无线网络中基于缓冲区效用函数的资源分配算法研究

摘要

近年来，无线移动通信发展迅猛，无线移动用户数目急剧增长，并且在将来的无线移动通信系统中必须为用户提供更多的数据、图像和视频等多媒体业务信息，这些均将导致更多的无线资源被占用。服务质量(QoS)和无线资源稀缺性之间的矛盾，使得应该以怎样的方式合理有效地分配有限的无线资源、支持更多的用户而又保证多种业务运用的服务质量等问题成为一个重要的研究课题。 无线资源管理是一个算法集合，包括资源调度、功率控制与分配、切换和呼叫准入控制等，这些算法通过对无线信道和发射功率等资源使用情况的管理来提高移动通信系统的效率。资源调度是在到达节点处对各业务的数据进行排队，依据特定规则分配通信系统的无线资源的方法。资源调度的主要作用是提高无线资源的利用率，满足更多用户的服务质量要求。 在无线网络的多用户资源分配中，一个重要的问题就是设计高效的调度算法来保证用户的公平性，并同时充分利用有限资源和保证用户服务质量要求。本文中提出一种基于缓冲区长度效用函数的多用户包调度(Buffer Length Utility Function-BLUF)算法，能够同一时刻进行多用户的实时声音和视频任务的调度。该算法充分考虑无线信道的时变特性，使用四状态的Markov模型来近似表示多变的、不稳定的无线信道，用缓冲区长度的效用函数来表示调度的服务质量需求的紧急程度，用户当前信道速率与其获得的平均信道速率的比值表示用户公平性和系统效率的权衡程度。并且基于OPNET平台实现Markov信道模型的仿真，以及同等信道条件下BLUF算法和比例公平性调度(PFS)算法的实验，仿真结果表明，与存在的PFS算法相比，BLUF算法能够保证实时任务的时延需求的前提下，获得更好的公平性，系统吞吐量等性能，也能在保证公平性的前提下满足实时任务的丢包的QoS要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1第三代移动通信系统概述

1.2无线资源管理概述

1.2.1无线资源管理的主要内容

1.2.2无线资源管理的性能评估

1.3本文的主要工作及结构安排

1.3.1本文主要工作

1.3.2论文内容安排

1.4本章小结

第二章无线网络中的资源分配算法

2.1无线网络的调度模型

2.1.1无线网络模型

2.1.2无线链路模型

2.2无线网络中调度算法设计准则

2.2.1无线网络的特性

2.2.2资源调度要求

2.3无线网络中的资源分配算法

2.3.1轮循(Round Robin)算法

2.3.2最大载干比(Max C/I)算法

2.3.3比例公平调度(Proportional Fairness Scheduling)算法

2.4本章小结

第三章无线信道建模

3.1无线信道概述

3.2无线信道的传播特征

3.3无线信道的Markov建模

3.3.1两状态无线信道建模

3.3.2多状态无线信道建模

3.4本章小结

第四章基于信道状态和缓冲区长度效用函数的调度算法

4.1背景分析

4.2效用函数在无线网络中的应用

4.3提出基于信道状态和缓冲区长度效用函数的调度算法

4.3.1缓冲区长度效用函数

4.3.2基于效用函数的PFS算法描述

4.3.3基于效用函数的BLUF算法描述

4.4仿真结果及其分析

4.4.1业务模型

4.4.2 FSMC信道模型

4.4.3产生源模型

4.4.4各调度算法的仿真结果分析

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1论文总结

5.2研究中的不足

5.3进一步工作

参考文献

硕士期间发表的论文、科研成果等

致谢