Μέθοδοι Και Τεχνικές Βελτιστοποίησης Για Τη Διαχείριση Ραδιοπόρων Σε Σύγχρονα Ασύρματα Ευρυζωνικά Συστήματα Επικοινωνιών

Abstract

Το ερευνητικό αντικείμενο της διατριβής είναι η μελέτη μηχανισμών διαχείρισης πόρων σε σύγχρονα και μελλοντικά συστήματα ραδιοπρόσβασης που βασίζονται στην τεχνολογία διαμόρφωσης και πολυπλεξίας πολλαπλών φερόντων OFDMA. Συγκεκριμένα, βασιζόμενοι σε εργαλεία μαθηματικής βελτιστοποίησης, μελετάμε 3 καίρια υπο-προβλήματα διαχείρισης ραδιοπόρων: (1) το πρόβλημα δυναμικής ανάθεσης φερόντων, ισχύος και σχημάτων διαμόρφωσης σε ένα μονοκυψελωτό περιβάλλον πολλαπλών χρηστών και ετερογενών ζητούμενων προφίλ ποιότητας υπηρεσίας QoS (σταθερού ρυθμού και ελαστικής φύσεως), (2) το συνδυαστικό πρόβλημα της από κοινού ανάθεσης συχνοτικών πόρων και χρονοπρογραμματισμού χρηστών σε ένα μονοκυψελωτό περιβάλλον πολλαπλών χρηστών και ετερογενών κλάσεων QoS (σταθερού ρυθμού εξυπηρέτησης και αναλογικά δίκαιης κατανομής πόρων) και (3) το πρόβλημα της συντονισμένης ετερο-κυψελικής ανάθεσης φερόντων σε πολυκυψελωτά περιβάλλοντα με πολλαπλά προφίλ QoS. Για κάθε ένα από τα παραπάνω υπο-προβλήματα: (α) διατυπώνεται το αντίστοιχο μαθηματικό πρόβλημα βελτιστοποίησης, (β) προτείνονται μέθοδοι εξεύρεσης της βέλτιστης απόδοσης πόρων καθώς και άνω φραγμάτων για την επιτεύξιμη επίδοση, (γ) προτείνονται νέες τεχνικές απλοποίησης της πολυπλοκότητας εύρεσης της απόδοσης πόρων και (δ) αναπτύσσονται καινοτόμοι προσεγγιστικοί αλγόριθμοι επίλυσης του σχετικού προβλήματος, προβλέψιμης πολυπλοκότητας και υψηλής επίδοσης. Τα προτεινόμενα σχήματα αξιολογούνται ως προς διάφορους δείκτες επίδοσης και συγκρίνονται με υπάρχοντα σχήματα από τη σχετική βιβλιογραφία, μέσω εκτεταμένων στοχαστικών προσομοιώσεων. Τα σημαντικότερα ευρήματα της διατριβής αφορούν σε μεθοδολογίες και συγκεκριμένους αλγορίθμους για την εύρεση αποδοτικών αναθέσεων πόρων σε σύγχρονα συστήματα ραδιοπρόσβασης πέραν της 3ης και 4ης γενιάς τηλεπικοινωνιών.