移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)入控制與下行鏈路資源分配研究.pdf

1、隨著Internet的廣泛應(yīng)用和移動通信技術(shù)的發(fā)展，以各種多媒體業(yè)務(wù)為代表的高速業(yè)務(wù)不斷增長，并逐漸成為未來移動通信系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)。然而無線資源的稀缺性、用戶的移動性以及無線信道的時變特性使得無線資源的管理面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)有效的無線資源管理，從用戶的角度來說，要為其提供良好的服務(wù)質(zhì)量(QualityofSeⅣice，QoS);從網(wǎng)絡(luò)運營商的角度來說，要盡可能地提高系統(tǒng)無線資源的利用率。無線資源管理一直為無線通信領(lǐng)域的研究熱點，

2、無論是現(xiàn)在或是將來，對有限的無線資源管理的研究都將具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無線資源管理包括呼叫接納控制、呼叫切換控制、分組調(diào)度、信道分配和功率分配等，但本文的研究重點集中在對移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的呼叫接納控制、下行調(diào)度和資源分配（功率和信道分配）兩個方面。針對此兩個方面，本文主要做了如下幾個方面的工作。
　　1.針對CDMA系統(tǒng)，提出了一種新的基于模糊邏輯的呼叫接納控制(CallAdmissionControl

3、，CAC)方案，并設(shè)計了一種模糊邏輯控制器(FuzzyLogicController，F(xiàn)LC)。該FLC能根據(jù)小區(qū)內(nèi)激活用戶(ActiveUser,AU)的數(shù)目和平均到達(dá)的業(yè)務(wù)強(qiáng)度(AverageArrivalTrafficIntensity,AATI)自適應(yīng)地調(diào)整信干噪比門限(SingnaltoInterferenceplusNoiseRatiothreshold，SINRth)，控制到達(dá)呼叫的接納與否，實現(xiàn)用戶信號質(zhì)量和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)利用

4、率的折中。
　　2.針對未來移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的多樣性，提出了一種動態(tài)的、混合的CAC方案，該CAC方案將截止優(yōu)先級策略(cutoffpriorityscheme)和隊列策略(queuescheme)結(jié)合起來，能根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)類型的數(shù)目、小區(qū)內(nèi)總的信道數(shù)目以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先級動態(tài)地調(diào)整該業(yè)務(wù)的截止門限(cutoffthreshold)，用以提高信道的利用率。該CAC方案不僅適用于含有任意數(shù)量業(yè)務(wù)類型的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)，而且適用于采用多種多址接

5、入技術(shù)的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)，如TDMA，F(xiàn)DMA，CDMA和OFDMA等，具有一定的通用性。為了克服采用多維馬爾科夫鏈(MultiDimensionalMarkovChain，MDMC)建模所帶來的計算復(fù)雜性，本文采用一維馬爾科夫鏈(1DimensionalMarkovChain，1DMC)模型，對提出的CAC方案的性能進(jìn)行了評估，除了得到目前文獻(xiàn)中常見的新生呼叫的阻塞概率(Newcallblockingprobability，Pnb)、切換

6、呼叫的強(qiáng)迫中斷概率(Forcedterminationprobability，PF)外，還得到了其它性能參數(shù)，如平均隊列長度、切換呼叫在隊列中的平均等待時間、流入話務(wù)量的利用率(offeredtrafficutilization)，信道利用率以及系統(tǒng)性能的解析表達(dá)式。為了驗證解析解的正確性，本文進(jìn)行了大量的仿真，仿真結(jié)果表明Pnb和PF的解析解和仿真解匹配較好。為了顯示采用1DMC建模的優(yōu)越性，對采用1DMC和MDMC建模的計算復(fù)雜度進(jìn)

7、行了比較。理論推導(dǎo)表明:采用MDMC對CAC方案進(jìn)行建模，在進(jìn)行性能分析時，反應(yīng)計算復(fù)雜度的狀態(tài)空間的基隨業(yè)務(wù)類型的數(shù)目和小區(qū)內(nèi)信道數(shù)目的增加呈指數(shù)增長，而采用1DMC建模對CAC方案進(jìn)行性能分析時，狀態(tài)空間的基僅隨小區(qū)內(nèi)信道數(shù)目和優(yōu)先級最高的業(yè)務(wù)的隊列容量呈線性增長。
　　3.在基站端獲取的是理想信道狀態(tài)信息(PerfectChannelStateInformaiton)條件下，對多用戶、單小區(qū)OFDMA系統(tǒng)的下行調(diào)度與資源分配

8、進(jìn)行了概述。首先給出了多用戶、單小區(qū)OFDMA系統(tǒng)下行資源分配的一般形式。為了實現(xiàn)頻譜效率和用戶公平性的折中，對基于速率效用函數(shù)、基于時延效用函數(shù)以及基于合作博弈論的OFDMA系統(tǒng)的下行調(diào)度與資源分配進(jìn)行了研究，為下章基于部分信道狀態(tài)信息和有限隊列容量的多用戶、單小區(qū)OFDMA系統(tǒng)的下行調(diào)度與資源分配打下基礎(chǔ)。
　　4.在基站端獲取的是部分信道狀態(tài)信息(PartialChannelStateInformation)以及存在最小速率

9、和最大速率限制條件下的多用戶、單小區(qū)OFDMA系統(tǒng)下行調(diào)度和資源分配問題進(jìn)行了研究。在滿足用戶最小速率要求、保證用戶公平性和滿足系統(tǒng)中斷概率要求的前提下，提出了相應(yīng)的子載波和功率分配算法。該算法分為兩個階段，第一階段是聯(lián)合調(diào)度和子載波分配，在保證用戶吞吐量公平性的前提下，滿足用戶的最小速率要求。第二階段是在最大速率要求滿足的用戶的子載波間進(jìn)行功率調(diào)整，在保證該用戶最大速率不變的前提下，將執(zhí)行功率調(diào)整后節(jié)省的功率分配給最大速率未滿足用戶的