Efficient and fair resource allocation in downlink OFDMA systems

A resource allocation problem considering both efficiency and fairness in orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems is studied. According to the optimality conditions, a downlink resource allocation algorithm consisting of subcarrier assignment and power allocation is proposed. By adjusting the tradeoff coefficient, the proposed algorithm can achieve different levels of compromise between efficiency and fairness. The well-known classic resource allocation policies such as sum-rate maximization algorithm, proportional fairness algorithm and max-min algorithm are all special cases of the proposed algorithm. Simulation results show that the compromise between efficiency and fairness can be continuously adjusted according to system requirements.     

Downlink Resource Allocation with Multi-Objective Optimization in OFDMA Systems

A downlink radio resource allocation algorithm is proposed for orthogonal frequency division multiple access( OFDMA) systems. The resource allocation problem about system throughput and user fairness is formulated based on the multi-objective optimization theory. Then the optimality conditions are derived,according to which a joint subcarrier and power allocation algorithm is proposed. The simulation results show that the proposed algorithm can dynamically achieve arbitrary levels of compromise between throughput and fairness by adjusting the weighting coefficient,outperforming some static algorithms. In comparison,the classic maximum rate algorithm( MRA),max-min algorithm and proportional fairness( PF) algorithm can only achieve tradeoff in a certain level and are all special cases of the proposed algorithm.     

Utilitybased and fairnessaware radio resource allocation in OFDMA cellular relay networks with traffic prioritization

The combination of orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) with relaying techniques provides plentiful opportunities for high-performance and cost-effective networks.It requires intellige...     

Anisotropy of Mechanical Behavior in Commercially Pure Titanium Sheets

Commercially pure titanium( CP Ti) sheets show typical planar anisotropy due to inherently crystallographic texture and rolling process. To characterize the initial,planar,plastic anisotropy of CP Ti sheets in forming process,uniaxial tensile tests of cold-rolled TA1 sheets at 0°,45° and 90° to the rolling direction were performed at room temperature,corresponding stress-strain curves and Lankford coefficient( r value) were obtained. Based on Hill'48 and Barlat'89 yield criteria,the anisotropic behavior of TA1 sheets was investigated. In order to verify the accuracy of two models,the experimental values of yield stress and r were compared with predicted ones. It revealed that Barlat '89 criterion with M = 6 is the best agreement with experimental data,and the obtained model can be used in the simulation of forming process.     

采用遗传算法的多载波比例公平调度

提出了适用于OFDMA系统,采用遗传算法的多载波比例公平调度（MC-PFS）及最大信干比（MCI）改进算法。根据比例公平准则,MC-PFS通过遗传算法搜索最优子载波分配方案。仿真结果表明采用遗传算法的MC-PFS可获得近似理论上界的性能。通过引入MCI初始分配结果,改进算法可提供比理论上界（比例公平）更高的系统吞吐量。     

OFDMA分布式天线系统下的比例公平资源分配算法

提出了一种正交频分多址（OFDMA）分布式天线系统下的子载波和功率分配算法,该算法在满足用户比例速率要求、天线独立功率限制要求下,使系统的总等效容量最大化. 通过把多维天线下的资源分配问题分解为独立单天线下的子优化问题,有效地降低了算法复杂度. 仿真结果表明,该分配算法能较好地满足比例公平的速率要求;相对于集中式天线系统和固定FDMA分配方式,均有较大的容量提升.     

Cross-Layer Adaptive Resource Allocation Algorithm with Diverse QoS Requirements for Single-Cell OFDMA Systems

The orthogonal frequency division multiple access( OFDMA) based communication system has been considered as the main trend of next-Generation communication system. But the existing resource allocation algorithm designed for such system is always with high complexity thus hard to be realized. To solve such problem with the constraints of spectrum efficiency and buffer state,a novel cross-layer resource allocation algorithm( RAA) is proposed in this paper. The goal of our RAA is to maximize the system throughput while satisfying several practical constraints,such as fairness among services,head of line( Ho L) delay and diverse quality of service( Qo S) requirements. Due to these constraints,finding the optimal solution becomes a NPhard problem. Therefore in this paper a novel method to solve such problem with acceptable complexity is proposed within following steps: firstly,based on the link state we formulate the ideal subchannel allocation strategy as a convex optimization problem,which can be efficiently solved by our proposed lagrange multiplier technique subchannel allocation( LMTSA) algorithm; secondly,according to the obtained channel allocation matrix,a power allocation algorithm based on the water-filling power allocation( WPA) idea is deployed to get the optimal power allocation matrix combining with adaptive modulation and coding( AMC); finally,through a greedy algorithm,the ultimate subchannel and power allocation matrix can be obtained based on iterative method. The simulation results illustrate that we can achieve the higher throughput and better Qo S performance than the widely-used maximum throughput( MT) algorithm and round robin( RR) algorithm.     

