学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

宽带OFDMA系统无线资源管理技术研究

作　者: 张瀚峰
导　师: 吴伟陵
学　校: 北京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 下一代移动通信系统正交频分复用多址接入上行调度服务机制无线资源管理分组调度中继蜂窝网络信道分配功率分配
分类号: TN915.07
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 912次
引　用: 10次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着移动通信和互联网的高速发展，无线多媒体业务需求的不断增长，人们对宽带无线接入的需求越来越迫切。人们期望，下一代(B3G／4G)移动通信系统能提供更高的数据速率，更大的系统容量支持更多的用户并且满足多种业务的不同服务质量(QoS)要求。故下一代移动通信系统应用了多种先进的传输技术，以解决人们对带宽的需求和有限的无线资源之间的矛盾。其中正交频分多址接入(OFDMA)技术受到广泛关注。在宽带OFDMA蜂窝移动通信系统中，基站对于上行链路无线资源的有效分配取决于所获得的每个用户终端的业务信息。为了支持不同QoS需求的多媒体业务，宽带OFDMA系统提供了各种上行调度服务机制来实现动态带宽分配。论文首先分析和比较了三种上行实时性业务调度服务机制应用于VoIP语音业务的优缺点，针对VoIP语音业务具有ON-OFF二元状态特性及其持续时间概率分布特性，结合有效分组的多播轮询技术，提出了基于多播轮询的扩展性实时业务上行调度服务机制(ErtPS)。并分析了该机制在保证业务时延要求下，有效的降低了用户在话音静默周期内，请求带宽消息的无线资源消耗；从而提高了系统可支持的VoIP业务用户数。接着论文研究了宽带OFDMA系统自适应资源优化分配策略，其充分利用了无线信道的衰落特性，提高了OFDMA系统无线资源多用户分集增益。除了系统无线信道的衰落特性，对于实时性业务还要考虑其QoS要求，本文引入了具有实时性业务QoS约束的最大系统吞吐量自适应资源分配的研究。为了降低OFDMA系统自适应资源分配的复杂度，使之能对实时性业务进行快速分组调度，采用子信道等功率分配自适应调制方式；在子信道选择策略中运用Max-Max准则和多用户子信道利用率因子，提出了两种较低复杂度的宽带OFDMA系统实时性业务分组调度算法，算法在满足实时性业务的时延要求下，提高了OFDMA系统子信道的利用率，从而能够最大化系统的吞吐量。同时还考虑了宽带OFDMA系统分组调度算法的公平性问题。未来通信网络不仅需要提供更大系统容量，也要保证高速率广覆盖的需求。这不仅需要采用先进的传输技术，还需要新的网络架构支持。在蜂窝系统现有设施的基础上引入中继技术，能弥补现有系统的不足，降低网络投资和运营成本，是一种极具吸引力和竞争力的下一代无线通信网络架构。于是论文对基于中继节点的宽带OFDMA蜂窝移动通信系统的子载波信道分配技术和功率分配技术进行了研究。在基于中继节点两跳蜂窝网络中，中继节点需要额外的无线信道用于数据转发。为了有效利用有限的无线信道资源，论文研究了多小区无线信道分配技术。针对复用因子为1的中继蜂窝网络，在OFDMA时频无线资源进行合理划分基础上，根据中继节点分布在小区边缘不同位置的特点，提出了固定信道分配策略；同时考虑到移动业务分布的不均匀性，提出了灵活的混合信道分配策略。中继蜂窝网络的信道分配策略更能适应用户业务的非均匀分布，有效保证了相邻小区之间各节点(基站和中继节点)同信道干扰最小距离最大化，降低了系统干扰，提高了系统性能。基于中继节点多跳蜂窝移动通信系统，数据可以经过多跳链路传输给用户。在各跳链路之间合理的分配功率可以最小化系统功耗。论文研究了多跳链路端到端有效链路信道容量约束下的自适应功率分配问题。首先考察了基于各跳链路信道衰落特性的自适应功率分配策略，提出了联合时隙和功率分配的自适应策略，推导了多跳链路之间最优的功率和时隙分配表达式，结果表明提出的联合功率分配策略在同样的系统吞吐量下，具有更少的系统功率消耗。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-14
第一章绪论  14-27
  1.1 移动通信发展历程  14-15
  1.2 下一代(B3G/4G)移动通信系统  15-22
    1.2.1 LTE和AIE  15-16
    1.2.2 WiMAX  16-17
