基于非合作博弈的OFDMA无线多跳中继网络上行链路资源分配算法

研究了基于OFDMA多址技术的无线多跳中继网络上行链路资源分配问题。首先,在最大发射功率等约束条件下,建立了多小区OFDMA无线多跳中继网络上行链路的资源分配优化模型。将非合作博弈论和定价机制引入后,该优化问题可转化为在每个子信道上独立地进行功率分配。基于非合作博弈的功率分配模型中的纳什均衡点的存在性和唯一性得到了证明,并给出了具体的分布式求解算法。仿真结果表明,所提算法能在大幅减少系统总发射功率的情况下,有效地提升系统吞吐量,达到较高的能效比。     

中继模式在OFDMA系统中的应用设计

中继技术能够对原有基站进行覆盖增强,同时OFDMA技术是下一代移动通信的主要多址方式,因而研究设计OFDMA技术约束下的中继方案,具有非常现实的意义.以LTE物理层帧结构为基础,针对OFDMA调制系统的中继实现方式进行了深入分析,结合OFDMA系统灵活的时频资源分配特点,提出针对OFDMA的多跳/单跳资源分配方法,最后,还提出一种针对FDD模式的OFDMA中继实现方案,对认为中继只能用于TDD系统的传统观念进行了前沿性的拓展.     

OFDMA中继网络变时域节能资源分配策略

现有正交频分多址接入(OFDMA)中继网络资源分配的研究均采用固定时域配置下的频域分配和功率分配,不能很好适应用户业务在时域上的变化.该文针对OFDMA中继网络提出一种可最优节能的资源分配策略和一种简化的节能资源分配策略,为资源分配问题建立一般化的模型,即动态分配时域资源、频域资源和功率资源,所建模型具有很强的灵活性和适应性,不仅适用于固定时域分配系统,也适用于非固定时域分配系统.此外针对非满负荷业务,在保证用户服务质量的情况下,以节能为目标对无线非协作中继网络的资源分配进行能效最大化建模,使用拉格朗日乘数法对模型求解.考虑到算法复杂度,应用指派问题中的匈牙利算法设计出一种简化的资源分配策略.理论和仿真结果表明,最优节能资源分配算法能够得到能效的最大化,而简化节能资源分配算法与最优节能资源分配算法在能效上的差距不足5%,但算法复杂度得到了显著降低.而且,动态分配时域资源比固定时域分配对用户分布不均或链路分布不均有更强的适应性.     

比例速率约束下OFDMA系统近似最优的资源分配算法

中继协作OFDMA系统以及非中继OFDMA系统,在比例速率公平性约束下的无线资源分配问题,是含非线性等式约束的混合离散型优化问题,很难得到满足实时性要求的近似最优算法。该文分别基于这两种系统在速率公平性约束下的等价优化模型,提出拉格朗日松弛的联合优化算法。算法的关键在于OFDMA系统的渐进强对偶性,这个性质使得多项式时间算法的设计成为可能。该文算法的复杂度与系统载波数目成线性关系;仿真结果表明,算法的性能极好地逼近最优分配方案性能。     

基于博弈论的多小区OFDMA系统资源分配

立足于限制条件下实现多小区OFDMA系统容量最大或总传输功率最小的优化问题,比较分析了近年来提出的多种基于博弈论的资源分配算法。分析了纳什均衡点存在和唯一的条件,通过引入定价机制或虚拟裁判机制,使得到的解收敛于纳什均衡点。最后,探讨了联合中继节点或MIMO技术的多小区OFDMA系统资源分配算法,该算法能有效提高频谱效率,将成为未来研究的热点。     

基于两跳匹配的OFDMA中继网络联合资源分配算法

针对OFDMA中继网络的两跳特性,提出一种基于两跳匹配的中继网络联合资源分配算法。首先根据中继网络的两跳性建立两跳速率匹配模型,然后利用对偶分解理论将中继网络资源分配的主问题分解为：中继选择、子载波分配和功率分配三个主要的子问题并进行联合优化,同时基于中继网络两跳性在子载波分配的过程中考虑两跳子载波配对,以逼近系统最优解。最后为了保证算法的公平性,考虑子载波分配因子约束以优化子载波分配。仿真结果表明：所提算法将中继选择、两跳子载波配对与功率分配联合优化以进一步提升系统吞吐量,同时引入子载波分配因子约束,保证了算法的公平性。     