IEEE 802.20 OFDMA系统的上行接入同步算法

针对IEEE 802.20正交频分复用接入（OFDMA）工作模式,提出并比较了2种简单有效的上行接入同步算法：时域算法和频域算法,分别利用了时域和频域相关特性.2种算法均包含符号定时估计、载波频偏估计和发送功率估计.时域算法利用时域自相关、互相关运算和自适应门限来检测接入信号.时域算法的优点在于相关窗长度可以灵活调节.频域算法由于分离了接入子载波和数据子载波,接入信号受到的数据干扰小,比时域算法更为精确,且计算量更小.仿真结果表明,2种算法均在低信噪比、多个接入用户的情况下性能良好,具有较高的鲁棒性和检测效率,是适合于IEEE 802.20及其他OFDMA蜂窝系统的高效上行接入同步算法.     

基于非合作博弈的中继网络分布式资源分配

提出一种可应用于正交频分复用多址(OFDMA)中继网络的分布式资源分配算法. 基于将模型描述为基站与中继的非合作功率分配博弈(RNCPAG), 设计出2种效用函数, 并以最大化效用函数为准则, 证明在总功率受限的约束下, 该算法存在并收敛于唯一的纳什均衡点. 研究表明, 同传统的平均功率分配算法相比, 分布式博弈算法以牺牲少量的迭代步数为代价, 获得更高的系统容量和资源效率.     

OFDMA的三角形小区架构及其集中式无线资源调度

提出了一种采用分布式天线的三角形小区架构,充分运用了正交频分多址（OFDMA）以及分布式天线等先进的物理层技术. 与分布式的调度方案相比,基于这种小区架构的集中式无线资源调度方案,可以使干扰降低13.4dB.     

基于无线供电的非正交多址接入网络的鲁棒资源分配研究

无线能量传输是解决无线网络中节点设备能量短缺问题的新技术,非正交多址接入是缓解无线网络频谱紧缺难题和满足大规模节点接入需求的新型多址接入技术. 将两者相结合不仅可以缓解节点设备电池能量不足、需要频繁更换电池的问题,还可以提高系统的频谱效率,满足大规模节点接入的需求. 本文考虑基于无线供电的非正交多址接入网络,其中包含一个多天线的能量基站、多个单天线用户和一个单天线信息接收机. 在该网络中,下行链路和上行链路分别表示从能量基站到用户和从用户到信息接收机的物理信道. 在下行链路中,能量基站通过无线能量传输给多个用户提供可靠的能量;在上行链路中,用户使用收集到的能量并基于非正交多址接入技术发送信息给信息接收机. 在系统的下行链路信道状态信息不完美的实际情况下,设计鲁棒资源分配策略,联合设计能量基站的波束赋形向量、用户的发射功率和上下行链路间的时间分配,最大化系统的吞吐量. 仿真结果表明,所提鲁棒设计算法的吞吐量性能明显优于不具有鲁棒性的资源分配算法.     

SCMA网络中基于能量效率最大化的分层多播资源分配算法

稀疏码多址接入技术可以高效的提升频谱效率,因此被作为5G网络的候选接入技术之一。首先研究稀疏码多址接入网络中的分层多播策略,在该策略下使得网络容量不再受限于多播组中最差用户的信道质量。在满足多播组服务质量需求的同时,公式了网络能量效率最大化的最优化问题,该最优化问题由码本分配与功率分配联合解决。为了减少解决最优化问题的计算复杂度,提出分离码本分配与功率分配的快速次优化算法。最后,仿真结果显示提出的分层多播的快速次优化算法在基于稀疏码多址接入网络中的网络能量效率方面要优于采用传统多播策略的稀疏码多址接入网络,和基于正交频分多址网络。并且,提出的快速次优化算法在稀疏码多址接入网络中的多播系统功效要优于正交频分复用网络中的多播系统功效。     

基于混合业务的OFDMA系统资源分配

针对存在混合业务的OFDMA系统的子载波和功率分配问题,提出了一种基于折衷因子的次优资源分配算法,在系统总发送功率的限制下使得系统的吞吐量最大,同时保证实时业务用户的QoS要求和非实时业务用户资源分配的比例公平.该算法将自适应资源分配与自适应调制相结合,并加入了比特调整和优化处理,对实时业务用户和非实时业务用户间的资源利用进行了有效的折衷.分析和仿真结果表明,SRATF算法在不增加复杂度的前提下减少了运行时间,保证了非实时业务用户间的公平性.     

