IEEE80216中的无线资源分配技术研究

浙江大学硕士学位论文IEEE802.16中的无线资源分配技术研究姓名：徐骞申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：张朝阳20070501IEEE802.16中的无线资源分配技术研究作者：徐骞学位授予单位：浙江大学相似文献(10条)1.学位论文李晓辉MIMOOFDM通信系统的无线资源管理技术研究2007为了提高频谱效率、支持多业务的高速数据的传输，人们公认必将采用两种关键技术：一是正交频分复用（OFDM），二是多入多出（MIMO）。无线资源的综合利用是未来移动通信的重要支撑技术，对提高系统频谱效率、保证用户服务质量（QoS）起着至关重要的作用。在基于MIMOOFDM的未来移动通信系统中，可用的无线资源从一维空间扩大到多维空间，从一收一发的可变速率、可变调制、可变功率、可变系统带宽，到多发多收下的可变天线数目、天线的联合使用方式，再到结合媒体接入控制（MAC）层和物理层的交叉层资源调度，使得无线资源管理变得非常复杂。本文在分析MIMOOFDM系统模型和改进无线局域网MAC协议的基础上，研究了结合物理层与MAC层的MIMOOFDM系统交叉层无线资源管理技术。主要工作概括如下：1．研究了IEEE802．11无线局域网（WLAN）及其QoS增强MAC协议，提出了一种基于时延的退避算法，使竞争窗口（CW）随着不同业务需求和当前时延动态变化，因而可在保证高优先级用户QoS（时延和吞吐量）的前提下，避免低优先级用户饥饿的问题。2．研究了OFDM系统中的物理层功率分配和比特加载技术，在比例公平算法的基础上，根据不同业务的QoS需求，提出了结合MAC层与物理层的多用户OFDM系统交叉层无线资源管理算法。该算法不仅考虑了用户信道状态信息，而且考虑了业务优先级及其QoS特性。此外还提出了使用容量区域估计可接入用户数的接入控制算法。通过对各用户带宽、时延等特性的分析与仿真表明，所提算法能够保证用户所需的QoS。3．研究了MIMO系统中的物理层功率分配和比特加载技术。在块对角算法的基础上，针对块对角算法用户数不能大于基站发送天线数的限制，提出一种空域和时域相结合的无线资源管理算法。算法结合空域的多用户天线选择和时域上的时隙分配，把资源管理扩展到空时二维，使得各用户带宽、时延等QoS需求在某个给定大小的周期内得到有效保证。4．在充分研究OFDM和MIMO系统资源分配算法的基础上，研究了空间相关性对MIMO系统的影响，给出了一种MIMOOFDM系统中的空-时-频三维资源分配算法，其中通过频域分离可能存在空间高度相关的用户，为他们分配不同子载波来避免空间多用户干扰；同时还根据用户请求带宽进行空域天线选择和频域子载波分配。此外，在时域采用速率补偿机制，提高吞吐量，并保证用户间的公平性。这种补偿机制的原理是：当某个或某几个用户的信道质量过差时，将其带宽暂时分配给其他用户使用，以便提高总的频谱效率，而当这些信道质量变好时，则给予速率补偿，以满足其带宽需求。2.学位论文王卓新一代移动通信无线资源管理关键技术研究2005本文在介绍了宽带码分多址系统中的无线资源管理策略和后三代系统结构及关键技术的基础上展开了对后三代系统无线资源管理策略的研究.用户需求对成熟的宽带码分多址系统的应用提出了更高要求,本文就研究了宽带码分多址系统中一种高抗干扰、抗毁性无线资源管理算法.在不允许对已建好的基础设施做出大范围改动的前提下,是否可通过无线资源管理策略来保证军用通信的畅通就是本文的研究重点之一.接下来逐渐展开对后三代系统无线资源管理的研究,主要包括:单入单出-正交频分复用系统的用户容量和系统性能(阻塞率和中断率)研究;后三代多入多出系统中,在强相关信道条件下系统模式(单入单出与多入多出)间的切换算法.3.