OFDMA中继通信系统中非对称的资源分配

传统的OFDMA协作通信系统,中继经过一一对应的两跳子载波接收和发送数据信息,这一对称的资源分配模式限制了系统吞吐量的提高;本文放宽对称约束,研究了非对称模式下的资源分配问题。自由度的增加,增大了系统资源分配的复杂度,这是一个结合中继选择、子载波分配和功率控制等多维自由度的混合离散型优化问题,很难得到满足实时性要求的近似最优算法。针对该模型,本文提出基于拉格朗日松弛的联合优化算法,算法的关键在于OFDMA系统的渐进强对偶性,这个性质使得多项式时间算法的设计成为可能。算法的复杂度与子载波数目成线性关系。仿真结果表明,该算法的性能是近似最优的,而且与对称模式相比,非对称模式下的资源分配进一步提升了系统的吞吐量性能。      

一种基于比例公平的多跳OFDMA系统资源分配算法

为解决多跳OFDMA系统的资源分配问题,本文提出一种基于比例公平的资源分配算法,该算法将一个联合优化的问题分解为两个步骤,首先在等功率分配的条件下求出最优的子载波分配以及中继节点选择方案,然后再根据注水定理进行功率分配,以提高系统的性能.仿真结果表明,该算法能够在保障不同用户间公平性的条件下,有效地提高系统的容量.     

OFDMA系统基于QoS保证和最大最小公平性准则下的动态资源分配

正交频分多址(OFDMA)技术以其更高的频谱效率和抗多径衰落特性成为高速无线通信网络的候选标准。兼顾效率和公平性是OFDMA系统资源分配亟待解决的问题。本文研究了OFDMA系统中的无线资源分配问题,既要保证QoS用户的最小速率要求,同时“尽力而为”用户之间必须满足最小速率最大化公平性(max-min fairness)准则;该资源分配问题可以表述为一个系统总功率约束下的子载波分配和功率控制的混合离散型优化模型,这是难解的NP-hard问题,穷举搜索的代价是极其巨大的。针对该非凸模型,本文设计一个拉格朗日松弛的优化算法,该算法中采用修正的椭球算法求解对偶问题。算法具有多项式时间复杂度,且与子载波数目呈线性增长关系。仿真结果表明,该算法能近似最优地满足用户QoS及最大最小公平性要求。      

LTE—Advanced系统基于Relay的下行集中式资源分配算法研究

传统的蜂窝系统频谱资源缺乏,小区边缘的用户需求也得到满足,传输数据的速率较小,为了提高小区的边缘用户性能及扩大小区覆盖面积,LTE-Advanced系统采用了无线中继技术。结合传统单跳网络系统的资源分配算法和LTE-Advanced系统中的无线中继技术（Relay）,提出了一种保证用户公平性的下行集中式资源分配算法,该算法在解决小区覆盖及传输速率的同时又较好地保证了用户间的公平性：该算法不仅保证了用户间的公平性还使尽可能地使每个用户的速率最大化。通过仿真表明本文提出的资源分配算法在考虑了用户间的公平性同时又使得每个用户的数据速率最大化。     

OFDMA系统中基于多目标优化的无线资源分配算法

本文提出了OFDMA系统中基于多目标优化的无线资源分配算法.针对不同业务的QoS要求,建立多目标优化模型,并提出一种多业务分级分配算法通过确定优先级、引入合适的参数获得次优解.仿真结果表明,该算法不但能够保证不同业务的QoS要求,而且能够兼顾相同业务的用户之间的公平性.     

多跳回程网络和接入网络的资源分配方案研究

构建了一种基于OFDM非竞争的频带内多跳系统,提出并对比分析了两跳中继网络的配置方案,研究了两个中继方案中多跳回程网络和接入网络的资源分配问题。在带内中继回程网络和接入网络共享同一个无线资源的条件下,通过计算分析和静态的系统级仿真方法,揭示了两种中继方案的无线资源分配结果与小区覆盖范围和信道状态的关系。     

OFDMA中继网络基于效用的资源分配

研究半双工正交频分复用（OFDMA）中继网络的资源分配。解决动态子信道分配,自适应功率分配,传输策略选择和中继选择的联合优化问题。为了公平利用中继用户的资源,把中继用户所能帮助的最大子信道数和每个子信道的功率设为常量。在此基础上,提出贪婪算法以最大化总效用。当算法每次分配资源时,把资源分配给潜在效用增长最大的用户。仿真结果表明所提算法与固定的资源分配策略相比,能更高效地利用资源,并且改善了用户间的公平性。     

