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传输速率高速化和承载业务多样化是现存和未来无线网络的主流发展方向。由于无线网络存在带宽有限及信道质量不稳定的特点,如何能够高效合理地利用和分配有限的资源,使网络能够在满足多种业务服务质量要求的前提下尽可能为更多的用户服务,这就是当前和未来无线网络所需要面临的挑战,也是本论文研究的主要目的。本论文采用经济学中“效用”的概念作为用户对网络提供服务质量的度量,运用优化理论和博弈理论探讨了CDMA网络中的无线资源管理与服务质量控制问题,构建了理论模型,并通过对模型的深入分析提出了相应策略和算法实现。本论文的主要内容如下:
1.作为宽带CDMA网络资源管理的研究基础,首先分析了多业务CDMA网络资源管理基本约束模型及其可行条件,并基于此提出资源约束模型,对网络中功率和速率资源进行量化描述;基于资源约束模型,我们对多业务CDMA网络进行了系统容量分析和一些扩展研究;
2.作为对后续基于效用的无线资源管理和服务质量控制研究的前提和支撑,详细探讨了用户效用函数及特性。由于无线网络中效用函数的定义与传输效率函数相关,我们对传输效率函数进行了分析,并给出了一些简单的物理层和链路层技术组合中的闭合式结果;
3.运用优化理论,将多媒体CDMA网络中基于效用的无线资源管理描述为一寻求网络最优资源配置的优化问题,同时考虑了功率控制和速率分配,并通过分析将其变换为一个市场模型。该模型能够通过用户寻求各自的收益最大化的方式收敛于市场均衡,这样最优资源配置将以分布式的方式获得,将在很大程度上降低计算复杂度。在对模型分析的基础上,提出效用优先的UCA算法和用户公平性优先的FCA算法,并给出了策略及算法的实现结构。我们针对多媒体CDMA上行和下行链路分别建立和研究了该策略框架;
4.将分时隙CDMA网络中不完全信道信息下分布式资源控制问题描述为一不完全信息资源控制非合作博弈模型,并讨论了该博弈模型贝叶斯纳什均衡的存在性和唯一性。由于均衡不是帕累托有效率的,我们提出了一种价格策略,能够为该博弈模型带来帕累托效率的改进,增加用户获得的平均支付。在改进的博弈模型中,帕累托有效率的均衡能够通过合适的价格策略得到。