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OFDM系统自适应资源分配跨层研究

作　者: 刘金波
导　师: 胡晓鹏
学　校: 西南交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: OFDM LTE 跨层设计 资源分配 QoS
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
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内容摘要


OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术以其多载波、抗多径干扰特性被选为LTE (Long Term Evolution)系统的关键技术。同时,OFDM技术能更好与链路自适应技术相联合起来充分挖掘系统时频资源,从而实现系统容量的提高。基于分层模型的资源分配方案在优化各层的基础上增强了系统某个单独层(Layer)性能,但并不能提高系统的整体性能。跨层设计通过充分考虑各层之间的耦合性,将分割的网络各层作为一个整体进行优化,因而能从系统整体上提升系统性能。因此,研究OFDM系统的跨层资源分配具有较大的现实意义。在介绍LTE系统的基本结构和相关关键技术的同时,提出了一种分层模型下的分块资源分配方法。在此基础上,首先,探讨跨层设计的重要性,并给出LTE系统下行OFDM系统的跨层资源分配结构图；其次,分析跨层资源分配过程,进而导出用户传输速率上下限和混合业务下基于不同业务类型的服务质量(Quality of Service, QoS)要求的优先级函数；最后,提出基于QoS保证的OFDM系统的跨层资源分配策略,此跨层方案通过将物理层无线信道的时变特性、MAC层用户缓存队列固有的动态特性、应用层业务到达的随机性以及在多用户分集技术应用下用户之间的公平性融合在整个调度和资源分配当中,从而实现了网络中各层之间信息的交互,并保证网络传输的有效性和可靠性。仿真结果表明提出的算法在保证用户之间的比例公平同时,能整体上有效降低系统时延和提高系统频谱效率。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 论文研究背景  10-11
    1.1.1 移动通信发展过程  10
    1.1.2 移动通信发展趋势及其要求  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 跨层设计描述  12-14
  1.4 研究主要工作及内容安排  14-16
第2章 LTE下行OFDM系统资源分配  16-36
  2.1 LTE系统构架及功能  16-17
  2.2 LTE关键技术  17-21
    2.2.1 MIMO多天线技术  17
    2.2.2 自适应调制和编码  17
    2.2.3 下行多址技术  17-21
  2.3 无线信道特性  21-22
    2.3.1 大尺度衰落特性  21-22
    2.3.2 小尺度衰落特性  22
  2.4 OFDM系统自适应资源分配  22-25
    2.4.1 资源分配的优化准则  22-23
    2.4.2 注水原理  23-25
  2.5 LTE下行OFDM系统资源分配策略  25-35
    2.5.1 一些经典的资源分配策略  25-29
    2.5.2 LTE下行的OFDM系统分块资源分配  29-35
  2.6 小结  35-36
第3章 OFDM系统资源分配跨层设计  36-45
  3.1 系统模型  36-37
    3.1.1 分层结构模型  36-37
    3.1.2 传输结构模型  37
  3.2 跨层设计业务QoS机制  37-39
    3.2.1 业务类型  38
    3.2.2 传统OSI模型缺陷  38
    3.2.3 跨层设计业务遵循规则  38-39
  3.3 跨层设计队列管理机制  39-40
    3.3.1 排队系统模型  39-40
    3.3.2 排队系统在跨层中应用  40
  3.4 跨层设计调度机制  40-42
    3.4.1 调度策略  40-41
    3.4.2 跨层调度策略  41-42
    3.4.3 调度规则  42
  3.5 跨层设计资源分配机制  42-43
    3.5.1 分层资源分配缺陷  42
    3.5.2 跨层资源分配优势  42-43
    3.5.3 跨层资源分配算法  43
    3.5.4 跨层资源分配规则  43
  3.6 跨层设计面临的挑战  43-44
  3.7 小结  44-45
第4章 基于QoS保证的OFDM系统跨层资源分配  45-66
  4.1 系统模型  45-46
  4.2 物理层信道模型  46-47
  4.3 MAC层先进先出排队模型  47-49
    4.3.1 LTE系统队列模型  47-48
    4.3.2 基于队列的速率上下限  48-49
  4.4 应用层的业务模型  49-50
  4.5 跨层设计的调度过程  50-51
  4.6 跨层设计的总体目标  51-52
  4.7 跨层设计资源分配  52-57
    4.7.1 基于实时业务的分块QDPF算法  52-54
    4.7.2 基于混合业务的分块QDPF算法  54-57
    4.7.3 不同优先级下的QDPF算法比较  57
  4.8 仿真结果与分析  57-65
    4.8.1 仿真参数  57-59
    4.8.2 仿真结果与分析  59-65
  4.9 小结  65-66
总结与展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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