下一代无线通信系统中节能调度算法研究

论文摘要

为应对无线宽带接入技术的挑战,满足未来宽带业务需求,业内主流通信系统都开始积极寻求解决方案,向下一代移动通信系统演进。演进的基本目标是实现更高的数据速率、更短的延时、更低的成本、更高的系统容量以及改进的覆盖范围。正交频分多址(OFDMA)以其高的频谱效率和内在抗频率选择性衰落优势,成为下一代无线通信系统的空口技术。另一方面,把多跳中继引入传统蜂窝网中,可以有效地解决小区边缘和阴影地区弱覆盖问题,为小区用户提供无缝的高速数据传输。当这两项关键技术结合在一起,高效智能的无线资源管理策略变得十分重要,如切换、调度、资源分配、路由选择、反馈开销、功率控制等。因此,本文将下一代无线通信系统中的分组调度策略作为研究重点。本文首先介绍了下一代移动通信系统中的两项关键技术OFDMA和中继,以及基于OFDMA的多跳中继网给无线资源管理带来的挑战。然后结合OFDMA帧结构对传统调度算法在基于OFDMA的蜂窝中继网中的应用进行了分析,同时以节能为目标对传统比例公平算法进行改进,提出了一种改进的节能比例公平调度算法。效用理论和价格理论作为微观经济学的重要工具,近年来逐渐被应用到通信领域用于解决无线资源管理问题。本文对其在分组调度中的应用进行探索,对功率资源定价,用效用反映用户对服务的满足程度,那么调度概率取决于用户对价格和效用的反映。另外,用MATLAB仿真工具对算法性能进行了仿真比较与分析。仿真结果表明,本文提出的两种节能调度算法,在保证一定的系统性能和用户服务质量的同时,降低了系统能耗,达到了节能的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及章节安排
• 第2章 相关关键技术
• 2.1 OFDM技术
• 2.1.1 OFDM基本原理
• 2.1.2 OFDM帧结构
• 2.1.3 OFDM主要优缺点
• 2.2 中继技术
• 2.2.1 网络拓扑
• 2.2.2 中继帧结构
• 2.2.3 中继网的无线资源管理
• 第3章 分组调度算法及仿真分析
• 3.1 经典调度算法
• 3.1.1 轮询调度
• 3.1.2 最大C/I调度
• 3.1.3 比例公平调度
• 3.2 多跳中继网中的调度算法
• 3.2.1 基于中继的轮询调度
• 3.2.2 基于中继的最大C/I调度
• 3.2.3 基于中继的增强的比例公平调度
• 3.2.4 改进的节能比例公平调度算法
• 3.3 仿真平台设计
• 3.3.1 场景模型
• 3.3.2 链路模型
• 3.3.3 干扰模型
• 3.3.4 业务模型
• 3.4 性能仿真验证
• 3.4.1 仿真参数设置
• 3.4.2 仿真分析Ⅰ
• 3.4.3 仿真分析Ⅱ
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于效用和价格理论的节能调度算法
• 4.1 效用理论和价格理论
• 4.1.1 基于效用理论的QoS函数
• 4.1.2 基于价格理论的资源定价策略
• 4.2 基于效用和价格理论的节能调度算法
• 4.3 性能仿真验证
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献