论文研究-MIMO-OFDM系统资源调度算法研究 .pdf

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MIMO-OFDM系统资源调度算法研究,顾丹,李平安,无线通信系统中的无线资源是有限的,而用户对无线资源的需求日益增多,导致了对无线资源的竞争,资源调度就是在多个用户争用资源
山国武花论文在丝 个调度周期内每个信道的可传输速率是通过用户的和调制编码水平米决定的。 首先进行 链路仿真得到与 的对应关系,这样根据用户信道状 况来选择采用的调制编码方式,在保证传输可靠性的前提下提高系统的传输效率。图所示 是选用发收的 空时编码方式在不同调制编码方式下的误块率仿真曲线图,调 制方式为 和 ,编码的码率为和。 系统不同调制编码方式下的误块率 系统采用的资源调度单位是资源块,每个资源块在时域上包括个 符号,频域 上包括个子载波,每个时隙有个资源块,时间为。下面以个用户个时隙 为例来比较三种调度算法的系统吞吐量和用户闫的公平性,在此处每个用户的信道状况是不 变的 根据实际用户分布概率的情况随机生成个用户的输入 如图中的用户 信噪比所示,从图中可以得知用户 和的比较高,即这个用户的信道状 态比较好,用户、和的比较高,用户处于较差的信道状态。在所有时间内每个 用户的信道状态不改变时针对这个用户所处的信道状况进行资源调度算法仿真米分析用 户的吞吐量和系统的公平性。图“ 下的用户吞吐量” 较高的用户获得较多的 资源从而使得用户的吞吐量较高, 较低的用户获得较少的无线资源,用户的吞吐量也 较低。但是这种调度算法下信道状态很差的用户几乎得不到资源,公平性太低;图“调 度下的用广吞吐量”所有用户都能得到资源,保证了用户之问的公平性,用广的信道状态 很差也能得到资源,但是这种方法没有充分利用无线信道的只体情况,因此吞吐量很低:图 调度下的用户吞吐量”考虑了用户吞吐量和系统公平性,相比」 算法公平性 有所提高,由图“三种调度算法下的吞吐量”得知吞吐量高于调度算法的用广昋吐量。 根据以上分析不仪能够得知三种调度算法的吞吐量大小关系,而且可以间接的得知三种 算法的用户公平性大小关系,但是却本能直观的分析公平性。下面以公平性指数来比较公平 性 山国武技论文在丝 月户的信噪比 凋度下的用户吞吐量 用户序号 月户序号 下的用户吞吐量 调度下的用户春吐量 用户序号 月户序号 三种调度算法下的吞吐量 不同调度方式 图用户的资源调度吞吐量 三种经典调度算法的公平性比较 平计 帧数 图三种经典调度算法的公平性比较 公平性指数计算方法如公式()所示。 山国武花论文在丝 () 图所示是三种调度算法的公平性比较,仿真中的用户数是,帧数是,每个用户 的信道状态在不同时刻保持不变。根据图得知最人载干比调庋算法的公平性最低,轮询调 度算法的公平性最高;并且随着时间的増加轮询调度算沄和比例公平调度算法的公平性指数 趋」一个定值。 3改进的比例公平调度算法 根据上面的仿真分析可知比例公平调度算法实现了系统吞吐量最大化和尽可能保持各 用户间的公平性的折中,但是在比例公平调度算法中一些处于较差信道状况下的用户可能因 为已经获得的资源特别少而被服务,这就会对系统的昋吐量造成很大的损失:为了诚少比例 公平算法中用户即使处于很差信道条件时仍然被选中服务的情况出现,提出了改进的比例公 平算法。下面通过改变被选中的用户的服务速率值的分布情况提扃吞吐量 根据比例公平调度算法进行收进的调度优先级公式如下所示 公式中的是用户在时刻的请求传输速率, 是在时刻之前用户的平均 传输速率,其推导公式与比例公平调度算法的一样, 的就算与用户之前的传输速率有 关是与长期信道状况相关的变量。ˉ是用户在时刻请求传输速率的平均值,是一个与当 前短期信道状况有关的变量。计算公式如()所示。 和优先级算法公式相比不同的地方是优先纵计算公式新增加了一项即 ,新增加的部分是用来改变用户速率的分布,比半均请求传 输速率高的用户优先级相对更高,这样就能够提高处于好的信道状况的用户被调度的机会提 高,与此同时降低处于较差信道状况被调度的机会。所以当两个信道状況不同的用户在比例 公平调度算法时有相等的优先级,那么在改进的调度算法中信道好的用户优先级高这也就提 高了吞吐量。用户在实际通信过程中信道状况是随时间变化的,下面的仿真过程是基于用户 的信道状况变化进行的,每两个时隙为一帧,每帧用户的信道状况不同。 卜面针对系统中有不同用户时不同调度算法的系统吞吐量进行仿真分析,仿真过程是在 个帧的情况下进行的。仿貞结所示。由仿真结果得知改进的比例公平调度算法吞吐量 比经典比例公平调度算法的大;随着用户的增多,系统吞吐量呈増大趋势,当用户增加到 定数量后系统的吞吐量趋于平稳,这是因为系统资源是冇限的,这些冇限的资源已经充分分 配给了每个用户 山国武技论文在丝 改进的 用尸总数 图不同用户数量的系统吞吐量 结论 本文先对 系统进行链路仿真得到了不同调制编码方式下的 关系曲线。在链路仿真的基础上进行经典资源调度算法的仿真,然后在比例公平调度算法的 基础上提出了提高吞吐量调度算法。然而还有许多有待改进的地方,研究内容还有很多需要 涉及的地方,比如针对不同业务的服务质量()的不同要求(时延、丟包率、抖动和误 码率等),以此为基础研究更优越的调度算法保证冬个用户的。 参考文献 鹏木根,王文博下一代宽带无线通信系统 机械工业出版社,年月: 刘宁,陈霞系统中的分组调度算法,中国新通信(技术版), dependent packet scheduling. Proceedings of IEEE INFOCOM M98,

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