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《吉林大学》 2004年
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应用双分解法同步优化CDMA无线数据网的路由和功率

郝伟  
【摘要】:纵观当今网络技术的发展趋势,无论是Interne网、广域网、域网,  无线网络,未来都将朝着数字化、智能化、综合化、宽带化和个人化的  方向发展,这就要求网络要有范围越来越广泛的网络资源以满足用户的  要求。例如网络的用户能够方便地得到符合其应用所需的带宽;多媒体  网络能够提供实时动态业务;网络的智能化要求扩展软件能力,从而可  支持不断扩展的新业务需要;用户可以得到任何进行通信和信息处理的  手段。 以电话网为主体演变而来的宽带综合业务数字网(B-ISDN)和以计  算机网为主体演变而来的:Internet综合网,两者都要求超高速、超大容量  和实现多种业务服务,需要构造一个将计算机与通信融合为一体的高速  信息网络,这就是当前世界范围叫得最响的信息高速公路 。 然而,由于成本、材料等方面的限制,使现有网络设备的更新速度  无法跟上使用者对网络的需求。为了充分利用现有的网络资源,于是, 近几十年,对于各种优化网络性能的方法的研究得到了迅猛地发展。 20世纪90年代发生的第二次无线通信革命的影响持续到21世纪, 此时无线通信和电话技术都已经与因特网结合在一起,形成了一个以无  线接入为主导的语音数据网络。尽管对大部分信息而言,部分传输过程  要在光缆中实现,但是人们可以直接通过电话或计算机与网络互联,不  再需要电缆的参与,换句话说,在21世纪人们正在切断电缆。因此,目  前对无线数据通信网络的研究在控制界越来越受到关注,同时众多的研  究人员投入大量的精力对优化无线数据网络性能、估计无线数据网络的  特性以及无线数据网络的分布式控制等方面的问题进行研究 。  无线数据网络与有线数据网络有相同的地方,同时无线数据网络又  具有与有线数据网络不同的地方。无线数据网络与有线数据网络都用七  层OSI参考模型,但两个网络的具体传输介质不同,无线数据网络使用  WP=72  无线电波来传输数据而有线数据网络使用同轴电缆、双绞线或光缆来传  输数据。因此,对二者的研究有通用之处又存在有区别的地方。例如,  两个网络的模型是可以通用的,一些性能优化的方法是可以通用的。  无论哪一种数据网络——无线的或有线的,影响使用者使用网络的  有两个非常重要的性能。一个是吞吐量:吞吐量就是衡量每秒传输的字  节数。这是字节从来源地传输到最终目的地的速度。第二个是延时:这  个延时是指一个字节在来源节点进入网络的时间与这个字节最终到达它  的目的节点的时间之间的时间差。但由于介质不同,在无线数据网络中,  数据的最优路由依赖链接容量,反过来,链接容量由这些链接的通讯资  源(如功率和带宽)的配置决定。无线网络的最优性能只能由路由的优  化和资源的配置的同步才能达到,而有线数据网络的最优路由可以单独  求解。因为一旦两点之间由电缆或光缆连接后,其带宽是不变的,而且  不用考虑功率的问题。因此,对无线数据网络的研究要采用新的方法。   在本文中,我们介绍路由和资源配置的同步问题同时得到有效的解  的方法。对于在无线网络中的数据流量我们使用具有多批量流量能力的  模型。我们假设一个无线链接的容量是凸的并且对于这个链接的通讯资  源配置是递增函数,同时对于链接组的通讯资源来说是有限的。这些假  设允许我们把路由的资源配置问题的同步作为一个基于网络流量变量和  通讯变量的凸优化问题来详细说明。这两个变量集合仅通过链接容量约  束相连结。我们通过双分解法发掘这个可分离的结构。通过关于链接容  量的定价作为结果的解决方式达到了在网络层中的数据路由与在无线通  讯控制层中的资源配置的最优协调。 由于在无线数据网络中CDMA系 统(码分多址系统)与FDMA系  统(频分多址系统)和TDMA系统(时分多址系统)有很大不同,因此,  本文中介绍了码分多址系统(CDMA)的SRRA公式。  在CDMA无线网络中数据的最优路由依赖链接容量,反过来,链接  容量由链接的传输功率的配置决定。网络的最优性能仅通过路由和功率  配置的同步最优才能完成。在本文中,我们在CDMA数据网络中使用凸  优化技术研究这个两个问题相关联的最优问题。虽然CDMA系统的链接  WP=73 容量约束在速率和功率方面不是相关联地凸的,我们通过使用并列发射  或转换,使同步路由和功率配置问题始终表示为(在带有消除干扰的系  统中)或近似表示为(在不带有消除干扰的系统中)一个能高效解决的  凸优化问题。  通过比较最大化效用的例子显示SRRA公式优于带有固定资源配置  的最优路由,从而,使系统性能得到了非常明显的改善。从这一点上可  以看出SRRA公式在无线数据通信系统中有着不可低估的应用意义。 
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN929.533

【共引文献】
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