中继OFDMA系统容量公平资源分配算法研究

针对OFMDA解码-转发中继系统的资源分配问题,提出了一种以系统总功率和用户间的数据速率比例公平为约束条件,以最大化系统总速率为目标的资源分配算法。该资源分配问题为非线性最优化问题,联合求解所有变量复杂度很高,通过次优化的方法降低计算复杂度。算法包括：子载波分配和功率分配。子载波分配是以功率平均分配为前提,对基站-中继站和中继站-用户链路的子载波按照信道条件进行配对,并根据比例公平约束将配对的子载波分配给相应的用户。功率分配是对每个用户利用Lagrange方法调整每个子载波的功率,进一步提高系统的数据速率。算法仿真分析表明,该算法既能同时满足多用户不同数据速率的要求,又能提高系统的数据速率。     

认知无线电中基于比例公平的资源分配方案

在基于OFDM的认知无线电网络中,认知用户采用放大转发（Amplify-and-Forward,AF）协作模式进行数据传输。提出了功率和子载波分配及配对的优化算法,认知用户在子载波上的总发射功率是有限的,同时对授权用户造成的干扰必须低于门限值。采用拉格朗日对偶分解法和次梯度法对功率分配算法进行求解,并对子载波分配及配对算法进行了推导。仿真结果表明,与最大化总速率（maximize-total）公平性和最大化最小速率（maximize-worst）公平性相比,比例公平性（maximize-pro-fair）是一个能够使效率与公平性更加均衡的标准;在低信噪比时,就提高系统传输效率以及资源分配公平度指标而言,该算法依然优于其他三种分配方案。     

OFDMA系统中基于遗传算法的资源分配

资源分配是OFDMA系统中保证用户QoS和提高系统容量的一种重要手段.在传统的OFDMA资源分配算法中,分组调度和子载波分配两部分是独立进行优化的.为了进一步提高系统的整体性能,提出一种基于遗传算法的分组调度和子载波分配联合优化的资源分配算法.资源分配算法中,利用随机逼近的方法来更新调度算法中的控制参数,在保证用户公平性的前提下最大化系统吞吐量;利用遗传算法来求解联合优化中的子载波分配.仿真结果表明,无论是在系统的吞吐量、丢包率,数据包等待时延还是用户公平性方面,都具有良好的性能.     

基于子载波选择配对及功率优化分配的多跳中继系统研究

为了提升OFDM协作通信系统的网络覆盖率及网络容量,提出了一种基于子载波选择配对及功率优化分配的多跳中继OFDM系统优化算法。首先,通过在OFDM的系统模型上进行中继配对和非中继配对的性能分析,将子载波选择配对转换为一个整数规划问题,并采用基于匈牙利算法的规划方法进行配对矩阵的计算。接着,根据OFDM系统的功率分配问题,通过KKT条件对中继功率及电源功率进行优化,从而实现中继系统的功率优化分配 。最终的仿真结果表明,与统计质量QoS保证的资源分配方案以及OFDM中继系统异构服务的资源分配算法相比,所提出的方法在提高网络覆盖率和容量上均表现出更好的效果。     

协同OFDM系统联合中继选择、子载波配对和功率分配算法

研究了协同OFDM系统中的资源分配问题,提出了一种联合中继选择、子载波配对和功率分配的算法.首先在假定等功率分配的情况下,对中继节点进行选择并对子载波进行配对,然后在此基础上对选定的子载波对进行功率分配.分析结果显示所提算法是一种计算复杂度比较低,且系统容量接近最优容量的算法.     

基于子载波选择配对及功率优化分配的OFDM系统

为了提升OFDM协作通信系统的网络覆盖率及网络容量,提出了一种基于子载波选择配对及功率优化分配的OFDM系统。在OFDM的系统模型上进行中继配对和非中继配对的性能分析,将子载波选择配对转换为一个整数规划问题,并采用基于匈牙利算法的规划方法进行配对矩阵的计算;根据OFDM系统的功率分配问题,采用KKT条件下优化中继功率及电源功率的方法进行功率分配。仿真结果表明,所提出的方法相比统计质量Qo S保证的资源分配方案以及OFDM中继系统异构服务的资源分配算法,在提高网络覆盖率和容量上表现出更好的效果。     

无线协作网络中的能量有效性中继选择算法

研究了无线协作网络中的中继选择问题,允许中继具有缓存数据的能力,提出了一种带有buffer的能量有效性中继选择算法,以延长网络生命周期并提高系统吞吐量。该算法综合考虑链路信息,中继的队列状态以及节点的剩余能量信息,通过加权效用公式选择最优接收数据中继与最优发送数据中继。考虑源节点与中继节点间的功率分配,以降低因源节点到中继节点以及中继节点到目的节点间的信道速率不一致所引起的系统丢包率。仿真实验结果表明,该算法有效地延长了网络的生命周期,随着中继个数的增加网络吞吐量有明显的提高,考虑功率分配后,有效降低了系统丢包率。     

基于实际应用环境的OFDM协同认知网络资源分配算法研究

研究了基于正交频分复用(OFDM)的协同认知无线网络中联合资源分配问题.为了更好地适应实际的应用环境,考虑了多约束条件下的资源分配方案以最大化整个网络系统的吞吐量.针对不同的中继传输协 议,提出了相应的联合子载波匹配、功率分配和最佳中继选择的资源分配算法.仿真结果表明该算法在大大降低算法复杂度的同时亦能获得较好的算法性能.     

