寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線資源調(diào)度技術(shù)的研究.pdf

1、寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的資源管理與調(diào)度技術(shù)相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)顯得尤為重要，靈活有效的無(wú)線資源分配算法(RRA,Radio Resource Allocation)的設(shè)計(jì)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠提供服務(wù)質(zhì)量(QoS)保障的關(guān)鍵所在。本論文主要針對(duì)寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，緊緊抓住寬帶無(wú)線這個(gè)主題，對(duì)無(wú)線資源調(diào)度算法進(jìn)行了全面而深入的研究，并致力于解決寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中高效的資源調(diào)度和管理問(wèn)題。論文在深入研究國(guó)際上一些經(jīng)典的無(wú)線資源調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，著重研究分析了寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中

2、幾種高效的資源調(diào)度模型及其算法，并進(jìn)行了嚴(yán)密的論證和深入的分析。論文的主要工作和創(chuàng)新之處在于： 1．多用戶寬帶OFDM系統(tǒng)頻率時(shí)間二維無(wú)線資源調(diào)度容量的研究寬帶OFDM技術(shù)以及基于OFDM調(diào)制的多址接入技術(shù)已經(jīng)被廣泛地認(rèn)為是未來(lái)B3G/4G系統(tǒng)中最具吸引力的核心技術(shù)之一，本論文提出了一種自適應(yīng)的OFDM系統(tǒng)頻率時(shí)間二維無(wú)線資源調(diào)度模型，基于該模型；深入分析了多用戶OFDM系統(tǒng)下二維無(wú)線資源調(diào)度的系統(tǒng)容量及頻譜效率，并通過(guò)大量仿真

3、進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)理論和仿真的分析，二維的OFDM系統(tǒng)無(wú)線資源調(diào)度比傳統(tǒng)的“一維”無(wú)線資源調(diào)度取得更多的系統(tǒng)容量和更高的頻譜效率；同時(shí)表面，用戶在系統(tǒng)中扮演非常重要的地位，這種多用戶系統(tǒng)自身的增益需要充分利用以優(yōu)化系統(tǒng)的性能。 2．OFDM系統(tǒng)下無(wú)線資源調(diào)度算法的研究本論文在深入分析當(dāng)前OFDM系統(tǒng)調(diào)度問(wèn)題主要研究方法的基礎(chǔ)上，基于自適應(yīng)的OFDM系統(tǒng)頻率時(shí)間二維無(wú)線資源調(diào)度模型，給出了兩種高效的多用戶二維無(wú)線資源調(diào)度算法，即二維

4、最好到最壞調(diào)度算法(2D-Best to Worst，2D-B2W)和二維次最大速率優(yōu)先調(diào)度算法(2D-Second Largest Rate Preferential，2D-SLRP)，理論和仿真表面該算法能夠在較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度下取得更高的系統(tǒng)容量和較好的公平性。 3．MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)中的空時(shí)調(diào)度技術(shù)本論文主要集中對(duì)MIMO天線選擇在多用戶點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP.Point-to-Multipoint)系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，具體的

5、說(shuō)就是，集中從多用戶整個(gè)系統(tǒng)的角度來(lái)對(duì)多用戶分集的特性進(jìn)行研究分析。首先，提出一個(gè)框架來(lái)對(duì)三種主要的性能指標(biāo)進(jìn)行分析，即中斷概率(outage probability)，中斷容量(outage capacity)和平均誤符號(hào)率；接著基于該框架模型，從理論上研究天線增益，MIMO多天線配置，多用戶分集等因素如何對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。特別的，針對(duì)多用戶發(fā)送天線選擇/最大比合并(TAS/MRC)系統(tǒng)，主要貢獻(xiàn)總結(jié)如下：·理論推導(dǎo)出中斷概率的閉式

6、解及其近似解，通過(guò)該近似解，可以得到中斷概率以γ<'-KNtNr>的形式減少(這里γ是平均信噪比SNR)·推導(dǎo)出平均中斷容量的閉式表達(dá)式，研究表明：1)中斷容量隨著有效平均SNR的均值的增加而增加，隨著有效平均SNR的方差的增大而減?。?)為了獲得更高的中斷容量，發(fā)送天線的數(shù)目應(yīng)當(dāng)不大于接收天線的數(shù)目。 ·推導(dǎo)出誤符號(hào)率SER的閉式解及其近似解，研究表明，可以獲得大約(KNtNr-KNt+1)的分集度；另外，當(dāng)接收天線數(shù)目Nr較

7、多時(shí)，可以獲得大約(KNtNr)的分集度。 從理論分析和仿真結(jié)果來(lái)看，研究表明在多用戶MIMO天線選擇系統(tǒng)中，用戶可以認(rèn)為是“虛擬”的發(fā)送天線，這是內(nèi)在的多用戶分集增益的來(lái)源。 4．OFDM-MIMO系統(tǒng)無(wú)線資源調(diào)度技術(shù)的研究正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)憑借其在多徑衰落信道下的優(yōu)越性能而倍受關(guān)注；多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)在發(fā)射端和接收端均采用多個(gè)天線，在強(qiáng)散射環(huán)境中可獲得很高的頻譜效率。這種情況下，OFDM和MIMO

8、的結(jié)合就成為必然的選擇。論文首先介紹了以O(shè)FDM-MIMO為基礎(chǔ)的3GPP LTE(Long-TermEvolution，長(zhǎng)期演進(jìn))系統(tǒng)的特點(diǎn)及其發(fā)展情況，針對(duì)OFDM-MIMO系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了一整套適用于OFDM-MIMO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的仿真方法，利用OPNETModeler搭建了全系統(tǒng)仿真平臺(tái)；提出了若干種有效信噪比合并及MCS選擇算法和兩種高效的系統(tǒng)資源調(diào)度技術(shù)；基于這些工作，最后對(duì)OFDM-MIMO系統(tǒng)進(jìn)行了大量的仿真評(píng)估。