无线网络中下行链路资源分配问题的研究

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。本文分别对CDMA2000-1xEV-DO 系统和多用户OFDM系统这两种网络形式的无线资源分配问题展开研究。 在CDMA2000-lxEV-DO 系统中，通过对增进系统性能增益的信道预测的研究，提出一种基于信道状态预测的调度算法 PSUCS(Predictive Scheduling of UsingChannel States information)，使用多状态的Markov 模型来定义信道模型。该算法通过当前时隙的信道状态，预测下一个时隙的信道状态，并利用该信息，将资源调度问题描述成求解效用函数最大的优化模型和最优的调度策略。为了使系统的效用函数最大，该算法不仅利用本时隙的信道状态信息而且也利用下一个时隙的信道状态信息，通过预测来达到有效的无线资源分配。仿真结果表明，该算法在保证公平性的前提下，有效提高了无线网络下行链路吞吐量。 在多用户OFDM系统中，根据OFDM系统的多载波并行传输特性及多用户无线通信系统的特点，利用跨层，提出一种适用于OFDM下行链路的资源分配算法：基于近似目标函数最大化的跨层调度算法 CAMOF(Cross-layer scheduling andApproximate Maximize the Objective Function Algorithm)。CAMOF 算法考虑了物理层的信道状态信息，功率约束以及数据链路层的调度策略。在数据链路层设计了刷新模块，在每个调度周期，根据物理层反馈的信道条件和上一个调度周期的用户权重共同产生控制参数。通过控制参数和上一个调度周期的用户平均速率动态的调整各个用户的权重。实验结果表明该算法在目标函数值、用户平均速率及公平性方面，都具有较好的性能，是一种有效的动态子载波、比特、功率分配算法。

目录

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1第三代移动通信系统主要技术概述

1.2网络资源分配概述

1.2.1无线网络资源分配研究现状及发展趋势

1.2.2无线资源分配性能评估

1.3本文的主要工作及结构安排

1.3.1主要工作

1.3.2结构安排

1.4本章小结

第二章无线网络中传统的资源分配算法

2.1 CDMA2000-1xEV-DO系统简介

2.2支持非实时业务的传统无线调度算法

2.2.1最大载波/干扰(C/I)算法

2.2.2时间片轮转算法

2.2.3比例公平(PF)算法

2.3多载波OFDM系统基本原理

2.4动态子载波、比特和功率分配算法

2.4.1系统数学模型

2.4.2单用户系统的子载波、比特和功率分配算法

2.4.3多用户系统的子载波、比特和功率分配算法

2.5本章小结

第三章基于信道状态预测的调度算法

3.1效用函数在无线网络中的运用

3.2系统模型

3.3信道模型

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基于效用函数的PF算法(PFS)

3.5基于信道状态预测的调度算法

3.6算法仿真和分析

3.7本章小结

第四章基于跨层的OFDM无线资源分配优化算法

4.1跨层在无线网络中的运用

4.1.1跨层设计的思想

4.1.2跨层设计中带来的好处和存在的问题

4.2 OFDM系统的跨层设计

4.3 OFDM无线资源分配优化目标

4.4基于跨层的OFDM无线资源分配算法

4.4.1数据链路层的调度策略

4.4.2物理层的资源分配算法

4.5算法仿真与分析

4.5.1仿真环境

4.5.2仿真分析

4.6本章小结

第五章总结与展望

5.1本文工作总结

5.2研究工作中的不足

5.3未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