OFDMA系统中的子载波和功率联合TCNN优化

提出了一种自适应的多用户正交频分多址(OFDMA)系统中的资源优化算法. 算法包括2步:首先在功率平均分配的前提下采用暂态混沌神经网络(TCNN)进行子载波分配. 然后对平均分配的功率利用线性注水算法进行重新分配. 仿真结果表明,TCNN在收敛速度和最优化率方面都比Hopfield神经网络和混沌神经网络有明显的改善. 与传统的资源分配算法比较,所提出的算法能更加充分地挖掘多用户分集增益,进一步提高了系统总的吞吐量.     

非理想CSI下基于OSTBC的MIMO-OFDM系统中自适应资源分配算法研究

对于MIMO—OFDM系统,自适应资源分配可以有效利用时间、效率、空间等资源,进一步提高系统性能,其设计依赖于信道状态信息（CSI）的质量。但在实际系统中,信道估计本身可能存在误差,信道信息需要进行量化才能进行反馈,反馈信道可能经历衰落,存在时延,这些都会导致CSI的非理想,从而降低自适应资源分配所带来的性能提高,甚至消失。为了解决这个问题,文章给出了一种可使MIMO—OF、DM系统在自适应传输模式（AT）及非自适应传输模式（Non—AT）这两种模式问进行切换的算法,即STM算法。仿真结果表明,根据给定CSI非理想反馈参数的不同,最优传输模式视情况而定。     

OFDMA上行链路SIC方法及性能分析

提出一种基于信噪比最优顺序的正交频分多址(OFDMA)上行链路快速串行干扰消除(SIC)方法．该方法利用干扰矩阵的各列近似正交特性,按照它们的相关程度,得到解调后信噪比最优的串行干扰消除子载波排列,避免了伪逆矩阵的求解,具有解调后各子载波上信号的信噪比联合最优、计算量低的特点,且可应用在任何子载波分配策略中．理论分析了OFDMA上行链路中各用户存在频偏时系统性能的下降．计算机仿真结果表明,该SIC方法能减小系统误码率．     

适用于IEEE 802.16e OFDMA系统的小区搜索算法

提出一种针对IEEE 802.16e 宽带正交频分复用多接入（OFDMA）工作模式的小区搜索算法.算法分为下行帧头检测和小区标识识别2个步骤.充分利用下行帧前导字的周期性，提出一种新颖的基于频域欧氏距离的帧头检测算法，有效地提高了检测的鲁棒性.提出一种相关窗长度自适应的小区标识识别算法，大大缩短了检测和识别时间.系统仿真结果表明，该算法具有较高的鲁棒性和搜索效率，是一种适合于IEEE 802.16e及其他OFDMA蜂窝系统的高效小区搜索算法.     

面向链接的资源分配与QoS保障联合跨层算法

为了在无线蜂窝网络中向各物理链路上具有不同速率以及延时要求的多条数据链接提供最优化的资源分配以及服务质量(QoS)保障,设计了一种面向链接的资源分配与QoS保障联合算法.基于跨层设计思想,将目标建模为接入控制、速率分配以及资源分配3个子问题.来自物理层的信道状态信息、来自媒体接入控制（MAC）层的队列状态信息、来自应用层的速率及延时请求信息在系统模型中得到了综合的考虑.子问题可以分别通过贪婪算法及凸规划算法顺序地进行求解,从而得出每条数据链接上最优的资源及功率分配值,而这些结果将通过特定的接口反馈到各个层次模块中去.仿真结果表明,该算法能够解决模型面临的问题,并且比层次式协议栈中的算法更加有效地利用了网络资源     

基于OFDMA的分布式网络架构干扰分析及资源池概念

为了评估采用正交频分多址接入技术的多小区分布式网络架构的干扰状况，以广义分布式小区架构——群小区为例，具体分析了不采用功率控制、采用信干比平衡功率控制策略以及进一步采用逐步删除算法时的群小区架构小区间干扰状况，评估了与传统蜂窝架构相比较的系统中断性能．分析与仿真表明，相对于传统蜂窝结构，群小区架构的小区间干扰并没有大幅度的提高．并且由于群小区架构的系统资源是统一进行分配与管理的，系统性能较传统蜂窝架构有更大的提高．基于此分析，进一步提出了资源池概念．     

可变随机域宽度的多用户机会频谱接入方案

在分布式多用户频谱接入(OSA)环境下,从用户间信道选择同步问题成为干扰系统全网吞吐量的重要因素. 为解决该问题,提出一种基于可变随机域宽度的多用户频谱接入方案,在充分利用随机化接入方式避免用户间同步的同时,通过改变可供随机接入选择的信道数(即随机域宽度),达到最优信道选择与同步避免的折中. 仿真结果表明,相对于传统的全频段随机化接入同步避免方式,本方案可有效提升多用户机会频谱接入系统的全网吞吐量.