3GPP LTE系统中基于多目标决策的下行资源调度算法研究与实现

摘要

随着移动通信的发展以及互联网和多媒体需求的俱增，移动通信需要满足的业务类型逐渐增多，用户对QoS的要求逐渐提高，以及无线频谱资源的短缺。为了进一步满足用户的需求，3GPP启动了长期演进(Long Term Evolution，LTE)项目，3GPP LTE采用OFDMA作为多址接入技术，大大提高了无线频谱的资源利用率，满足了逐渐增长的用户数目和业务量对未来移动通信的需求。在LTE系统中，OFDM技术把频域划分为相互正交无线子载波，资源调度器根据资源调度算法把频域和时域的资源动态的分配给不同的用户，因此LTE系统中提高频谱资源利用率在很大程度上依赖于资源调度算法的性能，在频带宽度相同的情况下，资源调度算法的吞吐量指标间接表示了频谱资源利用率，同时在用户QoS保证方面资源调度算法也是关键技术之一。对于LTE系统，移动业务的类型逐渐增多，资源调度的数据类型包括VoIP、FTP、Real Time Gaming和Video等多种业务，如何为不同的用户提供满足多种业务QoS要求的服务，同时提高整个系统的频谱利用率和保证用户间的公平性，是分组调度算法的重要任务。
　　在不同的环境中，因为用户的数目、信道质量、业务类型和业务量等不同，因此对资源调度算法性能的要求也不相同，但目前的资源调度算法的主要针对特定的环境而提出，不能满足多种环境的不同需求。移动通信运营商为了效益最大化，需要在有限的资源下满足更多移动用户的通信需求。为了满足运营商的这种需求，需要提出一种资源调度性能可调的资源调度算法。在不同环境下调整资源调度性能可以满足不同的性能需求。
　　为了满足不同环境中，对资源调度性能要求的不同，本文提出了一种基于多目标决策的下行资源调度算法。该算法采用运筹学中多目标决策理论的思想，在每个TTI调度时，把吞吐量、公平因子和丢包率三个指标作为决策准则，MAX C/I、Max-Min和FIFO改进调度算法作为备选方案，动态的进行决策，实现性能可调的资源调度算法。同时为了找到适合的多目标决策备选方案，提出了一种改进的FIFO资源调度算法，该算法在丢包率指标方面有明显的性能提升。为了满足资源调度的特殊情况，提出了一种改进的加权向量转换算法，该算法解决了各准则下数值所在区间存在差异，各指标性能可调范围小和部分准则的数值的变异程度大等问题，是一种适合资源调度方案决策的加权向量转换算法。最后仿真结果表明，该算法是一种可满足不同需求的调度算法，可根据需求矩阵调整算法性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外研究状况

1．4 论文的章节安排

第2章 LTE相关技术

2．1 LTE系统概述

2．2 LTE系统架构

2．2．1 核心网

2．2．2 接入网

2．3 物理层关键技术

2．3．1 OFDMA多址传输

2．3．2 帧结构和姿源块

2．4 本章小结

第3章 LTE资源调度技术与多目标决策相关概述

3．1 资源调度概述

3．1．1 资源调度器

3．1．2 资源调度评价指标

3．1．3 面临的主要问题

3．2 经典调度算法

3．2．1 最大载干比

3．2．2 轮询

3．2．3 最大最小

3．2．4 比例公平

3．2．5 M-LWDF算法

3．2．6 算法比较

3．3 多目标决策相关概述

3．4 本章小结

第4章 基于多目标决策的下行资源调度算法

4．1 算法模型

4．1．1 设计思想

4．1．2 备选方案和决策准则

4．1．3 改进的加权向量转换算法

4．1．4 算法流程

4．2 维也纳科技大学LTE仿真平台介绍

4．2．1 平台架构

4．2．2 仿真流程

4．3 算法仿真

4．3．1 仿真参数

4．3．2 仿真结果分析

4．4 本章小结

第5章 结束语

5．1 工作总结

5．2 未来展望

致谢

参考文献

在读期间发表论文