基于拍卖理论的中继协作网络功率分配研究

针对放大转发无线协作中继网络,文中提出了一种改进的基于拍卖理论的分布式功率分配算法。该算法中用户以最大化自身的效用为目标,通过向中继节点发送投标量的方式购买中继功率,中继节点根据价格更新策略指定合理的中继价格,并根据用户的投标量进行功率分配。改进算法重新定义了用户节点的效用函数,降低了算法的复杂度。文中分析了单中继无线协作网络中继功率的分配过程以及用户的最佳投标量。仿真结果表明,该改进算法收敛速度快,中继节点覆盖范围大,有效提高了网络的传输速率。     

基于MIMO系统的容量最大化资源分配算法

多输入多输出(MIMO)技术可以提高系统传输速率、增大系统容量。针对应急通信中短时间内用户激增,传统资源分配算法的系统容量无法满足用户需求的问题,提出一种基于MIMO-OFDM系统用户最小速率的系统容量最大化资源分配算法。该算法考虑了应急场景内通话类等低速率业务剧增的情况,首先根据用户速率由低到高依次分配子载波,然后根据分得的子载波数之比将剩余子载波按照用户速率由高到低分配;对于有盈余带宽的子载波,采用子载波分组的方法再分配,从而 最大化 系统服务用户数。为了补偿信道衰弱和抑制信道间干扰,提出一种对子载波信道矩阵分组的功率分配方法,减少了迭代次数,降低了复杂度。从吞吐量、服务用户数和计算复杂度等方面评估了容量最大化算法的性能。仿真结果表明,相对于传统的资源分配算法,所提算法增加了系统服务用户数,减小了计算复杂度。     

基于合作中继的OFDM蜂窝网络的QoS感知子载波分配算法*

针对基于中继的OFDM蜂窝网络,提出了一种基于合作中继的QoS感知子载波分配算法,即C-QSA(cooperative QoS-ware subcarrier allocation)算法。C-QSA算法利用基站与中继节点之间的合作传输机制来保证QoS业务的速率要求,允许中继节点进行比特重分配,充分利用无线系统的时变及多用户分集特性,提高无线资源的利用效率。C-QSA算法将子载波分配问题抽象为非线性整数规划,以最大化系统效用为目标,同时满足QoS业务的速率要求。仿真结果表明,C-QSA算法在用户效用及吞吐量等性能方面都有明显优势,系统实际效用接近理论最优值。     

电力线通信系统中跨层的用户调度和资源分配

针对多用户多业务基于正交频分多址的电力线通信系统,提出一种在数据链路控制层进行用户调度和在物理层进行资源分配的多层多目标最优的跨层资源分配算法,其用户调度根据所有用户的服务质量(QoS)满意程度、QoS要求、业务包模型、信道状态信息和队列状态信息,从所有用户中选出要服务的用户和确定这些用户的最优跨层参数;其资源分配则根据所有调度用户的QoS要求、最优跨层参数和信道状态信息,先把功率按地窖注水原理分给每个子载波,再把每个子载波最优地分给调度用户并采用逐比特加载查表算法调整其上分配的功率和比特。最后在典型的电力线信道环境下对算法进行仿真,结果表明新算法在系统资源大范围变化时也能保障用户的服务质量,同时有效地提高系统资源的利用。     

Resource allocation algorithm with limited feedback for multicast single frequency networks

The single frequency network (SFN) can provide a multimedia broadcast multicast service over a large coverage area. However, the application of SFN is still restricted by a large amount of feedback. Therefore, we propose a multicast resource allocation scheme based on limited feedback to maximize the total rate while guaranteeing the quality of service (QoS) requirement of real-time services. In this scheme, we design a user feedback control algorithm to effectively reduce feedback load. The algorithm determines to which base stations the users should report channel state information. We then formulate a joint subcarrier and power allocation issue and find that it has high complexity. Hence, we first distribute subcarriers under the assumption of equal power and develop a proportional allocation strategy to achieve a tradeoff between fairness and QoS. Next, an iterative water-filling power allocation is proposed to fully utilize the limited power. To further decrease complexity, a power iterative scheme is introduced. Simulation results show that the proposed scheme significantly improves system performance while reducing 68% of the feedback overhead. In addition, the power iterative strategy is suitable in practice due to low complexity.     

