基于MADDPG的无人机辅助通信功率分配算法

针对多无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)作为空中基站辅助通信的吞吐量和公平性问题,提出了一种基于多智能体深度确定性策略梯度算法(multi-agent deep deterministic policy gradient algorithms, MADDPG)的功率分配算法,该算法通过联合优化UAV基站的功率分配和用户接入以提高系统吞吐量和公平性。本文首先构建了UAV基站为地面建立通信服务的三维场景,然后通过联合功率、用户关联和UAV位置约束,构建了吞吐量和公平性最大化的问题模型。考虑到该问题的复杂性,本文将所构建的优化问题建模为马尔科夫决策过程(Markov decision process, MDP),通过引入深度确定性策略梯度算法(deep deterministic policy gradient algorithm, DDPG)解决该问题。仿真结果表明,本文提出的基于MADDPG的UAV基站功率分配算法与其他算法相比,可以有效地提升系统的吞吐量和用户的公平性,提高通信的服务质量。     

基于合作中继的OFDM蜂窝网络的QoS感知资源调度算法

针对基于中继的OFDM蜂窝网络,该文考虑具有不同QoS要求的混合业务场景,引入合作传输机制,提出了一种基于合作中继的QoS感知资源调度算法,解决了合作中继节点选取,子载波分配以及功率控制等问题。以最大化系统效用为目标,在考虑QoS业务的速率要求与基站功率约束的同时,针对中继结构引入了中继节点的功率约束。为降低计算复杂度,将原非线性组合优化问题分解为子载波分配与功率控制两个子问题。仿真结果表明,该文所提算法在能量节约、系统效用,吞吐量等性能方面都有显著优势。     

中继增强的无线蜂窝多小区系统的联合调度与功率控制算法

针对采用全局频率复用的中继增强的无线蜂窝多小区系统,该文考虑多种通信模式并存的混合场景,提出了一种干扰感知的联合资源分配策略。以最大化系统总吞吐量为目标,同时考虑小区间干扰对中继节点与移动站点的影响,以及基站与中继节点各自的发射功率约束。为了降低计算复杂度,针对用户与中继节点配对问题提出了一种基于小区间干扰的调度算法;针对功率控制问题分别提出了一种基于符号规划的最优功率分配算法和一种次优的最小能耗功率分配算法。仿真结果表明,该文所提算法逼近最优资源分配,在系统吞吐量与能量效率等性能方面具有显著优势。     

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。     

OFDM系统Femtocell网络下行联合资源分配

为进一步提高家庭基站(Femtocell)网络中频谱利用率并优化功率分配,在基于正交频分复用技术(OFDM)系统网络中,提出一种子载波联合优化的多用户资源分配算法,即以最大化频谱利用率作为目标函数,加入基站选择因子对家庭基站进行待机模式选择优化,再对用户的子载波资源进行公平分配,最后利用线性封顶注水算法对小区基站用户功率进行优化分配。仿真结果表明,多用户资源分配算法不仅使频谱和功率利用率都得到显著增长,而且提高了系统吞吐量和用户公平性。该家庭基站资源寻优模型有效地改善了频谱紧缺和功率浪费现状,降低了家庭基站之间的干扰。      

采用离散粒子群优化的CoMP等功率分配算法

为了提高多点协同小区边缘用户的速率,提出了采用离散粒子群优化的等功率分配算法(DPSO-EPA)。该算法在各个协同基站功率一定的约束条件下,以用户吞吐量为目标函数,采用等功率的离散粒子群优化算法,对每个基站的功率进行分配。仿真结果表明,所提算法逼近理论最优的联合注水算法,在吞吐量和迭代次数上具有显著优势。     

一种多源协作网络的分布式功率分配与中继选择算法

该文针对多源-多中继放大转发协作通信网络,以最小化系统总功率为目标,在保证系统满足一定中断概率的前提下,提出了一种分布式功率分配与中继选择算法.算法由源节点自主选择为其转发信息的中继节点,并引入定时器,通过竞争方式避免了分布式所导致的中继选择冲突.中继收到来自源节点的信号后,只需根据转发门限自主判断是否进行转发,从而完成传输.仿真结果表明该分布式算法能够有效降低传输所需要的总发射功率.并且与集中式控制所获得的最优中继选择与功率分配算法相比性能相近,但所提分布式算法显著降低了系统的控制开销.     

