Optimales Downlink-Scheduling für OFDM-Mehrantennensysteme basierend auf Informations- und Warteschlangentheorie

基于信息与排队论的OFDM多天线系统下行最优调度

• 批准号: 5425899
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Holger Boche
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Theoretische Informationstechnik (LTI)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2003-12-31 至 2008-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5425899?language=en
• 关键词: Optimales; Downlink; Scheduling; OFDM; Mehrantennensysteme

In der zur Zeit stattfindenden Spezifikationsphase der Mobilfunk-Standards der Generationen 3.5 und 4 gilt die Anwendung der OFDM-Übertragungstechnik (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) als einer der Fixpunkte. Dank einer hohen spektralen Effizienz, Flexibilität und Robustheit in frequenzselektiven Kanälen, ist OFDM ein leistungsfähiges und zukunftsträchtiges Übertragungsverfahren. Des weiteren wird bezüglich der physikalischen Luftschnittstelle die Anwendung der MIMO-Übertragung (MIMO: Multiple-Input Multiple-Output) intensiv diskutiert. Durch die Verwendung mehrerer Sende- und Empfangsantennen ermöglicht die MIMO-Übertragung nachweislich höhere erreichbare Datenraten als Einzelantennensysteme. Die Spezifikationsphase orientiert sich ebenfalls an der künftig erhöhten Bedeutung der echtzeitkritischen Datenübertragung im Vergleich zur Sprachübertragung. ...Im Rahmen der sogenannten New Services in künftigen Mobilfunkstandards ist der Transfer von großen Datenmengen, bzw. hochratige Echtzeit-Übertragung (Streaming) vor allem in der Richtung von der Basisstation zu den einzehien Nutzern zu erwarten (Downlink). In diesem Zusammenhang ist die Optimierung der Ressourcen-Zuweisung (Scheduling) beim Downlink von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen dieses Projektes optimale Scheduling-Strategien im Downlink von OFDM-basierten Mehrantennensystemen entwickelt und analysiert werden. Die Optimalitätskriterien sollen dabei mit Hilfe der schichtübergreifenden Betrachtung der Datensicherungsschicht und der physikalischen Schicht erarbeitet werden. Bei dieser Betrachtungsweise wird, im Gegensatz zu der bisher üblichen getrennten Analyse beider Schichten, der Bit- und Informationsfluss der physikalischen Schicht und der Datenpaketverkehr der Datensicherungsschicht als ein einzelnes, kombiniertes Optimierungsproblem gesehen, das sowohl einen informationstheoretischen als auch einen warteschlangentheoretischen (Queueing Theory) Hintergrund hat. Die kombinierte Optimierung beider Schichten stellt ein Teilgebiet des sogenannten Cross-Layer Designs des Netzwerk-Schichtenmodells dar, das durch die gemeinsame Optimierung verschiedener schichtenspezifischer Kriterien nachweislich zur erhöhten Systemeffizienz führen kann. Das Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung und Analyse von Downlink- Scheduling-Strategien, die auf geeignete Weise die warteschlangen- und informationstheoretischen Aspekte kombinieren. Beim Scheduling-Entwurf soll ebenfalls die Kanalqualität, Kanalstatistik und Art der Kanalfluktuation berücksichtigt werden. Als Ergebnis soll eine deutlich erhöhte Systemleistungsfähigkeit, Fairness der Ressourcen-Unterteilung zwischen den Nutzern und eine dienstspezifische Echtzeitfähigkeit erreicht werden.

在当今时代，第3.5代和第4代移动通信标准的频谱分配中，OFDM-超宽带技术（OFDM：正交频分多址）也是固定点。Dank einer hohen spektralen Effizienz，可扩展性和频率选择性的Robustheit Kanälen，is OFDM ein leistungsfähiges und zukunftsträchtiges Übertragungsverfahren. Des weiteren wird bezüglich der physicalischen Luftschnittstelle die Anwendung der MIMO-Übertragung（MIMO：Multiple-Input Multiple-Output）intensiv diskutiert.由于MIMO-Übertragung nachweislich höhere erreichbare Datenraten als Einzelantennensysteme，Verwendung mehrerer Sende- und Empfangsantennen ermöglicht die MIMO-Übertragung nachweislich höhere erreichbare Datenraten als Einzelantennensysteme。Die Spezifikationschase orientiert sich ebenfalls an der künftig erhöhten Bedeutung der echtzeitkritischen Datenübertragung im Vergleich zur Sprachübertragung. ...在移动通信标准中，新业务的定义是大数据传输，bzw。hochratige Echtzeit-Übertragung（Streaming）vor allem in der Richtung von der Basistation zu den einzehien Nutzern zu erwarten（Downlink）.在这种情况下，最佳的资源分配（调度）是下行链路的大部分。为了解决这一问题，需要对基于OFDM的移动通信系统的下行链路进行优化设计和韦尔登。Die Optimalitätskriterien sollen dabei mit Hilfe der schichtübergreifenden Betrachtung der Datensicherungsschicht und der physicalischen Schicht erarbeitet韦尔登.在这种情况下，在对物理模型和数据包的比特流和信息流进行分析的过程中，出现了一个复杂的最优化问题，因此，一个信息理论也是一个复杂的理论。Schichten之间的组合优化是Netzwerk-Schichtenmodels的跨层设计的一个特点，因为通过相同的优化，可以使用Schichtenspezifischer Criterien来实现更高的系统性能。该项目的主要内容是对下行链路传输的研究和分析，以及对通信和信息理论的综合分析。在此基础上，对管道质量、管道统计学和管道流动艺术进行了韦尔登。Als Ergebnis soll eine deutlich erhöhte Systemleistungsfähigkeit，Fairness der Ressourcen-Unterteilung zwischen den Nutzern und eine dienstspeziethe Echtzeitfähigkeit erreicht韦尔登.