LTE中基于QoS的下行分组调度算法的研究

随着无线多媒体业务的快速增长,用户迫切需要一个传输速率更快、频带更宽、时延更短、运营成本更低的新网络来解决对带宽的无限需求与有限的无线资源之间的矛盾。为能够给无线用户的各种分组业务提供无线资源的合理分配,分组调度成为实现快速传输速率与高数据容量的重要组成部分,是LTE核心环节。 本文前两章首先介绍了LTE的系统架构与演进目标,从中提取了LTE的性能特征与优点。之后对本文要着重研究的下行链路由表及里地进行分析,LTE建立在OFDM技术的基础上,同时由于下行采用OFDMA的多址方式,具备了独特的资源映射等技术特点,随后对分组调度所在的MAC子层有了深入认识,这样,层层递进地对分组调度的外部环境“LTE中下行链路的MAC子层”进行了研究,在系统结构上打下了坚实的基础。 接下来的两章对LTE中资源分配的分组调度及其QoS保障进行了介绍,分析了影响分组调度结果的各个因素和性能指标,之后详细研究了目前分组调度的各种经典算法,如RR算法、MAX C/I算法、PF算法等,以及各种经典的改进算法,如EDF算法、M-LWDF算法等,并对这些算法进行了各项性能的比较,为改进算法的提出与优化提供了充分的理论参考。 最后一部分,先是对于已有的针对不同QoS需求而提出的多种调度算法进行了综合与改进,提出了分组调度集合算法。之后针对目前大多数算法都对大流量业务有所限制的问题,结合经典的PF算法并引入了保障最低吞吐量及最大时延的参数和因子,提出了改进后的PF-2算法。在仿真中,为衡量各算法在大流量业务调度中的表现,借鉴MAX-MIN公平性指数,提出了MIN-MAX-2的公平性对比指数。最后在仿真中分实时服务与非实时服务两种情况将PF-2算法与经典算法在公平性、丢包率、吞吐量等方面进行了比较。仿真结果表明PF-2算法在很好地保证时延、丢包率及吞吐量的情况下,对于含有大流量的数据流,是一种公平性较好的分组调度算法。