WIMAX网络中信道时变特性明确及信道传输优化方案的研究

This project aims to research the channel time-varing characterization in WiMAX networks, and further research channel transmission optimization from different layers, so as to optimize the network channel resource efficiency. Firstly given the time-varing channel state , we propose a channel analytical model to specify the best channel state and its statistical distribution.Then we optimize the channel transport efficiency as follows. First, an adaptive modulation and coding principle based channel transmission adaptation scheme is proposed to optimize the channel physical transmission rate and its physical capacity. Second, a spatial reuse scheme based on the cocurrent active link set partition is proposed to enhance the link layer utility efficiency, and an optimal resource schedule scheme is also given to achieve the maximal channel transport spatial reuse. Finally a distributed traffic control scheme running on each hop of relay stations and also a quality of service implementation scheme are proposed to to achieve the stable end to end traffic transmission, service performance guarantee, and high channel utilization as well. We also carry out the performance analysis on various metrics to evaluate the channel transmission efficiency over the whole network.

本项目旨研究WIMAX网络中的信道时变特性与规律，并从不同层次来研究其信道传输优化方案，从而实现整个网络信道资源的优化利用。项目首先考虑各通信信道的状态时变特性，研究构建一种信道状态分析模型来明确各信道的最佳实时状态取值及其分布规律，然后进一步分层次研究如何优化各信道的传输效率。第一，根据各信道的物理层传输特性，研究构造一种基于自适用调制编码原则的传输适配机制来实现各信道物理传输速率及承载容量的优化。第二，根据各信道的链路层传输特性，研究设计一种基于并行链路集划分模式的信道空间复用机制，并构造相关的复用调配方案来实现系统可用传输带宽的升级及信道资源的最大空间复用。第三，根据网络层中各类业务的传输特点，研究构建一种运行于各RS站点的分布式流量传输机制以及服务质量实现机制，来实现信道上各业务流端到端的稳定传输，服务质量保证与信道带宽资源的充分利用，并对信道的传输服务能力与各项性能指标做出评估。

项目旨在对WIMAX网络开展基于信道状态时变特性明确以及信道传输优化机制的研究，从而实现网络各通信信道的有效传输调度与网络带宽资源的高效利用，并满足各类用户的应用需求。具体的研究工作包括以下几点：第一根据WIMAX 网络中各传输信道的时变特性，研究设计了一种基于通用Nakagami-m 统计模型的信道时变状态明确机制，实现各传输信道的最佳实时状态取值与各个信道时变统计规律的获得。该信道状态明确机制包括各类站点信号传输方式的明确以及信道实时状态质量明确。第二根据WIMAX 网络中各信道的实时状态取值，研究构建了一种基于自适应调制编码原则的信道传输适配机制，实现网络中各信道在物理层的实时传输速率最大化以及整个网络系统传输承载能力的优化。该传输适配机制包括各信道调制级数的明确与信道传输速率明确。实验数据表明信道传输适配机制能优化各信道传输速率以及网络系统传输容量。第三根据WIMAX 网络的结构特性，研究构建了一种基于链路传输竞争图的空间复用实现机制，实现整个网络中链路层上各传输信道的最大空间复用，以及信道带宽资源的优化利用与系统传输服务能力的升级。该空间复用机制包括并行链路集的明确与优化调度方案的实现。实验数据表明了空间复用机制的性能优越性。第四根据WIMAX 网络中业务传输特性，研究构建了一种分布式信道业务传输调度方案，实现系统中各类业务流的稳定传输与信道带宽资源的充分利用，同时构造出了相应的服务质量实现机制来满足不同业务的传输性能需求，并对各信道传输服务性能进行评估。该传输调度方案包括分布式流量调控机制，传输服务质量实现机制以及基于网络微积分的信道传输性能评估机制。实验数据表明该传输调度方案能实现信道业务的有效传输以及良好的传输服务质量性能表现。