不完整CSI下OFDMA无线中继系统资源分配算法研究

针对实际OFDMA系统中下行无线链路信道状态信息(CSI)不完善的前提下,提出一种满足不同用户QoS需求的资源分配算法。在该方案中,首先确定用户与中继站之间的CSI,然后在总功率约束条件下,通过在等功率分配降低算法复杂度的基础上进行最佳中继选择和子载波的分配,最后再对子载波进行注水的功率分配来进一步提高系统容量。仿真结果表明,该方案在保证用户QoS的同时进一步提高系统容量。     

组播/单播OFDMA系统中资源分配算法研究

本文研究了组播/单播OFDMA系统中的无线资源分配,为了在满足组播速率需求的条件下最大化单播用户的总速率的优化目标,提出两种资源分配算法.分别采用代价函数和适度度量作为依据为组播用户选择子载波,剩余资源按照最大吞吐量准则分配给单播用户.仿真表明,两种算法均能够满足组播速率需求,且获得的单播用户的总速率接近理论最大值.     

两跳中继OFDMA蜂窝网络下行链路呼叫阻塞率分析

本文首先提出了一种分析OFDMA蜂窝网络下行链路呼叫阻塞率的方法,在此基础上进一步分析了加入两跳中继的OFDMA蜂窝网络呼叫阻塞率.OFDMA蜂窝网络的每个呼叫接入都需要随机数量的子载波来满足用户传输速率的需求,传统GSM及CDMA网络的容量分析方法不能应用到OFDMA网络系统中.本文根据用户对子载波的需求量,把接入用户分成不同的服务类型,以多维马尔可夫链为数学模型分别分析传统和两跳中继OFDMA蜂窝网络下行链路呼叫阻塞率,最终通过数值计算分析各种参数对系统性能的影响,数值分析结果表明加入中继后的两跳中继OFDMA蜂窝网络下行链路容量比传统网络有显著的提升.     

MIMO中继系统中一种基于用户QoS的资源分配方法

针对基于OFDMA技术的MIMO中继通信系统下行链路中的动态资源分配问题,提出了一种保证最低用户服务质量(QoS)的资源分配方法.该方法采用一种低复杂度的次优算法,在假设等功率分配的前提下,根据用户的QoS定义选择优先性权衡因子,对权衡因子越大的用户越优先进行中继选择和子载波分配,在此基础上通过凸优化理论得到不同用户对应的子载波上的功率分配.仿真结果表明,本文提出的方法不但能够获得较高的系统容量,而且可以较好地保证每个用户的QoS.     

OFDMA系统跨层资源分配算法

OFDM具有高频谱利用率和抗多径衰落的优点,已被公认为第三代移动通信系统长期演进标准以及第四代移动通信系统的核心技术。OFDMA是基于OFDM的一种多用户接入技术,在OFDMA系统中,各用户在不同的子载波上同时传输数据。主要研究了OFDMA系统中的跨层资源分配算法。详细分析了保证速率比例公平的非实时业务跨层资源分配算法,仿真结果说明该算法能够较好地保证用户之间的公平性,并能够获得较大的系统吞吐量和较小的业务延时。     

OFDMA协同通信系统子载波和功率联合分配算法

针对OFDMA协同通信系统资源分配仅考虑平均功率下的子载波分配,中继存在未用功率情况,研究子载波分配后中继剩余功率分配问题。提出一种既满足业务QoS需求又兼顾用户间公平性的子载波和功率联合分配算法,并设计一种基于二分法的功率注水分配方案。测试表明,该算法能在满足业务QoS需求及用户公平性的同时,提升系统容量。     

具有能量收集功能的无线中继网络资源分配

针对具有能量收集功能的无线中继网络,通过分析有限能量存储约束和能量消耗的因果约束对资源分配的影响,提出了基于马尔科夫决策的功率分配算法以最大化中继网络的吞吐量。所提算法根据无线信道状态信息和电池容量信息对功率分配进行动态调整,合理利用收集到的绿色能源,实现网络吞吐量的极大提升。对具有不同能量收集效率的场景进行了仿真,验证了所提算法的优越性。