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

1、近些年來，隨著移動通信、數(shù)據(jù)通信和Internet網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人們對下一代的無線通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。它不僅要能夠為用戶提供滿足QoS需求的服務，特別是高速率、低時延的多媒體業(yè)務，還應具有網(wǎng)路拓撲可伸縮、建網(wǎng)成本低的特點，以滿足運營商對未來商用網(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，而中繼技術(shù)則可以有效的增強無線覆蓋、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)合應用在

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

3、4）、國家自然科學基金項目“未來無線網(wǎng)絡(luò)的分布式處理理論研究”（No.60772108）以及與中國移動研究院合作的“無線Mesh關(guān)鍵技術(shù)研究”等項目的支持和資助。本文的主要內(nèi)容如下：
　　 本文在回顧了無線中繼通信的發(fā)展、說明了當前無線中繼通信面臨的挑戰(zhàn)之后，首先對無線中繼通信的起源--無線中繼鏈路進行研究。針對兩跳協(xié)作式中繼鏈路，以最大化系統(tǒng)的容量為目標，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、法復雜度低且明顯地提升了容量。然后，將兩跳的中繼鏈路擴展到多跳鏈路，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)化的無線資源分配策略。針對AF模式，利用歸納法，將復雜數(shù)學模型等價為一般模式，進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功率分配算法。將該功率分配算法應用于聯(lián)合優(yōu)化策略，系統(tǒng)的容量得到了進一步顯著提升。

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)，研究這種增強型蜂窩網(wǎng)的無線資源分配問題。不同于一般的研究過程，本文依據(jù)博弈理論和納什議價解，建立了滿足用戶QoS需求且兼顧用戶公平性的無線資源分配模型。根據(jù)納什議價解的存在條件，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)的無線資源，并提升了整個網(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

6、題，提出了一種高效的功率分配方法，使得系統(tǒng)容量進一步提高。
　　 上述的中繼鏈路和中繼蜂窩網(wǎng)的無線資源分配都是采用集中式分配方法，針對分布式的無線Mesh主干網(wǎng)，論文研究了MRMC（Multi-Radio/Multi-Channel）技術(shù)下的分布式無線Mesh分組調(diào)度。在本文提出的分組調(diào)度策略中，每個Mesh主干網(wǎng)的節(jié)點（Mesh路由器）負責該節(jié)點內(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)