承载医疗新业务的移动网络控制优化理论研究

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移动医疗(mobile Health,mHealth)借助无线通信和智能终端提供医疗服务,改善了传统医疗在时间上和空间上的局限性,有希望成为缓解医疗资源分布不均、资源短缺问题的有效手段。随着移动宽带的发展,智能手机用户的激增,移动医疗业务种类趋于丰富,同时医疗业务的危急性使其相对于普通(非医疗)业务面临着更加迫切的服务质量(Quality of Service,QoS)要求。  由3GPP国际标准化组织提出的增强型长期演进(Long Term Evolution,LTE-A)技术支持多种QoS等级,为满足医疗业务的特殊QoS需求提供了可能性。3GPP标准定义了控制信道支持有效的数据传输,但该数据传输机制为保障不同业务的QoS等级,必须前提保证分配到用户的物理下行控制信道(PhysicalDownlink Control Channel,PDCCH)资源的可靠性。PDCCH的传输单元为控制信道元素(Control Channel Element,CCE),每个用户的PDCCH可支持1,2,4,8个CCE。当分配的CCE越多时,PDCCH被正确解调的概率越大,QoS服务被保障的概率越大,但是由于给定系统带宽下可供分配的CCE总数是有限的,用户容量受限,并且用户间会相互竞争资源,难以保障系统公平性。针对上述问题,目前国内外已存在一些研究如何实现高效可靠的控制资源配置算法的文献,但总结发现现有工作是不完善的,表现为至少以下一个方面的不足:1)没有考虑功率控制,分配尽可能多的CCE仅为保证PDCCH可靠性的一个方面,还可考虑将发射功率向信道条件差的用户倾斜;2)没有考虑PDCCH位置的约束条件,使得其难以在实际LTE-A系统中适用;3)没有考虑用户间公平性,使得移动医疗用户的QoS无法得到保障。  本论文针对现有工作的不足,着重以移动医疗为典型应用场景,实现一种改进的自适应控制资源(包含CCE和功率)配置机制,并建立系统优化的理论模型。从时间和性能效率两个角度简化理论模型,提出基于贪心思想和启发式思想的自适应控制资源配置算法的实现。仿真结果表明,基于混沌启发式思想的控制资源配置算法是一个在时间和性能上折衷的最优算法。该算法满足小区用户足够多,使用较少的CCE数量(28%),平均lms可服务用户数17个。并且本论文中提出的基于比例公平思想的优先级概念使得系统公平性得到提升,单小区用户数为48,自适应时间300ms时被服务的医疗和普通用户数即达到一个平衡的状态。
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