QoS驱动的电力通信网效用最大化资源分配机制

智能电网业务的多样性和对QoS的不同需求,是电力通信网资源分配时急需解决的问题.网络虚拟化是网络转型的关键技术,在保障业务QoS和提高资源利用率方面具有非常大的优势.本文基于网络虚拟化技术,对QoS驱动的电力通信网资源分配问题进行了形式化的描述,提出了基于三方博弈的两阶段资源分配模型.基于此模型,提出一种QoS驱动的电力通信网效用最大化的资源分配机制.通过对提出的资源分配机制的分配策略性能分析,证明了本文提出的资源分配机制满足占优策略激励兼容特性,并且可以实现系统利润最大化的目标.通过仿真实验,验证了本文提出的机制能够实现电力通信网的效用最大化,提高了电力通信网的资源利用率.     

A QoE-based jointly subcarrier and power allocation for multiuser multiservice networks在多业务多用户网络场景下的基于QoE的联合子载波和功率资源分配

Quality of experience (QoE) is widely applied to reflect user’s satisfaction of the network service, which exactly conforms to the user-centric concept in 5G. In this paper, we propose a QoE-based subcarrier and power allocation algorithm for the downlink transmission of a multiuser multiservice system. For the subcarrier allocation algorithm, the rate proportional fairness factor is defined to ensure the fairness between users. Based on different QoE models of three services, i.e., file down (FD), video streaming and voice over internet protocol (VOIP), a multi-objective optimization method is exploited to allocate the power resource by minimizing the total power consumption and maximizing the mean opinion score (MOS) value of users simultaneously. Simulation results indicate that the proposed algorithm has less power consumption and higher QoE performance than the traditional proportional fairness (PF) algorithm. In addition, the proposed algorithm can achieve nearly the same fairness performance as the PF algorithm. Moreover, when the number of subcarriers becomes larger, the power assumption will be less but with little influence on both the QoE and fairness performances.     

基于能效的OFDMA系统资源分配研究*

在正交频分多址（OFDMA）系统中,合理的资源分配对于提升系统的能效具有重要的意义。针对多用户OFDMA系统,对最大化系统能效为目标的资源分配算法进行研究,提出了基于智能水滴算法的全连通图资源分配模型,该模型以全连通图的顶点和边来表示用户与子载波之间的对应关系。在此基础上,进一步对智能水滴算法进行改进。仿真结果表明,在满足用户QoS的条件下,所提出的改进的智能水滴算法的全连通图资源分配方案能够有效提高系统能效,提升系统性能。     

基于QoS机制的宽带接入路由器

高速化和多媒体化成为未来网络发展的主要方向，适时灵活的网络增值应用需要在网络的接入端就要提供QoS保证，该文详细分析了接入路由器的QoS策略服务机制和QOS保障机制，提出了新一代基于QoS机制的宽带接入路由器的系统设计。     

A uplink radio resource allocation scheme for localized SC-FDMA transmission in LTE network

The radio resource allocation is one of the most important issues to achieve effective wireless communication. In Long Term Evolution (LTE) network, single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) is applied as the transmission technology for uplink traffic. Most researches focus on maximizing the system throughput of SC-FDMA under changeable channel condition. However, users may require different quality of services (QoS) for different applications. This paper studies radio resource allocation for QoS users in localized SC-FDMA system. The proposed scheme divides allocation process into matching algorithm and radio resource assignment algorithm. The Gale–Shapley algorithm is applied to find the optimal matching between resource blocks (RB) and user equipment (UE) by considering channel conditions and the desired QoS. Then the resource assignment algorithm heuristically allocates bandwidth to UE by referring the matched RB under the constraint of carrier continuity. This paper modified the Recursive Maximum Expansion (RME) algorithm to effectively assign radio resource for UEs with different bandwidth demands. The performance of our proposed scheme is compared with the modified RME scheme through exhaustive simulations. The video streaming, VoIP, and FTP traffic types were adopted for simulations. Our simulation results show that the proposed scheme achieves better QoS satisfaction and system throughput than the RME-modified scheme.     

Utility-based downlink power allocation in multicell wireless packet networks

This paper introduces a utility-based radio resource management technique in multicell wireless packet networks. In terms of allocation of base station (BS) downlink transmit power and assignment of resource to users in each cell, we formulate a problem of maximizing system utility which is defined as the sum of cell utilities. The problem, however, is not solvable due to its non-convex property. Thus, we propose a heuristic algorithm based on an intuition obtained from analyzing a simple two-cell problem. Though the heuristic approach also incurs signaling overhead for power coordination between neighboring base stations, it is much less than that of the original approach. Simulation results show the performance of our proposed algorithm compared with two competitive schemes: optimal and maximum power allocation schemes. As expected, the optimal allocation scheme shows the best performance but can not be employed in a real network due to intractable complexity. Our heuristic algorithm performs reasonably well with very low complexity.