无人机中继通信的轨迹与资源分配优化方法

为提高地面用户的传输速率以及保证公平性，在基站覆盖不到的偏远地区可利用无人机进行辅助中继通信。首先将无人机的轨迹控制与频谱资源分配建模成一个混合整数非线性规划问题；然后基于块坐标下降法，将联合优化问题解耦成信道分配、发射功率和飞行轨迹三个子问题以降低复杂度；最后提出基于继承的子信道迭代分配算法求解信道分配子问题，采用凸优化和连续凸近似法分别求解功率优化及飞行轨迹优化子问题。仿真结果表明，所提算法在保证地面用户公平性的同时，具有比基准策略更高的最小平均速率。     

无线多址接入网络编码中继的信道分配算法

无线多址接入中继网络中,用户可选择是否接入中继,同时中继也可选择所服务的用户。在中继处应用网络编码技术可使单个中继同时服务于2个用户共享同一时频资源进行无干扰信息传输。基站采用联合检测方法恢复原始信息,从而得到传输速率的提升。针对多用户多中继场景,为了进一步提升系统的吞吐量,需要为用户选择合适的中继协助其传输,考虑到多址网络编码中继的中继选择问题是一个复杂的优化问题,为了降低其求解复杂度,分别采用基于贪婪准则和考虑用户公平性的信道分配算法进行求解。仿真结果表明,所提信道分配算法相比于随机信道分配可获得较大的性能增益,并且基于贪婪准则的算法性能优于考虑用户公平性的算法。     

基于中断概率的协作通信中继选择与功率分配算法

研究了功率受限情况下多中继协作通信网络的中继选择和功率优化问题。在AF网络中,提出了一种低复杂度中继选择与功率分配算法,其目标是在总功率一定的条件下使系统的中断概率最小。本算法对源节点和所有潜在中继节点进行功率分配,结合当前信噪比选择最优的中继集合,通过最速下降法求出使系统中断概率最低的功率分配因子。该算法不需要知道大量瞬时信道信息、不需要系统在等功率条件下进行中继选择,只需求得中继节点排列矩阵便可根据当前信噪比自适应获得最优中继节点集合。仿真结果表明,在相同条件下,该算法明显优于不同中继节点集合下几种算法的中断性能,并且与传统的SAF及AAF算法相比,有效降低了中断概率,提升了系统性能和功率效率。     

基于SWIPT-TS的被困用户双向传输时间分配算法

本文针对灾难场景下被困用户因移动终端无法充电而与外界中断通信的问题,提出了一种基于SWIPT能量采集的被困用户中继协作传输方法。该中继系统中被困用户为源节点,周围的邻近用户随机地分布在其与基站之间并且作为其与基站进行通信的中继节点,并采用SWIPT-TS方式为被困用户充电。在被困用户采集的能量和系统下行速率的约束下,建立了系统上行可达速率最大的优化问题,通过分析两跳传输的对偶性以及利用Lambert W函数,提出了一种基于系统上行可达速率最大化的中继选择和时间分配算法。本文所提的算法的解是闭式型,因此复杂度较低。仿真结果表明,本文所提的基于系统上行可达速率最大化的中继选择和时间分配算法不仅可以为被困用户提供能量,还可以提高系统数据传输速率。      

LTE-Advanced中继系统中一种公平的下行资源分配机制

LTE-Advanced(LTE-A)系统引入中继后,带来了如提高频谱效率、拓展网络覆盖等优点,但是也给资源分配带来了更多的挑战。针对LTE-A中继系统的下行资源分配问题,在资源足够使用的情况下,提出一种在eNB和中继功率受限且用户数据速率限制的条件下,以权衡系统吞吐量和用户公平性为目标的资源分配机制。通过仿真验证表明,该算法较好地权衡了系统吞吐量和用户公平性,并且能满足用户速率要求。     

基于短包通信的NOMA下行链路安全传输

面向物联网业务中的低时延需求,将短包通信(SPC)和非正交多址接入(NOMA)技术相结合,针对存在窃听者的情况研究多用户NOMA系统中的安全传输问题.以最大化弱用户的安全吞吐量为目标,考虑用户译码错误概率约束、总功率约束和功率分配约束,提出了一种低复杂度的功率分配方案实现系统安全传输.为解决复杂的目标函数和不可靠的串行...     

