在寬頻分碼多工存取系統中高速下行鏈路封包存取的速率調整及封包排程技術之研究

Abstract

在此篇論文中，我們針對有著高速率下行鏈路封包存取概念的寬頻分碼多工存取系統進行速率調適以及排程技術的研究。 隨著高速率多樣化資料傳輸上的需求與日劇增，在無線網路上引發了新的挑戰。這些挑戰包括：1.在快速變化的無線通道中實現高速率的流通量；2.掌握封包資料的叢發性(bursty)；3.在多種類的資料上提供眾多服務的多工處理，而且控制好每條資料串的傳遞服務時間。為了克服這些挑戰，在這篇論文中提出了一個以成本函數為基礎的速率調適機制。為了在寬頻分碼多工存取系統(WCDMA)上支援多種類的資料流型態，此機制綜合考量了實體層以及較高層的一些重要參數來增進效能。所提出來的速率調適機制是利用了在媒體存取控制(MAC)層裡面的運輸格式(transport format)選擇程序來實現的。因此，藉由結合實體層資訊(也就是信號雜訊比(SNR))以及媒體存取控制層的資訊(也就是暫存器使用量以及服務優先權)到一個統一化的成本函數，我們發展了一套運輸格式選擇演算法。透過此跨層級的成本函數，此運輸格式選擇程序可以在每個傳送時間區間(transmission time interval)內動態的選出合適的展頻因子，此區間通常是10毫秒到80毫秒。因此，此程序可以達到流通量之增進、功率消耗之節省以及在多個服務之間提供公平性效能改善的目的。 有著高速率下行鏈路封包存取概念的寬頻分碼多工存取系統是一個很有希望的系統，它採用了適應性調變技術、高效率的排程技術以及混合式的自動重送請求技術使得可以在行動蜂巢式環境中達到高達10 Mbps的高速率。在這些技術當中，為了增進這種系統的效能，排程演算法則扮演著重要的角色。一個好的排程演算法目標在於從眾多使用著中，考量到通道的影響、延遲時間之議題以及公平性後選出最適合的使用者出來。在這篇論文中，我們採用了一個眾所皆知的公平性指標來檢驗現有適合用在此高速率下行鏈路封包存取概念之排程演算法的公平性效能，這些演算法包括最大信號干擾比 (maximum C/I) 排程法、知更鳥式循環(Round Robin)排程法、比例式公平(proportional fair)排程法以及指數型法則(exponential rule)排程法。我們發現現有的排程演算法在此公平性指標上的表現並不是那麼公平。因此，驅使了我們提出一個新的排程演算法，叫做序列式指數型法則(queue-based exponential rule)排程法，來提供比比例式公平排程法以及指數型法則排程法還要好的公平性效能，並且保持高流通量以及低延遲時間的效能。