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在建设无线城域网中,WiMAX正逐步替代Wi-Fi成为新的热点。WiMAX是一种新型无线宽带技术,其核心作用是为用户提供一个开放的高速互联网接入功能。WiMAX支持单载波(SC)和OFDM/OFDMA三种物理层结构。正交频分多址(OFDMA)是目前常见的多址技术之一,将其与动态资源分配相结合,可以有效地利用无线频率资源,显著提高系统的性能。功率分配是OFDMA系统资源调度中的一个重要研究问题。但目前的一些算法只关注数据吞吐量的最大化,而忽视了功率分配时的用户间公平性能。从商业的角度来看,WiMAX是否能付诸实施将依靠其能否给运营商带来收益以及对客户而言服务质量如何。而要建立一个QoS良好的WiMAX接入网络,有必要由自适应功率分配(APA)和呼叫接入控制(CAC)协作起来提供一种联合资源管理。
论文在阐述WiMAX技术、OFDM/OFDMA技术基本原理的基础上,详细研究了无线资源分配中比特功率分配算法的基本原理和现有的几种典型的比特分配算法,并通过仿真显示了自适应资源分配算法的性能方面的优势。
随后通过考虑功率分配中系统吞吐量与用户间公平性能平衡问题,本文在前人工作的基础上提出了一种基于公平性的OFDMA系统中自适应功率分配贪婪算法。该算法在自适应功率分配算法中加入公平性约束,在使用户公平性大为提高的同时,使系统达到最佳吞吐量,解决了公平性与系统效率之间的平衡问题。仿真结果表明,该算法的吞吐量逼近迭代注水功率分配算法,算法复杂度有效降低,能实际应用于WiMAX通信系统。
最后从运营商和用户的综合角度出发,分析研究了文献提出的公平约束下的APA最佳收益准则基础上,本文提出一种效率约束下的CAC最佳收益策略,仿真结果表明,这两种最优化策略能得到满意的系统性能。随后进一步提出将APA和CAC协作起来提供一种联合资源管理策略,在运营商的利益和用户的满意度之间取得平衡。