基于非正交多址接入的网络切片联合用户关联和功率分配算法

为了满足网络切片多样化需求,实现无线虚拟资源的动态分配,该文提出在C-RAN架构中基于非正交多址接入的联合用户关联和功率资源分配算法。首先,该算法考虑在不完美信道条件下,以切片和用户最小速率需求及时延QoS要求、系统中断概率、前传容量为约束,建立在C-RAN场景中最大化长时平均网络切片总吞吐量的联合用户关联和功率分配模型。其次,将概率混合优化问题转换为非概率优化问题,并利用Lyapunov优化理论设计一种基于当前时隙的联合用户调度和功率分配的算法。最后采用贪婪算法求得用户关联问题次优解;基于用户关联的策略,将功率分配的问题利用连续凸逼近方法将其转换为凸优化问题并采用拉格朗日对偶分解方法获得功率分配策略。仿真结果表明,该算法能满足各网络切片和用户需求的同时有效提升系统时间平均切片总吞吐量。     

面向5G的缓存辅助多天线中继策略

缓存辅助多天线中继技术可以为5G通信系统提供广域覆盖范围,并且有效改善系统的吞吐率性能.研究了一个三节点多天线缓存辅助中继系统,提出了最大化系统平均吞吐率的最佳缓存辅助中继策略,即联合自适应链路选择以及功率分配方案.分析结果表明,最佳的链路选择方案仅依赖于当前的瞬时信道状态信息以及相关链路的信道统计信息,而最佳功率分配方案是对发送的数据流进行等功率分配.仿真结果表明,相对于无缓存辅助的MIMO中继系统,缓存的引入能够显著改善中继系统的吞吐率.此外,MIMO技术的引入还能够获得多天线所带来的复用增益,进一步改善缓存辅助中继系统的吞吐率.     

多用户OFDM系统中一种新颖的自适应功率分配方案

针对多用户正交频分复用(OFDM)系统自适应资源分配的问题,提出了一种新的自适应子载波分配方案。子载波分配中首先通过松弛用户速率比例约束条件确定每个用户的子载波数量,然后对总功率在所有子载波间均等分配的前提下,按照最小比例速率用户优先选择子载波的方式实现子载波的分配;在功率分配中提出了一种基于人工蜂群算法和模拟退火算法(ABC-SA)相结合的新功率分配方案,并且通过ABC-SA算法的全局搜索实现了在所有用户之间的功率寻优,同时利用等功率的分配方式在每个用户下进行子载波间的功率分配,最终实现系统容量的最大化。仿真结果表明,与其他方案相比,所提方案在兼顾用户公平性的同时还能有效地提高系统的吞吐量,进而证明了所提方案的有效性。     

Joint resource allocation,routing and CAC for uplink OFDMA networks with cooperative relaying

In this paper, we propose a joint resource allocation, routing, and connection admission control (CAC) scheme for uplink transmission in orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) relay networks with cooperative relaying. For cooperative relaying, relay station can relay uplink data from mobile station (MS) to base station with cooperation of the MS using transmit diversity. Transmit diversity can be achieved by virtual MISO via distributed space–time coding. The proposed scheme jointly allocates OFDMA resources and selects path for each user with CAC to maximize the upink throughput of cooperative OFDMA relay networks. The basic OFDMA resource unit is considered as a resource element which is one subcarrier over one OFDMA symbol. An efficient multi-choice multi-dimensional knapsack (MMKP) algorithm is presented for the proposed scheme. The proposed MMKP algorithm provides a unified framework which is applicable to OFDMA networks with and without cooperative relaying. We evaluate the performance of the proposed scheme with and without cooperative relaying in a hilly terrain with heavy tree density by using OPNET-based simulation. We show that the cooperative relaying improve the uplink system throughput compared with non-cooperative relaying, and the proposed scheme outperforms the conventional link quality-based scheme in both cooperative and non-cooperative relay networks.