学位论文杜学松多用户MIMO-OFDM系统中的无线资源管理关键技术研究2007多输入多输出（MIMO，Multi-InputandMulti-Output)技术，正交频分复用（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）技术和自适应传输技术的结合，被认为将会是未来无线通信系统发展的主要趋势和基础。一般说来，无线资源管理算法可以更加有效利用系统内有限的资源，从而使得系统性能大大提高。因此，对于MIMO-OFDM系统自适应无线资源管理优化算法的研究，就成为了目前国内外学术研究领域内的热点问题之一。本文首先提出了一种OFDM系统中自适应子载波和功率分配优化算法。动态子载波分配算法指的是在多用户MIMO-OFDM系统中，根据分散在小区中不同位置的各个用户瞬时的信道状况，动态地调整系统内所有子载波在不同用户之间的分配。理论研究表明，这种分配方式相比于传统的静态子载波分配方式，可以最大程度地利用由于用户在系统内随机分散而带来的多用户分集效应，使得系统容量得到很大提高。本文提出的算法还考虑了不同用户数据传输速率比例性要求，可以事先设定不同用户的数据传输速率，更加符合实际系统设计要求。由于最优分配子载波，功率问题是一个非常复杂的多参数、非线性优化算法问题，如果要精确求解其最优解，则将会是一个计算复杂度非常高的问题，很难应用在实时的自适应技术中。因此，本文中研究的各种算法都是降低了计算复杂度之后的次优算法，虽然是次优算法，但是系统性能相比于传统的静态分配算法依然得到了很大的提高。本文接着研究了基于遗传算法的自适应资源管理算法。由于遗传算法特别适合应用于多参数非线性的优化问题，相比于传统的贪婪算法，基于遗传算法的子载波分配方案可以进一步提高系统性能。根据OFDM系统无线资源管理优化算法问题的特殊性，在对遗传算法中的编码、交叉、变异研究基础上，本文设计了一种特殊的遗传算法，性能仿真结果表明，遗传算法可以进一步地提高系统容量，这是因为，相比于传统的贪婪算法得到局部最优解，遗传算法得到的是系统优化问题的全局最优解。本文最后研究了MIMO-OFDM系统的无线资源管理问题。联合考虑最优化分配子载波和比特加载自适应算法，以及基于注水算法的功率分配来共同提高系统性能。此外，在多天线系统中，又增加了一个空间自由度。因此，本文根据Frobenius范数理论通过最大化信道矩阵的奇异值来提高系统容量，提出了基于奇异值分解（SVD，SingularValueDecomposition）方法的子载波功率次优分配算法，性能仿真表明这种算法在高信噪比条件下相比于传统的波束成型技术大大提高了系统性能，而且可以充分利用多天线带来的空间分集效应和多用户带来的多用户分集效应。本文最后归纳了作者的研究成果，提出了将来可以进一步深入研究的几个方向。4.学位论文蒋海平基于MIMO/OFDMA的新一代无线通信网络无线资源管理机制研究2008随着无线通信、互联网和多媒体技术的快速发展，新一代移动通信模式正朝着丰富、快速、灵活、高效等方向发展。正交频分复用和多天线收发技术被公认为新一代无线通信网络主流的信息传输处理技术，这使得无线资源管理面临许多新的问题。为此，本论文研究基于OFDMA和MIMO技术的新一代无线通信网络中无线资源管理机制。首先，本文在新一代无线通信网络架构和通信业务类型的基础上，分析了新一代无线通信网络无线资源管理新的研究方向和研究现状，包括：基于MIMO/OFDM的时域、频域和空域等维度的联合资源管理技术、具有QOS保障的动态自适应无线信道资源分配技术、融合休眠与分组调度控制的终端节能技术等。其次，针对OFDMA技术的特点，OFDMA系统可以根据用户的无线信道质量状况和QoS需求，动态地分配给用户子载波，本文提出了一种保证用户QoS的子载波分配算法。算法在没有增加计算复杂度的情况下，提高了系统吞吐量并保证了用户之间的公平性。再次，由于现有的MIMO系统中用户具有不同的运动速度，因此用户业务可分为高速用户业务和低速用户业务。对于高速用户，由于其信道质量状况变化很快，如果仍采用目前的基于信道信息反馈的资源分配方法，信道质量信息不能实时反映信道质量状况，将无法保证系统的性能。