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《北京邮电大学》 2007年
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宽带无线网络中无线资源调度技术的研究

张兴  
【摘要】: 宽带无线网络中的资源管理与调度技术相对于有线网络显得尤为重要,灵活有效的无线资源分配算法(RRA,Radio Resource Allocation)的设计是无线网络能够提供服务质量(QoS)保障的关键所在。本论文主要针对宽带无线网络,紧紧抓住宽带无线这个主题,对无线资源调度算法进行了全面而深入的研究,并致力于解决宽带无线网络中高效的资源调度和管理问题。论文在深入研究国际上一些经典的无线资源调度算法的基础上,着重研究分析了宽带无线网络中几种高效的资源调度模型及其算法,并进行了严密的论证和深入的分析。论文的主要工作和创新之处在于: 1.多用户宽带OFDM系统频率时间二维无线资源调度容量的研究 宽带OFDM技术以及基于OFDM调制的多址接入技术已经被广泛地认为是未来B3G/4G系统中最具吸引力的核心技术之一,本论文提出了一种自适应的OFDM系统频率时间二维无线资源调度模型,基于该模型,深入分析了多用户OFDM系统下二维无线资源调度的系统容量及频谱效率,并通过大量仿真进行了验证。通过理论和仿真的分析,二维的OFDM系统无线资源调度比传统的“一维”无线资源调度取得更多的系统容量和更高的频谱效率;同时表面,用户在系统中扮演非常重要的地位,这种多用户系统自身的增益需要充分利用以优化系统的性能。 2.OFDM系统下无线资源调度算法的研究 本论文在深入分析当前OFDM系统调度问题主要研究方法的基础上,基于自适应的OFDM系统频率时间二维无线资源调度模型,给出了两种高效的多用户二维无线资源调度算法,即二维最好到最坏调度算法(2D-Best to Worst,2D-B2W)和二维次最大速率优先调度算法(2D-Second Largest Rate Preferential,2D-SLRP),理论和仿真表面该算法能够在较低的实现复杂度下取得更高的系统容量和较好的公平性。 3.MIMO无线通信系统中的空时调度技术 本论文主要集中对MIMO天线选择在多用户点到多点(PMP,Point-to-Multipoint)系统的性能进行分析,具体的说就是,集中从多用户整个系统的角度来对多用户分集的特性进行研究分析。首先,提出一个框架来对三种主要的性能指标进行分析,即中断概率(outage probability),中断容量(outage capacity)和平均误符号率;接着基于该框架模型,从理论上研究天线增益,MIMO多天线配置,多用户分集等因素如何对系统性能产生影响。特别的,针对多用户发送天线选择/最大比合并(TAS/MRC)系统,主要贡献总结如下: ·理论推导出中断概率的闭式解及其近似解,通过该近似解,可以得到中断概率以γ~(-KNtNr)的形式减少(这里γ是平均信噪比SNR) ·推导出平均中断容量的闭式表达式,研究表明:1)中断容量随着有效平均SNR的均值的增加而增加,随着有效平均SNR的方差的增大而减小;2)为了获得更高的中断容量,发送天线的数目应当不大于接收天线的数目。 ·推导出误符号率SER的闭式解及其近似解,研究表明,可以获得大约(KNtNr-KNt+1)的分集度;另外,当接收天线数目Nr较多时,可以获得大约(KNtNr)的分集度。 从理论分析和仿真结果来看,研究表明在多用户MIMO天线选择系统中,用户可以认为是“虚拟”的发送天线,这是内在的多用户分集增益的来源。 4.OFDM-MIMO系统无线资源调度技术的研究 正交频分复用(OFDM)技术凭借其在多径衰落信道下的优越性能而倍受关注;多输入多输出(MIMO)技术在发射端和接收端均采用多个天线,在强散射环境中可获得很高的频谱效率。这种情况下,OFDM和MIMO的结合就成为必然的选择。论文首先介绍了以OFDM-MIMO为基础的3GPP LTE(Long-Term Evolution,长期演进)系统的特点及其发展情况,针对OFDM-MIMO系统的特点,提出了一整套适用于OFDM-MIMO系统关键技术的仿真方法,利用OPNET Modeler搭建了全系统仿真平台;提出了若干种有效信噪比合并及MCS选择算法和两种高效的系统资源调度技术;基于这些工作,最后对OFDM-MIMO系统进行了大量的仿真评估。 以上研究成果,分别以学术论文的形式被IEEE的期刊和会议以及国内期刊所录用。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN925

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