OFDMA中网络编码下的比例公平调度策略研究

在现代宽带无线接入中，OFDMA（正交频分多址）中继网络作为4G标准（如IEEE 802.16j和3GPPLTE-Advanced）的关键组成部分，扮演着日益重要的角色。随着众多双向流量通过中继站，支持各种交互式应用的网络中，网络编码提供了显著的增益机会，这为提高系统性能带来了新的可能。本文主要探讨了在OFDMA中继网络中融入网络编码的背景下，如何实现高效且公平的调度问题。 文章的核心主题是“Coding-aware Proportional-Fair Scheduling”，这是一种旨在平衡用户吞吐量与系统复杂度的调度策略。Proportional-fair（比例公平）原则旨在确保所有用户获得相对公平的服务，即使他们之间的数据速率需求存在显著差异。在网络编码环境中，这种公平性更具有挑战性，因为它涉及到复杂的编码和解码过程以及多用户的协同工作。 首先，作者们提出了两种模型来处理这个问题：全球方法（Global Approach, GA）和局部方法（Local Approach, LA）。这两种模型都反映了实际网络中对性能和管理开销的权衡。然而，作者指出，对于GA模型，由于其复杂性，证明了该问题属于NP-hard，这意味着寻找最优解在理论上难以用多项式时间复杂度实现，并且存在一定的局限性，无法近似到常数因子。 针对这一困难，作者提出了一种低时间复杂性的启发式算法，它能够在实际应用中提供一个可行但可能不是最优化的解决方案。这种算法的设计考虑了网络编码的特性，尽可能地在性能和计算负担之间找到平衡。 对于LA模型，作者们则取得了更为理论上的突破，提出了一种多项式时间近似方案（Polynomial-Time Approximation Scheme, PTAS）。这种方法能够在有限的时间内找到接近最优解的调度策略，尽管可能存在一定的误差，但对于大规模网络来说，这是一个重要的进展。 这篇研究论文深入探讨了在网络编码环境下，OFDMA中继网络中的Proportional-Fair调度问题，通过对两种不同策略的分析和设计，为优化网络资源分配和提高服务质量提供了理论指导和实用算法。这些研究成果对于未来的无线通信网络设计和优化具有重要的参考价值。