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《中国科学技术大学》 2012年
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基于业务体验的无线资源管理策略研究

刘蓓  
【摘要】:移动互联网的广泛应用给无线系统带来了数据服务需求的迅猛增长。由于无线网络资源的稀缺,无线信道的干扰、时延等问题,造成无线环境下提供服务质量的保证面临诸多挑战。而基于业务体验(QoE)的无线资源管理是充分合理利用资源,保证混合业务服务质量(QoS)的关键技术之一 本文研究基于业务体验的无线资源管理策略。针对如何更精确地度量用户体验,如何设计无线资源管理策略来提高用户的业务体验,以及如何设计无线资源管理策略在保证用户体验情况下提高系统能量效率三个方面,提出了相应的解决方法。 首先,业务体验的度量是研究基于业务体验的无线资源管理方法的基础。而用户体验的度量又具有不精确性和不可测量性等难题。因此本文提出采用模糊数学的方法来度量用户使用该业务的满意程度,称为模糊满意度。该方法综合采用了多个用户感受的判决结果,因此能更准确的度量用户的业务体验。 其次,无线资源管理策略是提高用户体验的重要手段和关键技术。因此为了提高业务体验,本文分别研究了单小区和多小区场景下保证业务体验的无线资源管理算法。 在单小区资源管理中,本文给出了时变信道下多用户正交频分多址接入(OFDMA)系统的有效容量表达式。为了最大化系统平均有效容量,利用泰勒近似得到了有效容量渐近可达的多用户调度准则,根据用户移动速度、业务时延敏感特性和有效容量的关系调度用户,进而更好的提高移动用户有效容量。为了降低系统的复杂度,本文基于时变信道的时变特性提出了最大化效用梯度(MG)的调度算法,该低复杂度算法在保证系统获得较高吞吐量的同时,显著地提高了时变信道下的用户体验。 在多小区场景中,所面临的一个问题是用户在小区间的切换。如果用户突发切换到邻小区,会由于在多小区资源分配中没有考虑到为该用户预留资源,拒绝该用户或者小区内其它用户接入,极大影响了移动用户的业务体验。为了解决上述问题,本文在多小区OFDMA系统资源分配时,引入了移动资源预留,提出了相应的无线资源分配框架。该框架根据用户移动模型得到移动预留信息,然后根据移动预留信息、干扰信息、用户的QoS需求为各个基站分配和预留资源。避免小区间频繁切换给时延敏感业务带来的业务体验恶化,同时协调小区间资源块的分配,有效避免干扰,最大化系统吞吐率。 最后,由于上述研究主要关注于提高用户的业务体验,而随着节能减排和绿色通信的需求,如何在保证用户业务体验的同时最大化能效成为了研究的热点。因此,本文利用有效容量(EC)理论寻找能量效率和QoS之间的联系。有效容量定义为在统计QoS保证下可以支持的最大业务到达速率。基于有效容量和实际功耗模型,本文定义了有效能量效率(EEE),表示在统计QoS保证下,单位能耗时上层所接收到的有效比特数。基于有效能量效率,本文分析了有效容量和有效能量效率的折衷关系,以及各个QoS参数对于有效能量效率的影响。基于该分析,研究了单用户场景下有效能量效率最优的功率控制,进一步扩展到多用户混合业务场景,提出了不同业务QoS保证下能效最优的资源分配策略。 本文基于业务体验的度量,研究了单小区无线资源管理算法,并进一步地扩展到多小区场景。在此基础上研究了能耗和业务QoS的相互影响,并设计了优化有效能量效率的资源管理算法,形成了完整的基于业务体验的无线资源管理策略。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN929.5;TP393.01

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