IEEE 802.16e STBC-OFDM系统与QoS调度算法研究

摘要

随着移动多媒体业务的发展，IEEE802.16e系统需要为多种业务类型提供QoS保障。但是，由于无线信道的可变性、受限的带宽以及突发错误等问题，如何有效对抗多径效应和频率选择性衰落，在复杂的无线通信环境中提高传输效率、系统容量和频谱利用率以及降低误码率，是IEEE802.16e系统研究的重要内容。
　　 本文针对IEEE802.16e系统的仿真平台搭建，特别是多种QoS调度算法，开展了深入研究，主要工作与贡献如下：
　　 1、研究了STBC-OFDM系统及其在几种信道模型中传输的系统仿真实现。根据IEEE802.16e OFDM系统特点，使用Maltab构建了STBC-OFDM系统仿真平台，模拟了其在高斯、瑞利以及3GPP信道中传输的过程，并与OFDM系统进行了比较，对误码特性进行了评估，为正确评价实际STBC-OFDM系统的性能提供了有效的理论依据。
　　 2、研究并提出了提高VoIP业务资源利用率的QoS调度算法。算法分析了考虑信道状态后UGS、rtPS和ertPS三种调度服务类型的带宽使用情况，并对ertPS调度算法进行改进，根据信道状态的“好”“坏”，合理分配带宽资源。仿真结果显示，该算法能够提高系统吞吐量和资源利用率，但是，对于发生信道错误的业务流的公平性有待进一步研究。
　　 3、研究并提出了保障VoIP业务公平性的QoS调度算法。该算法根据VoIP业务流所处的状态确定优先级，当信道发生错误时，按照优先级分配额外带宽，当信道从错误状态恢复时，触发补偿机制。仿真结果显示，该算法能够保障VoIP业务流的长时公平性，同时，通过调整补偿参数，使VoIP业务流的短时公平性也获得一定的保障和改善。
　　 4、研究并提出了针对多种业务类型的QoS综合调度算法。算法根据业务流所处的状态确定优先级，根据业务类型确定权重，综合考虑优先级和权重，采用两级资源再分配策略和补偿机制，合理分配资源，有效保证QoS要求。仿真结果显示，该算法在兼顾复杂性和公平性的同时，实现了系统容量和资源利用率的最大化。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:缩略语

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2无线城域网技术

1.2.1 IEEE 802.16协议体系

1.2.2 WiMAX论坛

1.3 STBC-OFDM系统与QoS调度算法研究现状

1.3.1 STBC-OFDM系统研究

1.3.2提高VoIP业务资源利用率的QoS调度算法

1.3.3保障VoIP业务公平性的QoS调度算法

1.3.4针对多种业务类型的QoS调度算法

1.4选题目的与意义

1.5主要贡献和创新点

1.6论文结构

第二章 IEEE 802.16e系统概述

2.1网络参考模型

2.2协议栈模型

2.3物理层设计

2.3.1五种接口规范简介

2.3.2 OFDM参数

2.3.3 OFDM 帧结构

2.3.4 OFDM信道编码

2.4带宽分配与请求机制

2.4.1请求(Request)

2.4.2授予(Grant)

2.4.3轮询(Polling)

2.5 IEEE 802.16e的技术特点

第三章 STBC-OFDM系统研究

3.1 OFDM系统

3.1.1 OFDM时间连续系统模型

3.1.2 DFT-OFDM系统模型

3.1.3循环前缀和保护间隔

3.1.4 OFDM符号

3.2 MIMO系统结构

3.2.1 MIMO系统模型

3.2.2 MIMO信道容量

3.2.3分层空时编码

3.2.4空时网格码

3.2.5空时分组码

3.2.6 BLAST系统与STC系统比较

3.3 STBC-OFDM系统

3.3.1 STBC-OFDM系统的编码方法

3.3.2 STBC-OFDM系统的译码处理

3.3.3 STBC-OFDM系统与OFDM系统的仿真分析

3.4 STBC-OFDM系统在3GPP三种环境中的仿真

3.4.1 3GPP SCM信道环境

3.4.2 3GPP SCM信道环境下STBC-OFDM系统仿真分析

3.5本章小节

第四章 提高VoIP业务资源利用率的QoS调度算法

4.1 VoIP技术简介

4.1.1 VoIP系统组成

4.1.2 VoIP的传输过程

4.2 QoS

4.2.1 QoS参数

4.2.2 QoS保障机制

4.2.3需要解决的问题

4.3 VoIP与WiMAX的结合

4.3.1 UGS

4.3.2 rtPS

4.3.3 ertPS

4.4 VoIP业务流的管理

4.4.1 VoIP业务流的建立

4.4.2 VoIP业务流的修改和删除

4.5基于信道状态的调度算法

4.5.1信道状态模型

4.5.2业务模型

4.5.3已有算法分析

4.5.4提出的新算法

4.5.5与其它算法的比较

4.6仿真结果与分析

4.7本章小结

第五章 保障VoIP业务公平性的QoS调度算法

5.1公平性

5.1.1公平性定义

5.1.2公平性准则

5.2经典的公平性算法

5.2.1 WFQ

5.2.2 IWFQ

5.2.3 CIF-Q

5.3提出的新算法

5.3.1参数定义

5.3.2额外带宽再分配策略

5.3.3补偿机制

5.4仿真结果与分析

5.5本章小结

第六章 针对多种业务类型的QoS调度算法

6.1多种业务类型

6.2 QoS架构

6.3算法描述

6.3.1两级带宽再分配策略

6.3.2领先流的惩罚机制

6.3.3滞后流的补偿机制

6.4仿真结果与分析

6.5本章小结

第七章总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