认知无线电网络业务调度策略研究

论文摘要

频谱匮乏已成为无线通信系统发展和应用的主要瓶颈之一,认知无线电通过感知无线通信环境,从环境中学习并根据环境的统计特性自适应调整工作参数,能提供可靠的通信和高效的频谱利用。认知无线电系统的可用频谱随其共享频谱的状态变化而变化,利用这种动态资源为不同业务提供可靠的QoS保障是认知无线电系统无线资源管理需要解决的关键技术问题之一。论文依托国家自然科学基金“认知网格网拓扑管理、MAC协议和资源动态分配策略研究”,针对基于认知无线电的无线区域网（WRAN）中的业务调度策略开展研究,主要研究内容包括:1)从认知无线电的基本概念、工作原理和系统结构出发,分析基于IEEE 802.22协议规范构建无线区域网的分层结构体系以及各层的基本功能;重点从业务流管理和QoS保障两方面阐述CR-MAC层的QoS保障机制,并对其存在的不足,提出跨层改进措施。2)业务调度算法是实现QoS保障的关键之一,通过对比分析目前典型的业务调度算法的基本原理和技术特点,针对无线区域网（WRAN）应用场景,提出一种跨层自适应业务调度算法。该算法依据不同业务的QoS需求,兼顾用户之间调度的公平性。3)为了克服网络阻塞状态下业务QoS难以保障的问题,提出一种保障用户QoS需求的动态自配置方法,采用效用函数表征业务QoS需求的优先级,利用认知无线电网络的主动检测特性和中断管理机制,由认知节点对业务QoS需求的优先级进行判定和动态修正,以提高系统对业务QoS需求的准确判定能力和动态调整能力。4)通过建立无线区域网（WRAN）仿真测试平台,分析和验证本文提出的业务调度算法和动态自配置方法的性能,结果表明,该调度策略能够保障业务的QoS需求、兼顾用户间调度的公平性,并能有效利用带宽。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的章节安排
• 2 认知无线电基础知识
• 2.1 认知无线电的定义和关键技术
• 2.1.1 认知无线电的定义
• 2.1.2 认知无线电关键技术
• 2.1.3 认知无线电系统结构
• 2.2 无线区域网
• 2.2.1 IEEE802.22 简介
• 2.2.2 IEEE802.22 系统构成
• 2.2.3 IEEE802.22 空中接口模型
• 2.2.4 IEEE802.22 协议规范
• 2.3 IEEE802.22 QOS 框架
• 2.3.1 QoS 要求及类型
• 2.3.2 QoS 保证机制
• 2.3.3 业务流管理
• 2.4 本章小结
• 3 无线通信网络中的业务调度算法
• 3.1 无线网络调度
• 3.1.1 调度的概念和作用
• 3.1.2 调度算法的性能指标
• 3.2 典型的业务调度算法
• 3.2.1 时间片轮转调度算法
• 3.2.2 最大载干比算法
• 3.2.3 最大加权时延优先调度算法
• 3.2.4 指数算法
• 3.2.5 基于信道状态的调度算法
• 3.2.6 理想公平算法
• 3.2.7 启动时间公平队列算法
• 3.2.8 典型的业务调度算法性能比较分析
• 3.3 WRAN 中业务调度算法的性能分析
• 3.3.1 适用于WRAN 业务调度算法
• 3.3.2 仿真参数设置及结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 WRAN 环境下的自适应业务调度算法
• 4.1 跨层自适应业务调度算法
• 4.1.1 自适应调制编码
• 4.1.2 跨层业务调度策略
• 4.1.3 调度优先级和修正因子
• 4.2 动态QOS 自配置机制
• 4.2.1 数据流中断机制
• 4.2.2 QoS 自配置要求
• 4.3 WRAN 网络仿真模型
• 4.3.1 BS 和CPE 模型
• 4.3.2 MAC 层进程模型
• 4.3.3 业务源模型
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 自适应算法性能分析
• 4.4.2 调度算法的性能比较
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录