中继增强型蜂窝通信系统调度算法研究及系统性能分析

摘要

在未来无线通信系统中，中继技术是有效提升无线通信系统整体性能的关键技术之一。中继增强型蜂窝系统的性能分析及此新型系统下的多用户调度算法逐渐成为研究重点。本文首先通过分析传统蜂窝系统中的多用户调度技术，提出了适用于中继增强型蜂窝系统的新型贪婪调度算法及比例公平性调度算法，同时利用两跳通信的特点，设计了一种新型路由选择和比例公平性联合调度方法，利用自适应的路由选择获得增益，提升了系统整体性能.本文还研究了基于不同业务的跨层调度，在提升系统性能的同时还满足了不同用户的多种业务要求。本文最后设计了新型的中继协议，并利用OPNET软件从系统网络级评测了中继增强型蜂窝系统的性能。论文主要工作如下： 1.研究了传统蜂窝小区多用户OFDM中调度算法，并且从系统频谱利用率及用户公平性等方面分析算法性能。 2.研究了中继增强型蜂窝小区中的多用户OFDM调度方法，基于固定的路由选择，提出两种贪婪调度算法，一种贪婪比例公平性调度算法。 3.提出了一种路由选择和比例公平性联合调度算法。通过将自适应的选择路由和比例公平性调度相结合的策略，同时获得多用户分集增益和路由选择增益，提升了系统性能。 4.研究的传统蜂窝系统中的多用户跨层调度方法，并通过仿真分析了其性能。 5.提出一种适用于中继增强型蜂窝系统的跨层调度算法，可实现系统MAC层和物理层的联合性能优化。 6.设计了新型中继通信协议，利用OPNET软件搭建了中继增强型蜂窝系统仿真平台；并利用平台从系统网络级分析了中继增强型蜂窝系统的性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章 绪论

1.1 OFDM技术概述

1.1.1 OFDM的发展历程

1.1.2 OFDM的优缺点

1.1.3 OFDM的应用现状

1.2中继技术概述

1.2.1中继技术研究

1.2.2新型中继增强型蜂窝网络

1.3多用户调度算法

1.3.1多用户调度研究进展

1.3.2多用户调度的概念

1.3.3无线系统中多用户调度特点

1.4跨层调度算法设计

1.5本文的主要工作

第2章传统蜂窝小区中多用户OFDM调度

2.1系统模型

2.2轮询(Round Robin)调度

2.3贪婪(Greedy)调度算法

2.3.1最大系统和容量贪婪调度

2.3.2最大信噪比贪婪调度

2.4比例公平性(Proportional Fair)调度

2.4.1比例公平性算法核心思想

2.4.2多用户OFDM系统比例公平性调度算法

2.4.3仿真结果及其分析

2.5基于公平性的伺机调度(Opportunistic Scheduling)算法

2.5.1基于时间公平性的伺机调度

2.5.2基于效用公平性的伺机调度

2.5.3基于最低性能公平性的伺机调度

2.6本章小结

第3章中继增强型蜂窝小区中的多用户调度

3.1中继增强型蜂窝网络架构、系统模型及帧结构

3.1.1中继增强型蜂窝网路架构

3.1.2系统模型

3.1.3帧结构

3.2扩展轮询(Extended Round Robin)调度

3.3两种新型贪婪调度算法

3.3.1低复杂度的扩展贪婪调度

3.3.2两跳平衡贪婪调度算法

3.4新型的贪婪比例公平性调度

3.4.1贪婪比例公平性调度准则

3.4.2贪婪比例公平性调度算法步骤

3.4.3仿真结果及其分析

3.5一种新型的路由选择与比例公平性联合调度

3.5.1新型路由选择与比例公平性联合调度准则

3.5.2新型路由选择与比例公平性调度算法步骤

3.5.3仿真结果及其分析

3.6本章小结

第4章多用户OFDM系统中的跨层调度

4.1系统模型

4.2传统蜂窝系统的新型跨层调度

4.2.1跨层调度准则

4.2.2跨层调度算法步骤

4.2.3仿真结果及其分析

4.3中继增强型蜂窝系统中的跨层调度

4.3.1新型跨层调度准则

4.3.2新型跨层调度算法的步骤

4.3.3仿真结果及其分析

4.4本章小结

第5章中继增强型蜂窝网络系统级性能评测

5.1 OPNET软件介绍及其核心仿真机制

5.1.1离散事件仿真机制

5.1.2 OPNET建模方法

5.1.3 OPNET无线通信系统建模

5.2中继增强型蜂窝系统仿真平台设计

5.2.1无线系统协议研究现状

5.2.2中继增强型网络协议的设计

5.2.3中继技术

5.2.4中继增强型蜂窝系统OPNET节点的设计

5.2.5中继增强型蜂窝网络业务模型

5.3中继增强型蜂窝系统仿真结果分析

5.3.1仿真场景

5.3.2系统性能分析

5.4本章小结

第6章结束语

6.1本文工作总结

6.2未来工作展望

6.3结语

致谢

参考文献