MIMO-OFDM系统中分组调度算法设计与仿真

论文摘要

未来的无线通信系统需要实现高稳定性、高速率的数据传输,满足从语音业务到数据业务的多种业务的QoS （Quality of Service）需求。而要在有限的频谱资源上实现综合业务内容的快速传输,需要极高的频谱利用率。OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术将宽带信道划分为一组相互正交的窄带子载波,不但减少了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。MIMO （Multiple-Input Multiple-Output）技术可通过分集增益获得高吞吐量,通过空间分集增益获得高可靠性。二者的有效结合可以克服多径效应和频率选择性衰落带来的不良影响,实现信号传输的高度可靠性,同时还可以增加系统容量,提高频谱利用率。OFDM技术和MIMO技术已被确定为第四代移动通信系统的关键技术。因此,如何设计出适用于MIMO-OFDM系统,支持多种业务QoS需求的分组调度算法已成为无线资源管理领域研究的焦点。文中首先提出了一种针对用户的QoS需求的分组调度算法,致力于保证实时用户的时延与非实时用户的可用带宽要求。通过时隙内用户被分配子载波的历史状态影响用户优先权,避免某些用户一直占用子载波。为了提高子载波的利用率,文中还提出了一种子载波发送能力再分配算法。在分组调度算法完成子载波分配后,对各子载波的剩余发送能力进行再次分配,减少了发送能力的浪费,提高了系统性能。文中使用VISUAL C++6.0和Matlab2010b建立仿真平台,验证所设计的分组调度算法以及子载波发送能力再分配算法可行性,并与其他调度算法进行了比较。仿真结果表明,文中所设计的算法可以更好地满足用户的时延以及可用带宽需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无线移动通信的发展
• 1.2 无线资源管理与分组调度
• 1.2.1 MIMO-OFDM系统的无线资源管理
• 1.3 论文的主要内容及结构安排
• 1.4 课题来源
• 第2章 MIMO-OFDM系统简介
• 2.1 OFDM技术简介
• 2.2 MIMO技术简介
• 2.2.1 MIMO技术的提出
• 2.2.2 MIMO系统的特征
• 2.2.3 MIMO系统中需要解决的问题
• 2.3 MIMO、OFDM技术结合的必要性
• 2.4 本章小结
• 第3章 分组调度算法介绍
• 3.1 分组调度算法综述
• 3.1.1 分组调度的基本概念
• 3.1.2 无线与有线网络分组调度的异同
• 3.1.3 分组调度的目标
• 3.2 分组调度算法分类
• 3.3 分组调度算法研究现状
• 3.3.1 面向吞吐量的分组调度算法
• 3.3.2 面向公平性的分组调度算法
• 3.3.3 面向QoS的分组调度算法
• 3.4 本章小结
• 第4章 MIMO-OFDM系统分组调度算法设计
• 4.1 系统模型介绍
• 4.1.1 窄带MIMO模型
• 4.1.2 MIMO信道的并行分解
• 4.1.3 MIMO信道的容量
• 4.1.4 MIMO分集增益：波束成形
• 4.1.5 分集和复用的折中
• 4.1.6 MIMO-OFDM系统分组调度模型
• 4.1.7 信道模型
• 4.1.8 分组到达模型
• 4.2 面向QOS的调度算法设计
• 4.2.1 设计思想
• 4.2.2 算法详细描述
• 4.2.3 算法流程
• 4.3 子载波发送能力再分配算法设计
• 4.3.1 设计思想
• 4.3.2 算法详细描述
• 4.3.3 算法流程
• 4.4 本章小结
• 第5章 算法仿真与性能分析
• 5.1 C++和MALTAB混合编程
• 5.2 仿真参数设置
• 5.3 性能指标定义
• 5.4 仿真结果与分析
• 5.4.1 HSS算法仿真结果与分析
• 5.4.2 HSS+MPIOS算法仿真结果与分析
• 5.4.3 各算法复杂度分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结束语
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间发表或录用的论文