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。      

基于有效带宽理论的MIMO-OFDM帧资源分配算法

将有线网络中的有效带宽理论运用到无线领域,提出基于MIMO-OFDM时频结构帧的资源分配算法。算法综合考虑了物理层的信道状态信息、数据链路层的用户优先级、公平性及延时服务质量(QoS)要求,相对于传统的分层设计更加合理有效。从统计学的角度,研究了延时QoS违反概率与信道状态信息、资源分配之间的关系,并给出算法的具体步骤。仿真结果表明该算法能显著提高系统的频谱效率,且复杂度适中,是一种实际可行的方案。     

5G移动网络下通信资源分配算法

传统的通信资源分配方法具有局限性,在当前5G移动网络条件下,通信过程中的信息传输速率不能满足通信频谱的资源利用率要求,为此,文章提出5G移动网络下通信资源分配算法。在研究边缘网络的基础上,建立5G移动网络的边缘计算模型,将数据传输端进行分层处理,包括计算云层、边缘层以及终端层三个层级,拉近云计算服务器与用户个体之间的数据传输距离。根据模型建立边缘计算的资源分配框架,计算无线链路的数据传输速率,避免陷入局部最优解。同时,将终端层用户进行分簇处理,避免数据传输过程中的同频干扰,提升资源分配效率。在此基础上,基于A3A算法构建簇间的通信资源分配模型,并使用最优化理论对所建立的资源分配算法模型进行优化,实现5G移动网络下通信资源分配算法设计。最后,通过实验对比传统D2D算法与设计的分配算法,结果表明,该算法能够适应5G移动网络环境,保证通信服务过程中信息传输速率的稳定,能够实现通信资源的高效分配。     

基于goodput优化的OFDMA系统资源分配算法

资源分配是OFDMA系统资源调度中的一个重要研究问题。针对OFDMA下行链路信道知识获取的现实误差问题,提出了一种基于实际吞吐量优化的资源分配算法。重点研究了功率和数据率在用户之间的分配问题,以往的很多分配算法通常是假设下行链路发射端具有理想信道信息,这与实际状况不符,同时根据部分信道信息得到的速率分配不被真实的信道支持,会造成传输的中断事件。算法考虑了信道估计的误差问题,将实际吞吐量goodput作为分配算法优化的依据。仿真结果表明,该算法获得了较好的多用户分集增益和实际吞吐量性能。     

云雾混合网络下基于多智能体架构的资源分配及卸载决策研究

针对D2D辅助的云雾混合架构下资源分配及任务卸载决策优化问题,该文提出一种基于多智能体架构深度强化学习的资源分配及卸载决策算法。首先,该算法考虑激励约束、能量约束以及网络资源约束,联合优化无线资源分配、计算资源分配以及卸载决策,建立了最大化系统总用户体验质量(QoE)的随机优化模型,并进一步将其转化为MDP问题。其次,该算法将原MDP问题进行因式分解,并建立马尔可夫博弈模型。然后,基于行动者-评判家(AC)算法提出一种集中式训练、分布式执行机制。在集中式训练过程中,多智能体通过协作获取全局信息,实现资源分配及任务卸载决策策略优化,在训练过程结束后,各智能体独立地根据当前系统状态及策略进行资源分配及任务卸载。最后,仿真结果表明,该算法可以有效提升用户QoE,并降低了时延及能耗。     

基于资源池的预排序动态资源分配算法

本文提出了一种多维资源分配与管理的方法——资源池,并给出了在协作分布式群小区架构中的应用示例。基于资源池,作者提出了一种预排序动态资源分配算法,通过预先在资源分配实体中生成并维护关于可用资源的性能排序列表,在分配资源时依据该列表从排在前几位的资源单元中选择最优资源单元进行分配。进一步将预排序动态资源分配算法应用于作者提出的最大效用准则接入控制方法,通过性能评估,证明该算法可以更有效地提高最大效用准则接入控制方法的资源分配和调度的效率,减少算法复杂度。     

一种基于平均时延最小化的跨层自适应算法

该文研究了OFDM系统的跨层自适应问题。针对现有资源分配算法不能有效地兼顾频谱效率、公平性和QoS的问题,提出了一种综合考虑CSI和排队信息的基于平均时延最小化的跨层自适应资源分配算法。该算法利用经济学中的效用理论,将平均等待时间作为优化权重,充分保证了不同业务的QoS,通过效用函数保证了不同等待时间或者不同QoS的公平性。仿真结果显示,该算法的时延性能略好于LWDF算法,大大好于PF算法和EXP算法,并且很好地保证了时延的公平性,非常适合对时延敏感的通信。     

基于合作博弈的CPS通信资源分配算法

为了提高信息物理融合系统的通信速率,同时保证各用户的QoS需求,提出了一种基于合作博弈的CPS通信资源分配算法。将CPS中OFDMA网络下行链路的资源分配过程建模为多用户间的合作博弈,通过求解纳什议价解,实现用户间的Pareto最优性。仿真结果表明,该算法在系统速率最大化和用户公平性上获得了很好的折中,与最大化系统速率算法相比更具有公平性,与最大化最小公平性算法相比速率提高了34%,在一定程度上提高了CPS通信网络的性能。     