同时，如果无线资源分配基于完全信道信息反馈，将会增加系统的信息反馈量，造成较大的信息冗余。因此，本文设计了MIMO系统中的下行链路无线资源分配系统，并提出了相应的下行链路无线资源分配机制，该机制可以使得发送端区分对待低速用户和高速用户业务，并分别采用不同的无线资源调度方法。然后，针对MIMO空间复用系统，接收端一般需要接收信道状态信息并反馈回发送端，在发送端获取存在信道状态信息估计误差的情况下，信道状态信息的估计误差将会对发送端功率分配造成影响。因此，本文引入了信道信息估计误差因子，采用更加精确的系统模型，以最大化系统数据传输速率的目标，对系统功率分配进行了建模，并提出了贪婪的功率分配算法。该算法同时保证了每个数据流的BER需求。为了满足多用户在多天线系统中各种不同的用户QoS需求，同时尽可能的降低多用户间的干扰，在多天线系统中需要有效的多用户传输机制。但是，现有技术大多是从单一的物理层或媒质接入控制等层进行考虑，无法同时满足各用户的QoS需求和系统整体传输容量最大。本文采用跨层设计的思想，联合考虑物理层和媒体接入控制MAC层，提出了一种多用户多天线传输的方法，实现多用户多天线跨层优化传输。最后，进行了全文总结，并对下一步工作展望。5.学位论文郭强MIMO-OFDM系统无线资源分配算法研究2009多输入多输出-正交频分复用（MIMO-OFDM）是一种新的高速数据传输技术。MIMO技术通过采用多个发射天线和接收天线可以显著提高无线通信系统的信道容量，增强数据传输的可靠性。OFDM技术可以把频率选择性衰落的信道转化成一组正交的平坦衰落的信道，因此可将OFDM技术应用在MIMO系统中来克服多径衰落的影响。MIMO-OFDM技术被业界认为是未来第四代移动通信系统的主要物理层技术。MIMO-OFDM系统的自适应调制技术就是根据信道状态信息，动态的改变每个子载波的传输参数来优化系统的总体性能。这种情况下，自适应调制又称为自适应功率和比特分配，即根据实时信道状态信息，把发射功率和传输信息比特动态的分配到每个子载波上以达到优化系统性能的目的。在限定无线MIMO-OFDM通信系统的传输速率和最大误码率的情况下，本文提出了一种最小化发射功率的高效功率和比特分配算法。该算法首先利用注水水平和系统传输速率之间的关系求出无需预设步长和初始值的注水水平迭代公式，然后在部分子载波上使用简化的Greedy算法进行强制收敛。由于充分地利用了注水算法和Greedy算法的优点，该算法不仅有效地避免了传统自适应算法的收敛性、初始值和步长选择等问题，而且计算效率更高。仿真结果验证了该算法的有效性。本文最后研究了MIMO-OFDM系统的子载波分配问题。本文提出了基于奇异值分解（SVD，SingularValueDecomposition）方法的子载波功率次优分配算法，性能仿真表明这种算法在高信噪比条件下相比于传统的波束成型技术大大提高了系统性能，而且可以充分利用多天线带来的空间分集效应和多用户带来的多用户分集效应。由于研究时间和作者个人能力的限制，本文对于无线资源管理算法的研究还是比较浅显的。本文最后归纳了作者的研究成果，提出了将来可以进一步深入研究的几个方向。6.期刊论文张冬梅.郝建强.徐友云.蔡跃明.ZHANGDong-mei.HAOJian-qiang.XUYou-yun.CAIYue-ming多业务正交频分复用多址系统中的机会公平调度算法-上海交通大学学报2006,40(9)研究了宽带正交频分复用多址(OFDMA)系统中存在多种不同业务时的无线资源管理问题,给出了多业务情况下基于效用公平的公平调度算法.仿真结果表明,基于效用公平的算法,可以保证各用户间的吞吐量符合比例公平原则,并能明显增加系统总吞吐量.7.学位论文董晶基于IEEE802.16的OFDMA系统中的资源分配算法的研究2006随着Intemet的发展，数据通信业务增长迅速，而无线的数据通信更给人以全新的感受。目前的无线通信系统如3G、WLAN在数据速率、业务能力及成本、覆盖范