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基于IEEE 802.16e的协同网络及其动态资源分配机制研究

2020-11-29阅读(129)

基于IEEE 802.16e的协同网络及其动态资源分配机制研究

论文摘要

为了适应用户对宽带无线接入的需求,IEEE成立了802.16工作组制定无线宽带城域网标准,即WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,即微波存取全球互通)。此标准目前有固定的(802.16d)和移动的(802.16e)两个主要版本.目前的主要问题是采用传统蜂窝方式组网方式和资源分配机制,无法达到宽带全覆盖的目的,特别是小区边缘用户信号接收质量低,导致其吞吐量低下和用户之间的不公平性;而协同分集是一种新的克服无线移动通信信道多径效应的分集方式,能在单天线多用户环境下让多用户协同工作,使用户的天线实现共享,从而形成虚拟的多入多出天线阵列,达到空间分集的效果,有效提高系统中断概率和系统平均容量。本文研究了如何把协同分集技术应用到802.16e网络中,以提高宽带接入系统的网络容量和用户公平性。本文主要工作包括以下两个方面:首先提出了基于802.16e的协同网络模型。为了使提出的网络有效运行,本文在考察了802.16e OFDMA/TDD (Orthogonal Frequency Division Multiple Access/Time Division Duplex,正交频分多址/时分双工)帧结构的基础上又进一步设计了基于802.16e的协同网络的新的OFDMA帧结构。文章的另一个主要贡献是提出了基于IEEE 802.16e的协同网络中的动态资源分配机制和算法。这里的资源分配包括协同伙伴节点选择和OFDMA子信道分配两个方面。本文首先根据用户之间和用户到基站信噪比来选择协同伙伴节点。通过伙伴选择,网络中的用户组成协同用户对集合和非协同用户集合。属于一个协同用户对的用户可以进行协同分集方式的信息发送;而本文提出的OFDMA子信道分配算法要应用在每个OFDMA子帧上。该算法是根据每个OFDMA子帧中各个用户在子信道上的信道状况进行分配的,把子信道分配给瞬时信噪比最好的用户,从而使整体的系统容量最大化。文章最后对所提出的网络模型和资源分配机制进行了仿真分析。论文的研究工作及其性能分析表明:本文所提出的协同网络模型、OFDMA帧结构及其资源分配机制确实能把协同机制有效地应用到802.16e的网络中,能够在大大提高网络总容量的基础上保持各用户之间的公平性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 宽带无线接入概述
  • 1.1.2 协同分集技术概述
  • 1.1.3 无线资源管理概述
  • 1.2 研究的意义
  • 1.3 研究现状
  • 1.4 论文的主要工作
  • 1.5 本文的组织结构
  • 第2章 协同分集技术及其性能分析
  • 2.1 移动通信中的分集技术
  • 2.1.1 移动通信信道的特点
  • 2.1.2 分集技术
  • 2.1.3 分集技术分类
  • 2.2 协同分集原理及其互信息
  • 2.2.1 协同分集
  • 2.2.2 AF 协同方式.
  • 2.2.3 DF 协同方式.
  • 2.3 协同分集的性能分析
  • 2.3.1 AF 方案容量分析.
  • 2.3.2 DF-UC 方案容量分析
  • 2.3.3 DF-RC 方案容量分析
  • 第3章 基于IEEE 802.16E 的协同网络模型及其帧结构
  • 3.1 正交频分复用接入技术
  • 3.1.1 OFDM
  • 3.1.2 OFDMA
  • 3.2 IEEE 802.16E 网络
  • 3.2.1 概述
  • 3.2.2 MAC 层
  • 3.2.3 物理层
  • 3.2.4 帧结构和OFDMA 子信道分配
  • 3.3 基于IEEE 802.16E 的协同网络模型
  • 3.3.1 模型假设
  • 3.3.2 协同用户集合和非协同用户集合
  • 3.3.3 带宽请求和授予机制
  • 3.4 基于IEEE 802.16E 的协同网络帧结构
  • 第4章 基于IEEE 802.16E 的协同网络的资源分配机制
  • 4.1 资源分配机制概述
  • 4.2 协同伙伴选择算法
  • 4.2.1 邻居集合
  • 4.2.2 协同伙伴选择
  • 4.2.3 协同用户集合的生成
  • 4.3 OFDMA 子信道分配算法.
  • 4.3.1 算法概述
  • 4.3.2 每个子帧上子信道分配算法.
  • 4.4 资源分配机制总结
  • 第5章 资源分配算法性能分析
  • 5.1 仿真参数和性能指标
  • 5.2 网络容量增益分析
  • 5.3 公平性分析
  • 5.3.1 公平性指数
  • 5.3.2 占用率
  • 第6章 总结和展望.
  • 6.1 主要结论及工作总结
  • 6.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间已发表的学术论文

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