基于补偿式CSI的分布式跨层联合资源分配算法

为消除过时信道状态信息(CSI)对分布式无线多跳网络环境下跨层资源分配效率的影响,提高跨层联合资源分配的准确性,基于信道相关性提出了一种补偿式跨层联合资源分配算法。利用瞬时和过时信道状态信息之间的条件概率密度函数,基于瑞利衰落信道模型求得信噪比(SINR) 模型下条件容量的闭式解。为补偿部分网络性能的损失,提出了一种考虑过时信道状态信息的联合拥塞控制、信道分配和功率控制的算法,在此过程中网络被建模成一个NUM 问题,可变的链路数据率和功率等资源限制作为约束条件。运用拉格朗日对偶分解技术,NUM问题被分布式求解。实验对比分析表明：在确保较低复杂度的前提下,该算法有效改善了分布式多跳网络资源分配的合理性,使其网络总体效用得到提升,降低了能耗。     

云雾混合网络下基于多智能体架构的资源分配及卸载决策研究

针对D2D辅助的云雾混合架构下资源分配及任务卸载决策优化问题,该文提出一种基于多智能体架构深度强化学习的资源分配及卸载决策算法.首先,该算法考虑激励约束、能量约束以及网络资源约束,联合优化无线资源分配、计算资源分配以及卸载决策,建立了最大化系统总用户体验质量(QoE)的随机优化模型,并进一步将其转化为MDP问题.其次,该算法将原MDP问题进行因式分解,并建立马尔可夫博弈模型.然后,基于行动者-评判家(AC)算法提出一种集中式训练、分布式执行机制.在集中式训练过程中,多智能体通过协作获取全局信息,实现资源分配及任务卸载决策策略优化,在训练过程结束后,各智能体独立地根据当前系统状态及策略进行资源分配及任务卸载.最后,仿真结果表明,该算法可以有效提升用户QoE,并降低了时延及能耗.     

基于QoS保证的多用户OFDM系统跨层资源分配

针对正交频分复用(OFDM)系统资源分配和调度问题,提出一种基于第三代移动通信长期演进(LTE)系统的分块跨层资源分配算法。此算法考虑物理层的信道状态信息、媒体接入层(MAC)的有限用户缓存队列长度、用户的丢失率和时延等QoS要求,以提高系统频谱效率为总体目标。通过从实时视频业务和混合业务两种业务类型下进行大量对比分析,得出提出的算法能有效提高系统的频谱效率和降低系统时延。     

GEO卫星LTE跨层资源调度算法

地球同步轨道(GEO)卫星通信系统具有通信时延长的特点,适用于GEO卫星长期演进(LTE)通信的资源调度算法非常重要。为提升星上资源分配的高效性,基于可变最大加权时延优先(M-LWDF)算法,提出了一种综合考虑媒体接入控制(MAC)层参数和应用层参数的跨层调度算法。该算法在MAC层从数学角度推导,提出权重更大的时延判决因子及在应用层根据业务优先级不同引入Q因子。仿真结果表明,与M-LWDF算法相比,不同业务情况下,跨层资源调度算法减小了通信时延,提高了系统吞吐量,但公平性能略有下降并增加了复杂度。     

Resource allocation for real-time traffic in unreliable wireless cellular networks

Providing reliable transmission for real-time traffic in wireless cellular networks is a great challenge due to the unreliable wireless links. This paper concentrates on the resource allocation problem aiming to improve the real-time throughput. First, the resource allocation problem is formulated as a Markov Decision Process and thus the optimal resource allocation policy could be obtained by adopting the value iteration algorithm. Considering the high time complexity of the optimal algorithm, we further propose an approximate algorithm which decomposes the resource allocation problem into two subproblems, namely link scheduling problem and packet scheduling problem. By this method, the unreliable wireless links are only constrained in the link scheduling problem, and we can focus on the real-time requirement of traffic in packet scheduling problem. For the link scheduling problem, we propose the maxRel algorithm to maximize the long-term network reliability, and we theoretically prove that the maxRel algorithm is optimal in scenarios with dynamic link reliabilities. The Least Laxity First algorithm is adopted for the packet scheduling problem. Extensive simulation results show that the proposed approximate resource allocation algorithm makes remarkable improvement in terms of time complexity, packet loss rate and delay.     

A Cross-Layer Delay Differentiation Packet Scheduling Scheme for Multimedia Content Delivery in 3G Satellite Multimedia Systems

The design of efficient packet scheduling algorithms, which play a key role in the radio resource management (RRM), is crucial for the multimedia delivery in the satellite digital multimedia broadcasting (SDMB) system. In this paper, a novel packet scheduling scheme, which uses the cross-layer approach in its design, is proposed. This scheme comprises a new service prioritization algorithm and a dynamic rate matching based resource allocation algorithm, aimed at utilizing both the applications' QoS attributes and the physical layer data rate information. The performance of the proposed scheme has been evaluated via simulation. In comparison with existing schemes, the proposed scheme achieves significant performance gain on delay, delay variation and physical channel utilization.      

