移動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)性以及無線信道的時(shí)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(shí)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(yùn)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(diǎn)，

2、無論是現(xiàn)在或是將來，對(duì)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(shí)意義。
　　移動(dòng)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(diǎn)集中在對(duì)移動(dòng)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(gè)方面。針對(duì)此兩個(gè)方面，本文主要做了如下幾個(gè)方面的工作。
　　1.針對(duì)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(jì)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(shí)現(xiàn)用戶信號(hào)質(zhì)量和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)利用

4、率的折中。
　　2.針對(duì)未來移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的多樣性，提出了一種動(dòng)態(tài)的、混合的CAC方案，該CAC方案將截止優(yōu)先級(jí)策略(cutoffpriorityscheme)和隊(duì)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(jí)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)算復(fù)雜性，本文采用一維馬爾科夫鏈(1DimensionalMarkovChain，1DMC)模型，對(duì)提出的CAC方案的性能進(jìn)行了評(píng)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(duì)列長度、切換呼叫在隊(duì)列中的平均等待時(shí)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(yàn)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(duì)采用1DMC和MDMC建模的計(jì)算復(fù)雜度進(jìn)

7、行了比較。理論推導(dǎo)表明:采用MDMC對(duì)CAC方案進(jìn)行建模，在進(jìn)行性能分析時(shí)，反應(yīng)計(jì)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(duì)CAC方案進(jìn)行性能分析時(shí)，狀態(tài)空間的基僅隨小區(qū)內(nèi)信道數(shù)目和優(yōu)先級(jí)最高的業(yè)務(wù)的隊(duì)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(duì)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(shí)現(xiàn)頻譜效率和用戶公平性的折中，對(duì)基于速率效用函數(shù)、基于時(shí)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(duì)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(gè)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