基于干扰效率多蜂窝异构无线网络最优基站选择及功率分配算法

针对多蜂窝多用户异构无线网络干扰管理和效率提升问题,该文研究了基于干扰效率最大的下行链路基站(BS)-用户匹配和功率分配问题。首先,考虑宏用户和微蜂窝用户的服务质量,将问题建模为多变量混合整数非线性规划问题。其次将原问题分解为基站选择和功率分配两个子问题。针对基站选择问题,利用凸优化问题获得最优基站选择策略;针对功率分配问题,利用二次变换法和Dinkelbach辅助变量法,将功率分配问题转换为凸优化问题求解。仿真结果表明,与现有算法对比,该算法具有较好的干扰效率和干扰控制性能。     

WCDMA系统基站导频功率的联合优化

优化基站导频功率对提高WCDMA系统的网络服务性能具有重要意义,为了解决WCDMA网络基站导频功率联合分配问题,给出了一个基于免疫优化算法的基站导频功率优化方案。设计了基站导频功率分配问题的数学模型,并利用免疫优化算法进行求解,最后与文献算法进行了对比实验。实验结果表明:本文算法方案能在可接受的运行时间内找到大型通信网络中导频功率分配问题的近似最优解,具有较好的应用价值。      

基于能量效率的双层非正交多址系统资源优化算法

该文针对双层非正交多址系统(NOMA)中基于能量效率的资源优化问题,该文提出基于双边匹配的子信道匹配方法和基于斯坦科尔伯格(Stackelberg)博弈的功率分配算法。首先将资源优化问题分解成子信道匹配与功率分配两个子问题,在功率分配问题中,将宏基站与小型基站层视作斯坦科尔伯格博弈中的领导者与追随者。然后将非凸优化问题转换成易于求解的方式,分别得到宏基站和小型基站层的功率分配。最后通过斯坦科尔伯格博弈,得到系统的全局功率分配方案。仿真结果表明,该资源优化算法能有效地提升双层NOMA系统的能量效率。     

多无人机辅助通信中用户匹配与频谱资源联合优化方法

针对多无人机作为空中基站为地面设备提供临时服务的动态频谱分配问题，主要考虑无人机与地面用户匹配、子信道分配和功率分配三个方面。为了保证用户通信的公平性，在考虑频谱复用和共信道干扰的情况下，以最大化地面用户最小传输速率为目标，提出了一种用户匹配与频谱资源联合优化算法来解决上述混合整数非线性优化问题，通过聚类算法优化无人机与地面用户的最佳匹配，通过块坐标下降法迭代优化子信道分配和功率分配。仿真实验分析表明，提出的求解方法可以有效提升用户的传输速率，保证用户通信公平性。     

一种基于多小区OFDMA系统用户公平性约束的分布式资源分配算法

针对多小区OFDMA系统下行链路,研究了用户公平性约束下的资源分配问题,提出了一种多基站协作的迭代优化的分布式资源分配算法。每个小区根据干扰状况及用户公平性,迭代地进行子载波和功率的资源优化;而每次迭代中,根据用户公平性准则分配子载波,并将非凸的小区功率优化问题转化为其下界的凸问题,通过一个分布式算法来求解。通过仿真验证了算法的有效性;仿真结果表明,与传统网络的固定功率分配的情形相比,所提算法保证了用户之间的公平性并显著提高了系统吞吐量。     

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。      

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。     

基于地理位置的频谱共享系统功率分配

针对次用户地理位置分布的随机性,提出一种基于地理位置的多信道underlay频谱共享模型,并设计了一种基于凸优化的功率分配算法以提高频谱资源利用率。首先根据不同地理位置的次用户对主用户干扰的差异,设计一种基于产出投入比的公平性信道分配准则,将复杂的多信道资源分配问题转化为单信道功率分配问题;继而采用一种基于凸优化的迭代寻优方式进行功率分配,最终获得次用户的系统信道容量。仿真结果表明,相比按接入时间先后分配信道的方法,基于地理位置的多信道underlay频谱共享模型可以获得更高的信道容量。     

