基于OFDMA的無線視頻傳輸跨層調(diào)度算法研究.pdf

1、ResearchonoFDMABasedCross—layerSchedulingAlgorithminWirelessVideoC0mmuniCationSystemThesisSubmittedtoNa面i119UniVersityofPostsandTeleco刪[nunicationsfortheDe鏟eeofMasterofEngineering’一’一ByWangRamanSupervisor：ProfSongJianXin

2、Febm哪2013摘要無線網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展以及多媒體業(yè)務(wù)需求的快速增長使得有限的無線資源與多媒體業(yè)務(wù)間不斷提高的服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求之間的矛盾日益尖銳，因此既能提高網(wǎng)絡(luò)整體性能又可以支持高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)的資源調(diào)度策略是目前無線通信領(lǐng)域的研究重點?？鐚釉O(shè)計思想將被割裂的各層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作為一個整體進行分析和優(yōu)化，以達到高效利用無線資源的目的。LTE系統(tǒng)的下行鏈路采用OFDMA多址接入技術(shù)，在降低干擾的同時大大提升了數(shù)據(jù)速率，其設(shè)計足以滿足視頻

3、等多媒體應(yīng)用的不斷增加的需求。但是視頻流對QoS的要求非常嚴格，因此，研究LTE系統(tǒng)中的跨層資源調(diào)度問題就顯得極為重要?；诖?，本文首先研究了LTE網(wǎng)絡(luò)中基于效用函數(shù)的跨層調(diào)度算法，該效用函數(shù)以最大化接收端視頻質(zhì)量為目標，然后提出解決該優(yōu)化問題的聯(lián)合數(shù)據(jù)包調(diào)度和資源塊調(diào)度算法，該算法綜合考慮了應(yīng)用層，MAC層和物理層參數(shù)，同時為了提高資源塊(Ims)的利用率考慮了用戶隊列信息。在LTE系統(tǒng)中仿真該跨層調(diào)度算法并與MLWDF算法進行性能比

4、較，仿真結(jié)果表明，該跨層調(diào)度算法在丟包率、資源塊利用率和PSNR性能上均優(yōu)于MLWDF算法。其次，本文提出了LTE網(wǎng)絡(luò)中保障視頻流時延的APPMAC跨層資源調(diào)度算法。APP層調(diào)度器采用離散時間線性控制理論設(shè)計了一種低復雜度資源調(diào)度算法，將實時視頻流的時延要求轉(zhuǎn)換為每一幀的速率要求；然后，為了保證視頻流間良好的公平性，MAC層調(diào)度器在該速率約束下按照比例公平(PF)算法調(diào)度無線資源。在LTE系統(tǒng)中仿真該APPmC跨層調(diào)度算法并與指數(shù)(EⅫ

5、)準則進行了性能比較，仿真結(jié)果表明，該跨層調(diào)度算法在丟包率和體驗質(zhì)量(QoE)性能上均優(yōu)于基于EXP的調(diào)度算法。最后研究了OFDMA網(wǎng)絡(luò)中加入中繼的兩跳視頻流多用戶資源調(diào)度算法。該算法在決定用戶優(yōu)先級時聯(lián)合考慮視頻流用戶的隊頭(HOL)數(shù)據(jù)包時延，不同幀的重要性，丟包率(PUt)和每個用戶的可達瞬時下行速率。仿真結(jié)果表明，改進算法在丟包率、平均數(shù)據(jù)包時延值和PSNR性能上均優(yōu)于原算法，使用中繼得到的協(xié)作增益大大改善了接收端用戶的視頻質(zhì)量