一种用于MIMO-OFDMA系统的调度和资源分配算法

该文提出了一种用于MIMO-OFDMA 系统下行链路的调度和资源分配算法,该方法能够优化利用空时频三维资源,为不同类业务提供QoS保证。该算法不仅结合了先进的物理层技术,同时从媒体接入控制(MAC)层考虑了业务特性、QoS 需求以及用户公平性等因素对资源进行分配。仿真结果表明,该算法在保证多业务传输质量的同时提高系统吞吐量。     

Joint packet scheduling and resource allocation with quality fairness for wireless VoD system

This paper investigates the problem of multiuser packet scheduling and resource allocation for video transmission over downlink OFDMA networks. A cross-layer approach is proposed to maximize the received video quality under the video quality fairness constraint. Unlike the previous methods in which the objective index is estimated the video quality in the unit of bit, the proposed algorithm develops the objective index in unit of packet, which is more fit for video transmission. In order to solve the optimization problem, a suboptimal algorithm of joint packet scheduling and resource allocation is proposed. The algorithm is compatible with the emerging wireless standards, such as IEEE 802.16. The simulation results show that the proposed method outperforms the conventional resource allocation schemes in terms of received video qualities and quality fairness.     

Radio resource management for cellular CDMA systems supporting heterogeneous services

A novel radio resource management (RRM) scheme for the support of packet-switched transmission in cellular CDMA systems is proposed by jointly considering the physical, link, and network layer characteristics. The proposed resource management scheme is comprised of a combination of power distribution, rate allocation, service scheduling, and connection admission control. Power distribution allows individual connections to achieve their required signal-to-interference-plus-noise ratio, while rate allocation guarantees the required delay/jitter for real-time traffic and the minimum transmission rate requirement for non-real-time traffic. Efficient rate allocation is achieved by making use of the randomness and burstiness; of the packet generation process. At the link layer, a packet scheduling scheme is developed based on information derived from power distribution and rate allocation to achieve quality of service (QoS) guarantee. Packet scheduling efficiently utilizes the system resources in every time slot and improves the packet throughput for non-real-time traffic. At the network layer, a connection admission control (CAC) scheme based on the lower layer resource allocation information is proposed. The CAC scheme makes use of user mobility information to reduce handoff connection dropping probability (HCDP). Theoretical analysis of the grade of service performance, in terms of new connection blocking probability, HCDP, and resource utilization, is given. Numerical results show that the proposed RRM scheme can achieve both effective QoS guarantee and efficient resource utilization.     

基于智能网络的租户服务质量保证技术

在多租户虚拟网络环境中,用户对于网络服务的多样性以及性能的稳定性需求并不会随着网络架构和运营模式的升级而削弱,用户需求之间的差异性和动态性对于不同切片间资源的分配和调度效率提出了新的挑战。针对多租户虚拟网络的特殊环境,首先提出了QVR(QoS-Virtual Routing)流量调度算法,同时将用户流量调度与网络虚拟资源分配看做一个联合优化问题,提出了面向多租户的流量调度算法以及适用于共享链路的动态带宽分配算法。该算法能够释放更多的物理网络资源,明显降低了租户网络的延时和拥塞。     

MAC层实时业务满意度评价模型及基于满意度的包调度与资源分配方法

该文给出了无线通信系统中MAC层可实现的评价用户VoIP业务和实时视频业务满意度的方法,该方法根据MAC层统计的丢包率及丢包模式等信息计算当前业务的用户满意度。基于文中的业务满意度评价准则,该文进一步提出一种在WiMax系统中基于满意度的包调度和资源分配算法。仿真结果表明,该方法在保证系统获得较高吞吐率的同时,能够更好的保证实时业务的满意度。     

基于用户画像与关联规则的全域电力资源调度算法

为解决应用调度算法进行全域电力资源调度,资源剩余率依旧较高的问题,提出结合用户画像与关联规则的新型调度算法,实现全域电力资源的合理分配。运用双聚类算法,对整个调度区域内所有用户用电数据进行分析,构建电力用户画像从而描述用户用电个性化需求;以用户画像为基础,建立以满足用户需求为核心的全域资源分配模式;总结全域内资源调度子任务,计算不同子任务之间的支持度和置信度,结合关联规则实现子任务的分组;根据子任务组进行资源分域,在每个分域中设置二级调度中心,再与全域一级调度中心相连接,实现全域资源集中调度。实验结果表明,所提调度算法应用后,电力测试系统每日的全域资源剩余率出现了大幅降低,仅保持在12%左右。该算法具有较好的实际应用价值。