寬帶無線網絡中無線資源調度技術的研究.pdf

1、寬帶無線網絡中的資源管理與調度技術相對于有線網絡顯得尤為重要，靈活有效的無線資源分配算法(RRA,Radio Resource Allocation)的設計是無線網絡能夠提供服務質量(QoS)保障的關鍵所在。本論文主要針對寬帶無線網絡，緊緊抓住寬帶無線這個主題，對無線資源調度算法進行了全面而深入的研究，并致力于解決寬帶無線網絡中高效的資源調度和管理問題。論文在深入研究國際上一些經典的無線資源調度算法的基礎上，著重研究分析了寬帶無線網絡中

2、幾種高效的資源調度模型及其算法，并進行了嚴密的論證和深入的分析。論文的主要工作和創(chuàng)新之處在于： 1．多用戶寬帶OFDM系統(tǒng)頻率時間二維無線資源調度容量的研究寬帶OFDM技術以及基于OFDM調制的多址接入技術已經被廣泛地認為是未來B3G/4G系統(tǒng)中最具吸引力的核心技術之一，本論文提出了一種自適應的OFDM系統(tǒng)頻率時間二維無線資源調度模型，基于該模型；深入分析了多用戶OFDM系統(tǒng)下二維無線資源調度的系統(tǒng)容量及頻譜效率，并通過大量仿真

3、進行了驗證。通過理論和仿真的分析，二維的OFDM系統(tǒng)無線資源調度比傳統(tǒng)的“一維”無線資源調度取得更多的系統(tǒng)容量和更高的頻譜效率；同時表面，用戶在系統(tǒng)中扮演非常重要的地位，這種多用戶系統(tǒng)自身的增益需要充分利用以優(yōu)化系統(tǒng)的性能。 2．OFDM系統(tǒng)下無線資源調度算法的研究本論文在深入分析當前OFDM系統(tǒng)調度問題主要研究方法的基礎上，基于自適應的OFDM系統(tǒng)頻率時間二維無線資源調度模型，給出了兩種高效的多用戶二維無線資源調度算法，即二維

4、最好到最壞調度算法(2D-Best to Worst，2D-B2W)和二維次最大速率優(yōu)先調度算法(2D-Second Largest Rate Preferential，2D-SLRP)，理論和仿真表面該算法能夠在較低的實現(xiàn)復雜度下取得更高的系統(tǒng)容量和較好的公平性。 3．MIMO無線通信系統(tǒng)中的空時調度技術本論文主要集中對MIMO天線選擇在多用戶點到多點(PMP.Point-to-Multipoint)系統(tǒng)的性能進行分析，具體的

5、說就是，集中從多用戶整個系統(tǒng)的角度來對多用戶分集的特性進行研究分析。首先，提出一個框架來對三種主要的性能指標進行分析，即中斷概率(outage probability)，中斷容量(outage capacity)和平均誤符號率；接著基于該框架模型，從理論上研究天線增益，MIMO多天線配置，多用戶分集等因素如何對系統(tǒng)性能產生影響。特別的，針對多用戶發(fā)送天線選擇/最大比合并(TAS/MRC)系統(tǒng)，主要貢獻總結如下：·理論推導出中斷概率的閉式

6、解及其近似解，通過該近似解，可以得到中斷概率以γ<'-KNtNr>的形式減少(這里γ是平均信噪比SNR)·推導出平均中斷容量的閉式表達式，研究表明：1)中斷容量隨著有效平均SNR的均值的增加而增加，隨著有效平均SNR的方差的增大而減??；2)為了獲得更高的中斷容量，發(fā)送天線的數(shù)目應當不大于接收天線的數(shù)目。 ·推導出誤符號率SER的閉式解及其近似解，研究表明，可以獲得大約(KNtNr-KNt+1)的分集度；另外，當接收天線數(shù)目Nr較

7、多時，可以獲得大約(KNtNr)的分集度。 從理論分析和仿真結果來看，研究表明在多用戶MIMO天線選擇系統(tǒng)中，用戶可以認為是“虛擬”的發(fā)送天線，這是內在的多用戶分集增益的來源。 4．OFDM-MIMO系統(tǒng)無線資源調度技術的研究正交頻分復用(OFDM)技術憑借其在多徑衰落信道下的優(yōu)越性能而倍受關注；多輸入多輸出(MIMO)技術在發(fā)射端和接收端均采用多個天線，在強散射環(huán)境中可獲得很高的頻譜效率。這種情況下，OFDM和MIMO

8、的結合就成為必然的選擇。論文首先介紹了以OFDM-MIMO為基礎的3GPP LTE(Long-TermEvolution，長期演進)系統(tǒng)的特點及其發(fā)展情況，針對OFDM-MIMO系統(tǒng)的特點，提出了一整套適用于OFDM-MIMO系統(tǒng)關鍵技術的仿真方法，利用OPNETModeler搭建了全系統(tǒng)仿真平臺；提出了若干種有效信噪比合并及MCS選擇算法和兩種高效的系統(tǒng)資源調度技術；基于這些工作，最后對OFDM-MIMO系統(tǒng)進行了大量的仿真評估。