无线网络资源调度算法研究

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近年来,随着科技的飞速发展,移动终端的使用越来越广泛,因此对无线网络的性能提出了更高的要求。由于带宽资源的紧缺,现有的无线网络不能很好的满足用户增长的带宽需求,因此需要研究一种新的无线网络技术来满足用户日益增长的带宽需求。蜂窝网络下引入中继,能够增大网络的覆盖面积,提高网络的吞吐量;在无线自组织网络下引入网络编码技术,能够节省网络资源,提升网络吞吐量。本文对无线网络中链路调度和资源分配进行了研究,所取得的主要研究成果为:对蜂窝网络下的动态资源分配算法进行了研究。根据满足系统用户最低资源需求,构建一个整数规划问题,通过求解该整数规划问题,来使系统的吞吐量达到最大化,但由于求解整数规划问题的计算复杂度很高,因此需要一种低复杂度的算法来趋近该整数规划问题。根据这个要求,提出了一种低复杂度的动态资源分配算法,该提出的算法能够在线性算法复杂度的情况下完成系统的资源分配,并通过理论分析证明了提出的算法能够趋近最优吞吐量,通过仿真实验验证了提出算法的有效性。对蜂窝网络基于移动中继的调度算法进行了研究。在最新的3GPP LTE-Advanced规范中,闲置的移动设备能够充当中继为其它需要中继转发数据的移动设备提供服务。但是由于中继的移动性,当移动设备的中继切换时,缓存在中继中的数据将会不可用,从而导致带宽资源的浪费。本文提出了一种新的调度算法,使得发送给中继的数据不会缓存在中继中,而是立即发送给移动设备,这样就不会因为移动台的中继切换而导致中继中的数据包丢失。通过李雅普诺夫函数,证明了提出的算法是吞吐量最优的,并且通过仿真实验验证了提出的算法的优越性。对自组织网络下引入网络编码技术的链路调度算法进行了研究。在传统的基于队列长度的链路调度算法的基础上,引入网络编码技术,提出了一种基于一缓存网络编码的链路调度算法和一种基于三缓存网络编码的链路调度算法。通过仿真实验验证了所提出的这两种调度算法在各方面的性能都比传统的调度算法更优;仿真实验表明所提出的这两种算法在不同的网络条件下,所能够获得的吞吐性能各有优势,基于一缓存网络编码的链路调度算法能够在网络输入速率比较低的情况下有更好的吞吐性能,而基于三缓存网络编码的链路调度算法在网络输入速率比较高的情况下具有更好的吞吐性能。
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