文档介绍：华中科技大学博士学位论文
摘要
全球移动通信和互联网的兴起,使得宽带化、个人化、分组化成为大势所趋。
如何在宽带无线分组移动网络中提供更多丰富可靠的多媒体业务,如:数据业务、
流媒体业务、视音频广播业务、Vo I P 业务等等,成为无线移动通信领域内的研究热
点。本论文正是在国家“十五”863 计划重大课题“新一代蜂窝移动通信系统无线传
输链路技术研究(2001AA123014)”、“TDD 系统高层协议、自适应链路和编译码设
计与实现”(编号 2003AA12331005)和国家自然科学基金重大项目“未来移动通信
系统基础理论与技术研究”子课题“基于 MIMO-OFDM 系统的空中接口自适应技术
研究(60496310)”的资助下,针对无线分组通信系统中的若干问题,如多载波多业
务的 QoS 保障、多天线多载波多业务的 QoS 保障、多用户多业务的 QoS 保障以及支
持无线移动的高效 TCP/IP 协议栈架构等进行了研究。全文研究共分为六部分。
第一部分分析了用户评价体系。论文讨论了用户侧对通信过程的观察与体验,
提炼出四个评价指标,并根据用户对业务体验差别,提出四种评价函数。用户评价
最大化是综合用户对各类业务的评价过程,对通信系统的参数和结构调整具有指导
意义。最后讨论了跨层优化的一般准则。
第二部分分析了单用户多载波多业务系统的跨层优化问题。在确定此类问题的
约束条件后,一般是业务 QoS 约束和空口资源约束,以用户评价最大化为优化目标,
推导资源分配算法。根据空口资源的差异性,证明了最佳信道分配给最紧迫分组算
法在资源利用上的最优性。根据上述算法,调度以用户评价的最大化为目标,对各
个业务分组实时进行资源调配,从而最终使得用户评价最大化,即也保障了业务的
QoS。
第三部分分析了单用户多载波多天线多业务系统的跨层优化问题,以
OSTBC-OFDM 系统为实例进行了深入研究。分析了 OSTBC 的分集增益与信道矩阵
的 F 范数的关系;同时根据数据链路层的时延特性分析,获取业务分组的权重,并
根据业务分组的权重推导业务分组的 PSR 需求;结合上述信道矩阵增益和 PSR 需求,
同时遵循第二部分中所论述的多载波分配准则,以用户评价最大化为目标进行资源
调度,进而保障用户业务的 QoS。
第四部分扩展了第三部分的结论,考虑多用户场景,并将空口资源定义为多维
空间,不限定于时、频、空域范围内,只约定资源空间为正交的结构固定的多维空
间。以多用户评价平均值最大化为优化准则,即 MUER 准则,在策略控制约束下,
设计实现两级调度框架,第一级为用户的业务分组调度,第二级为多用户间的业务
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分组调度。以策略控制影响多用户评价的平均值,使得调度器在多用户之间在资源
争用时具有偏向性的选择,进而平衡用户的公平性和业务的 QoS 保障,最终达到多
用户评价平均值最大化。
第五部分分析了 TCP/IP 协议栈架构,提出了支持无线移动的高效跨层空口协议
栈架构。该协议栈架构采用跨层思想,创新性地提出了移动链路(ML)和镜像 TCP
(mTCP)的概念,使得空口的数据链路层与 IP 层和 TCP 层密切配合,借助 PID 的
设计,以有线网络增加很少的负荷为代价,避免了 IP 分组在 HA 到 FA 间的隧道传
输,优化了移动 IP 的时延特性。借助 ML 的信令,mTCP 镜像维护移动节点 TCP 状
态信息,进而可以过滤掉所有的 TCP 确认报文段,并且在 TCP 报文段需要重传时,
mTCP 和 ML 配合,可以只将相应的 DLL 层 PDU 或者 IP 层分组进行重传,从而节
省空中接口资源和有线网络资源。
第六部分是全文总结与展望。对今后跨层领域的发展提出了若干建设性的思路
和方法,如用户策略方面的研究、部分信息下的跨层优化以及异构网络下的跨层优
化等。
关键词:无线接入,跨层,资源管理,移动 IP,无线 TCP,服务质量保障(QoS),
多载波
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Abstract
Global munications and the rise of the , making broadband,
personal, and packet have e the trend of the times. How to provide more abundant
and reliable multimedia services such as: data services, streaming media, vi