宽带无线通信系统中分组调度算法的研究

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随着无线数据服务和多媒体应用需求的快速增长,人们期待未来的无线网络能够满足为多类业务提供分层QoS服务的需求,因此支持不同QoS服务的分组调度算法成为宽带无线通信网络发展的关键。正交频分复用(OFDM)技术作为一种无线环境下的高速传输技术,具有良好的抗多径信道干扰能力,因此本文主要研究基于OFDM技术的固定宽带无线接入系统中的多业务分组调度算法。本文首先介绍了现有有线和无线网络中的调度算法,概括了它们的发展以及各自的优缺点,并简单描述IEEE802.16-2004协议中的调度服务机制。然后从网络模型、节点模型、MAC层仿真模块以及应用层业务参数、物理层参数五个方面重点介绍了基于OPNET的宽带无线接入系统仿真平台。接着在第三章介绍了加权Round-Robin(WRR)、最大载干比(Max C/I)以及Qualcomm比例公平调度(Q-PF)三种经典的分组调度算法,描述了前两种算法在仿真系统中的实现流程并对算法性能作了简单分析,重点分析了Q-PF算法性能及存在问题,为第四章长帧比例公平调度算法(LF-PF)的提出做铺垫。第四章介绍了LF-PF调度算法,它是比例公平思想在宽带无线接入系统MAC层框架和长帧结构下的实现,文中给出了算法规则与比例公平定义的一致性证明,分析了“饥饿”避免机制以及与Max C/I算法相比的优越性。第五章介绍了联合加权(JW)调度算法,它结合了信道情况、用户等级、业务等级、时延补偿四个影响算法性能的重要因素,灵活的满足不同系统不同场景的需求。通过四个因子权重的调整,可以使得性能逼近LF-PF调度算法,时延及吞吐量性能较好,可控性强。论文第六章对四种仿真场景下的不同算法的仿真结果作了分析和比较,验证了LF-PF以及JW调度算法的良好性能。最后,第七章简单总结了全文工作,并进一步探讨在此领域可以进一步研究的思路和方向。
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