基于中繼的OFDM系統(tǒng)無(wú)線資源管理關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、近些年來(lái)，隨著移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)通信和Internet網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人們對(duì)下一代的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。它不僅要能夠?yàn)橛脩籼峁M足QoS需求的服務(wù)，特別是高速率、低時(shí)延的多媒體業(yè)務(wù)，還應(yīng)具有網(wǎng)路拓?fù)淇缮炜s、建網(wǎng)成本低的特點(diǎn)，以滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)未來(lái)商用網(wǎng)絡(luò)的期望。OFDM技術(shù)具有抗多徑衰落、頻譜效率高的優(yōu)點(diǎn)，而中繼技術(shù)則可以有效的增強(qiáng)無(wú)線覆蓋、降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、甚至在協(xié)作中繼模式下提升鏈路的信道質(zhì)量，將OFDM技術(shù)和中繼技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用在

2、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，已成為理論界和工業(yè)界普遍認(rèn)可的未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)之一。
　　 靈活有效的無(wú)線資源管理對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)有著十分重要的作用，本文針對(duì)基于OFDM技術(shù)的無(wú)線中繼系統(tǒng)的無(wú)線資源分配和分組調(diào)度進(jìn)行了研究，重點(diǎn)分析了OFDM中繼鏈路和基于中繼的OFDMA蜂窩網(wǎng)的資源分配問(wèn)題，并對(duì)基于中繼的無(wú)線Mesh主干網(wǎng)的分組調(diào)度進(jìn)行了探索。這些工作得到了“973”計(jì)劃項(xiàng)目“多域協(xié)同寬帶無(wú)線通信基礎(chǔ)研究”（No.2007CB31060

3、4）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的分布式處理理論研究”（No.60772108）以及與中國(guó)移動(dòng)研究院合作的“無(wú)線Mesh關(guān)鍵技術(shù)研究”等項(xiàng)目的支持和資助。本文的主要內(nèi)容如下：
　　 本文在回顧了無(wú)線中繼通信的發(fā)展、說(shuō)明了當(dāng)前無(wú)線中繼通信面臨的挑戰(zhàn)之后，首先對(duì)無(wú)線中繼通信的起源--無(wú)線中繼鏈路進(jìn)行研究。針對(duì)兩跳協(xié)作式中繼鏈路，以最大化系統(tǒng)的容量為目標(biāo)，利用功率分配的結(jié)論，提出了AF、DF模式下啟發(fā)式子載波分配策略，提出的算

4、法復(fù)雜度低且明顯地提升了容量。然后，將兩跳的中繼鏈路擴(kuò)展到多跳鏈路，在系統(tǒng)總功率受限的條件下，利用單親遺傳算法的思想，提出了功率和子載波聯(lián)合優(yōu)化的無(wú)線資源分配策略。針對(duì)AF模式，利用歸納法，將復(fù)雜數(shù)學(xué)模型等價(jià)為一般模式，進(jìn)一步利用拉格朗日子算法和功率注水定理，提出了適用于單載波多跳中繼鏈路的最優(yōu)功率分配方法，并以此方法為基礎(chǔ)提出了可用于多載波的自適應(yīng)功率分配算法。將該功率分配算法應(yīng)用于聯(lián)合優(yōu)化策略，系統(tǒng)的容量得到了進(jìn)一步顯著提升。

5、>　　 在完成中繼鏈路的研究之后，本文的第四章將中繼引入OFDMA蜂窩網(wǎng)，研究這種增強(qiáng)型蜂窩網(wǎng)的無(wú)線資源分配問(wèn)題。不同于一般的研究過(guò)程，本文依據(jù)博弈理論和納什議價(jià)解，建立了滿足用戶QoS需求且兼顧用戶公平性的無(wú)線資源分配模型。根據(jù)納什議價(jià)解的存在條件，提出了新穎的子載波分配算法，這種算法在滿足用戶最低速率需求的前提下，公平地獲取網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線資源，并提升了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率。在確定子載波分配后，研究了OFDMA中繼蜂窩網(wǎng)的最優(yōu)的功率分配問(wèn)

6、題，提出了一種高效的功率分配方法，使得系統(tǒng)容量進(jìn)一步提高。
　　 上述的中繼鏈路和中繼蜂窩網(wǎng)的無(wú)線資源分配都是采用集中式分配方法，針對(duì)分布式的無(wú)線Mesh主干網(wǎng)，論文研究了MRMC（Multi-Radio/Multi-Channel）技術(shù)下的分布式無(wú)線Mesh分組調(diào)度。在本文提出的分組調(diào)度策略中，每個(gè)Mesh主干網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)（Mesh路由器）負(fù)責(zé)該節(jié)點(diǎn)內(nèi)所有分組的調(diào)度。利用分組的路由信息，提出了一種具有跨層思想的基于分組路由跳數(shù)的優(yōu)