论文部分内容阅读
随着移动互联网的发展,如何利用有限的无线频谱资源提供更高的数据速率,支持更多的业务服务质量需求,已成为宽带无线网络面临的主要挑战。“移动宽带化”和“宽带接入移动化”的发展趋势,使宽带无线网络所采用的关键技术趋于统一,即采用基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的传输技术,正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)或单载波频分多址(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA)的多址技术,多入多出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术以及自适应调制编码等多种链路自适应技术,从而达到高数据速率和高吞吐量的要求,同时支持多种业务的QoS要求。各种新的关键技术要发挥其最佳性能,必须与高效的无线资源管理技术相结合。而传统的无线资源管理的很多设计都不是基于这些关键技术的,因此必须加以改进或重新设计,以达到系统性能的要求。本论文针对基于OFDM/OFDMA的宽带无线网络,从保障业务多种QoS要求的角度出发,对影响QoS的两种重要机制,即无线资源的调度和分配机制,以及呼叫接纳控制机制进行了深入的研究,并提出了相应的技术方案。论文首先分析了宽带无线网络中资源调度的特点,对几种关键因素包括QOS要求、无线信道的特点、链路自适应机制等对OFDM系统无线资源调度的影响进行了分析。在此基础上,提出了两种基于OFDMA系统的具有QoS保证的调度和资源分配算法。算法一针对用户的QoS需求和用户在不同子信道上的性能差异及其分布特性确定调度的优先级,使调度按照更利于系统吞吐量的顺序进行。在对被调度的用户进行资源分配时,以首先满足用户的最小QoS要求为原则,然后再进行最大化系统利用率的分配。算法二对算法一进行了简化,其调度优先级的确定和资源的分配仅与QoS需求和子信道质量本身相关,以牺牲一定的系统吞吐量性能而达到降低算法复杂度的目的。仿真验证表明,两种算法都具有多业务环境下满足业务QoS需求的能力,同时取得了系统吞吐量与用户公平性的平衡。由于调度和资源分配有效工作的前提是要求有良好的呼叫接纳控制机制将系统内的用户业务量限制在系统容许的范围内。因此论文接下来研究了宽带无线网络中采用链路自适应机制时的呼叫接纳控制算法。论文在分析宽带无线网络呼叫接纳控制特点和算法研究现状的基础上,针对基于OFDMA的系统,提出了一种考虑用户移动性和自适应调制编码的接纳控制算法。算法通过将小区分解为多个同心圆的方法,来确定业务对时频资源的占用量以及为切换用户和调制编码模式改变的用户的资源预留量,在满足用户QoS需求的基础上,保证了一定的连接阻塞率和掉话率。由于传统的呼叫接纳控制算法的性能分析模型均未考虑链路自适应机制的影响,因此论文最后提出了一种基于排队网络的呼叫接纳控制算法的分析模型。将用户调制编码方式的改变等效为任务在排队网络中的节点间的转移,从而将自适应调制编码方式的影响很好地引入到排队网络模型中。并基于此排队网络模型,对所提的接纳控制算法进行了理论分析,根据模型求解了阻塞率和掉话率。同时将理论分析的结果与仿真值进行了比较,验证了模型的适用性。