基于SINR的无线网络传输调度算法设计与分析

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分布式信息处理技术、无线局域网技术和以GPRS/3G为代表的无线上网技术等通信技术的迅速发展和日趋成熟推动了无线网络的快速发展。无线网络由于在众多领域的潜在应用得到了越来越多的关注。调度问题是无线网络中非常重要的问题。不同的调度策略可以实现网络的不同目标例如吞吐量最大化,容量最大化,延迟最小化以及获得网络的某种公平性等。无线网络中的调度问题也就是传输调度按照传输形式大致分为链路调度和移动站点调度。与有线网络相比,无线网络具有共享信道的特性,多条链路的同时传输不可避免的会引起链路间互相干扰甚至会阻碍目的信号的正确接收从而降低网络的性能。作为无线网络中的基本问题,链路调度对于提高网络的性能尤其对于具有严格的服务质量约束的情况具有重要意义。无线网络中的链路调度问题大致可以分为两类,单时隙链路调度(One-Slot Link Scheduling)即极大链路调度和最短链路调度(Shortest Link Scheduling)即最短时隙调度。前者的目标是找出能够同时进行无干扰传输的最大链路数的子集。后者的目标是在最短时间内调度网络中的所有链路。对于无线网络中的移动站点调度问题,主要实现在速率控制下调度无线网络中的移动站点以至于能够同时传输的移动站点的数目是最大的且在相应基站点被正确解码。本文对上述传输调度的两大问题进行了广泛的研究和分析。本文在分析现有的调度算法的基础上,首先在带有串行干扰消除的SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise-Ratio)模型下提出了改进的最短链路调度算法IAASLS*和带有SIC(Successive Interference Cancellation)的最短多播传输调度算法SMTS-SIC,其中SINR模型是无线网络中更贴近物理实际且具有累积特性的干扰模型,SIC是无线网络中一个典型的多包接收技术,它可以允许干扰的存在且在接收端可以依次解码多个叠加的信号。其次,设计了不同功率下基于ISR的集中式链路调度算法。最后,在SINR模型下设计了带有速率控制的传输调度算法。全文总共六章。第一章主要对无线网络中传输调度问题的研究背景、意义和国内外研究现状进行了概述。第二章对不同干扰模型下的传输调度算法进行了分类和总结。第三章在带有SIC的干扰模型下提出了两个改进的最短链路调度算法,其中两个算法的共同点是均引入了SIC机制改进先前算法且提高了网络的吞吐量。第四章,将SINR模型进行了简化得到ISR模型并且设计了基于ISR的集中式链路调度算法。基于SIC机制与速率控制之间相互制约的关系,因此第五章我们基于速率控制设计了速率控制和SIC相结合的模型从而给出了带有速率控制和SIC的传输调度算法。第六章,对本文中研究的带有SIC的最短链路调度问题和带有SIC和速率控制的传输调度问题进行了总结,并对未来的工作进行了展望。
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