无线通信网接入性能分析的建模与优化研究.pdf

燕山大学
博士学位论文
无线通信网接入性能分析的建模与优化研究
姓名:刘洺辛
申请学位级别:博士
专业:电路与系统
指导教师:田乃硕
20060901
摘要随着个人通信的普及,以及无线通信技术的飞速发展,无线通信网中的业务种类不断丰富,业务量急剧增加。无线通信网络的带宽有限性,使得其接入性能分析变得十分重要。信道接入问题,是如何合理分配相互竞争用户之间的信道资源,而有效的信道接入模型和性能分析方法则是无线通信网络合理分配信道资源的前提。本论文应用基于排队理论的精确模型方法,构建了多种无线通信网接入模型,通过对模型的解析,得到了无线通信网络的性能指标的表达式。进行了系统的仿真分析,得到了系统参数设置的优化结果,为无线通信网优化设计及合理配置提供了理论依据和分析方法。首先,针对数字移动通信网的特点,建立了离散时间//痗排队模型和有限群体并带有无限疓痗/疦⒂邢轇//疜/的排队模型。利用这三个模型分别对无线通信系统的接入过程进行建模;通过链和生灭过程的方法,推导出了重要的性能指标的解析表达式;比较了在不同模型中系统性能指标与系统负载的关系。其次,针对无线通信网多业务接入特性,构建了两类业务的,/,/痗,混合消失系统模型;递进地建立了对应于时延敏感型业务优先接入策略的无限和有限两种离散时问排队模型;通过拟生灭过程与矩阵几何解方法求解,得到了各类业务的阻塞概率、平均等待时间以及系统信道平均利用率等重要性能指标,给出了对各种际孪低巢问挠呕峁再次,基于无线械囊贫诘愕哪芰抗芾恚氩糠址裉ㄐ菁倥哦系统对无线通信网的接入性能进行建模。提出了用部分服务台异步Ⅳ.策略休假排队模型和带启动时间鞑呗酝叫菁倥哦幽P投訟械囊贫诘愕奈尴吡路建立过程进行建模。设置了休眠阈值与唤醒阈值等系统休眠参数,比较了这些休眠参数对系统性能的影响,并通过系统仿真得到其最优值,比较了同步与异步休眠策略对系统性能的影响。最后,基于无线通信网络用户的移动特性,引入空间排队砺郏用空间位相型到达过程枋鑫尴咝∏欣醋圆煌袂虻酱锕痰目占结构,建立了基于不同服务区域的无线通信网络的业务接入模型禝,琧。推
导出用于空间结构上的分析和设计的无线通信系统性能指标的解析表达式,给出了优化策略,通过系统仿真得到了优化结果。关键词多址接入;性能指标分析;能量管理;矩阵几何解;空间排队燕山大学工学博士学位论文Ⅱ
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日移一肌剖法青刊弗琴燕山大学博士学位论文原创性声明燕山大学博士学位论文使用授权书日期:弘杲谠乎省年宇月H不保密吖本人郑重声明:此处所提交的博士学位论文《无线通信网接入性能分析的建模与优化研究》,是本人在导师指导下,在燕山大学攻读博士学位期『自懒⒔研究工作所取得的成果。据本人所知,论文中除已注明部分外不包含他人已发表中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字:《无线通信网接入性能分析的建模与优化研究》系本人在燕山大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有,本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉”或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文山大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,可以公布论文的全部或部分内容。保密口,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于作者签名:导师签名
,无线通信网络具有可移动性、安装简单、投资少、扩展能力强等优点。目前,无线通信网已经在教育、金融、健康、旅馆以及零售业、制造业等各方面有了广泛的应用。无线通信网的分类方法很多,如按频段分类,可以分为工作于短波、甚高频或微波频段的无线通信网;按传输速率可以分为低速或高速无线通信网;按服务目的可以分为军用或民用无线通信网;按传输过程中是否通过节点进行存储转发,可以分为单跳或多跳无线通信网;按网络控制方式可以分为集中控制或分布式的无线通信网络。无线网络以网络拓扑结构为标准可以分为两类【浚捍谢∩枋┑奈尴呔钟蛲【粗筒淮∩枋┑奈尴咦宰橥,即无线纾分别显示了两种拓扑结构的无线网络。在带有基础设施的无线通信网络中,基站或者无线接入点负责无线与有线部分的桥接。一个基站或与其通讯范围内的鳤腤尴逜网络图谢∩枋┑腤和无线
.钢值湫偷奈尴咄ㄐ磐蒊岢觯↖.,.亢.。所有移动节点构成一个基本服务集珺内的所有移动节点都与基站或连接、通讯。当移动节点离开某一个肓硪桓鯞时,通过基站