexwasimproved．Theimprovedindexismoreefficientinevaluatingfairnessof differentkindsofschemesinfuturemulti——servicewirelessnetworks．System levelsimulat