    1.2.3 关键技术  17-18
    1.2.4 基于中继节点的蜂窝系统  18-22
  1.3 无线资源管理  22-24
  1.4 论文所做工作及结构  24-25
  1.5 本章参考文献  25-27
第二章宽带OFDMA系统基本原理  27-41
  2.1 OFDM基本原理  27-29
  2.2 OFDM系统信道模型  29-37
    2.2.1 无线信道的衰落特性  29-34
    2.2.2 信道模型  34-37
  2.3 多用户OFDMA系统模型  37-39
  2.4 本章小结  39
  2.5 本章参考文献  39-41
第三章宽带OFDMA系统实时性业务上行调度服务机制  41-62
  3.1 引言  41-42
  3.2 上行调度服务机制介绍  42-44
    3.2.1 UGS上行调度服务机制  42
    3.2.2 rtPS上行调度服务机制  42-43
    3.2.3 ErtPS上行调度服务机制  43
    3.2.4 nrtPS上行调度服务机制  43
    3.2.5 BE上行调度服务机制  43-44
  3.3 VoIP语音业务介绍  44-46
    3.3.1 VoIP语音编码  44-45
    3.3.2 VoIP语音活动性检测  45
    3.3.3 VoIP上层协议头的压缩  45-46
  3.4 VoIP实时业务上行调度机制实现研究  46-59
    3.4.1 系统模型及参数  46-47
    3.4.2 基于VoIP业务的UGS调度服务机制  47-48
    3.4.3 基于VoIP业务的rtPS调度服务机制  48-49
    3.4.4 基于VoIP业务的ErtPS调度服务机制  49-50
    3.4.5 基于VoIP业务的多播轮询ErtPS调度机制  50-55
    3.4.6 系统性能比较  55-58
    3.4.7 四种调度服务机制对不同语音编码数据包的性能  58-59
  3.5 本章小结  59-60
  3.6 本章参考文献  60-62
第四章 OFDMA系统实时性业务分组调度算法  62-85
  4.1 引言  62
  4.2 自适应资源分配优化准则介绍  62-66
    4.2.1 基于总发送功率最小化的MA(Margin Adaptive)问题  63-64
    4.2.2 基于容量最大化的RA(Rate Adaptive)问题  64-66
  4.3 基于实时性分组业务的跨层资源分配算法  66-81
    4.3.1 分组业务的QoS描述  67
    4.3.2 公平性及其评价原则  67-68
    4.3.3 无线资源调度准则  68-70
    4.3.4 多载波系统实时性分组业务的调度算法  70-74
    4.3.5 算法性能仿真和结果分析  74-81
  4.4 本章小结  81-82
  4.5 本章参考文献  82-85
第五章两跳固定中继节点蜂窝网络的信道分配策略  85-110
  5.1 引言  85
  5.2 系统模型  85-88
  5.3 中继节点固定信道分配策略  88-101
    5.3.1 复用因子为4的中继信道复用策略  89-93
    5.3.2 复用因子为1的中继信道复用策略  93-96
    5.3.3 仿真结果和分析  96-101
  5.4 中继节点混合信道分配策略  101-107
    5.4.1 混合信道分配策略  102-104
    5.4.2 非均匀业务分布模型  104
    5.4.3 仿真结果和分析  104-107
  5.5 本章小结  107
  5.6 本章参考文献  107-110
第六章中继节点蜂窝网络端到端功率分配策略  110-124
  6.1 引言  110
  6.2 系统模型  110-112
  6.3 基于无线信道特性的功率优化分配  112-113
  6.4 基于无线信道特性和时隙动态调整的功率分配  113-114
  6.5 仿真结果及分析  114-118
  6.6 功率分配策略在多跳链路的推广  118-121
  6.7 本章小结  121-122
  6.8 本章参考文献  122-124
第七章总结与展望  124-126
致谢  126-127
攻读博士学位期间发表的论文  127

宽带OFDMA系统无线资源管理技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文