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。     

莱斯信道下分布式大规模MIMO系统基站选择算法的研究

该文考虑一种分布式大规模MIMO系统,假设基站端与用户之间的信道为莱斯信道,研究了该系统中基站选择的算法。首先给出了系统采用匹配滤波和迫零预编码时,用户下行可达速率的闭式表达式,并分析了系统的功率效率性能。然后基于此闭式表达式,以最大化系统的频谱效率为目标,提出了基于增量选择和基于用户优先级的基站选择算法。这两种算法只需要系统获取基站端与用户之间的信道统计特征信息,从而有效降低了系统开销。仿真结果表明,所提出的两种基站选择算法性能仍能逼近最优算法。特别地,当采用匹配滤波预编码且基站端天线数趋于无穷时,基于用户优先级的基站选择算法优于基于增量选择的算法。     

多波束小基站协作通信的资源分配和位置规划

针对小基站加载多波束阵列天线后协作提供通信覆盖的资源分配与位置规划问题,建立了以最小化基站总功耗以及基站间负载均衡为目标函数的多目标混合整数非凸优化模型;给出了一种迭代优化算法,将问题分为用户关联、功率分配和位置部署3个子问题,在固定基站位置和波束功率下通过改进的鲸鱼算法求解出用户与波束的关联关系,在此基础上利用连续凸逼近法和改进差分进化算法交替优化功率分配和基站位置部署。数值仿真表明,多波束小基站与所提迭代算法可灵活适应复杂业务需求分布,降低网络功耗和均衡基站间负载。可为小基站加载阵列天线增强通信覆盖提供参考。     

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。     

基于能效最优准则的双跳中继网络功率分配算法

针对单天线多跳系统中的资源分配策略进行了研究,重点研究了基于能效最优的功率分配算法。所提算法以系统能效最大化为设计目标,以满足指定的系统服务质量(QoS, quality of service)为约束条件,建立了以源节点和中继节点发射功率为设计变量的数学优化模型。通过大信噪比区间近似等效,将原始的非凸优化问题转化为凸优化问题。再利用拉格朗日对偶函数凸优化算法,并借助于Lambert 函数,最终得到一种功率分配方案的闭合形式解,避免了采用交替迭代方法来求解最优化问题。相比传统以系统频谱效率最大化为目标的算法,所提算法能更好地提升系统整体能效,同时降低了功率分配算法的复杂度。     

多小区下行链路系统的资源效率最大化协同波束成形算法

本文研究了基于资源效率优化的多小区多用户协同波束成形算法设计。为了权衡系统频谱效率与能源效率,考虑在单基站发射功率约束以及达到用户服务质量需求条件下最大化系统资源效率,即系统能源效率与归一化系统频谱效率的加权和。由于优化变量之间的耦合性以及约束条件的非凸特性,该优化问题是一种非凸优化问题并且难以直接获得最优解。为了求解所考虑的优化问题,本文联合利用凸近似方法和分数规化理论,提出一种多小区下行链路系统中最大化资源效率的交替优化算法。所提算法的收敛性可以由凸近似方法和单调有界理论保证。同时,数值仿真验证了所提算法的有效性。      

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.     

空天地一体化网络中联合地面基站选择及功率分配

针对由卫星通信网络、地面移动网络以及空中飞行平台所组成的空天地一体化网络(Hybrid Satellite-Aerial-Terrestrial Network,HSAT)下行链路的系统吞吐量问题,提出了基于多目标遗传算法的地面基站选择及功率分配算法。在这一网络中,空中飞行平台需要地面基站为其进行中继通信。因此,地面中继基站的选择和功率分配决定了系统的吞吐量。所提算法为了取得对系统吞吐量更好的优化效果,将优化系统吞吐量和满足约束条件建模成两个优化目标,通过设计特有的迭代选择过程使地面基站选择和功率分配不断优化。仿真分析表明,所提算法在保证用户最低通信需求的前提下,有效提升了系统的吞吐量。     

基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配

为了满足通信业务多样化需求,缓解5G频谱紧缺问题,本文提出了基于NOMA的网络切片资源分配模型。该模型以最大化网络切片总吞吐量为目标,考虑复用用户功率分配关系,切片最小容量以及用户速率的比例公平性约束,并设计了一种启发式的复用用户匹配及功率分配算法。首先根据信道条件定义复用用户的主次关系,选择满足约束条件的主用户后,持续匹配次用户,直至达到RB的最大复用数为止,再使用粒子群算法优化RB上主次用户的功率分配,以使系统吞吐量最大化。实验表明,该模型和算法在保证切片隔离性的同时能够满足用户的公平性要求,并且系统吞吐量比OMA系统提高了26.1%-55.6%。     

基于能量采集的译码转发中继系统功率分配算法

本文针对基于能量采集的译码转发（DF）中继蜂窝异构网络,提出了一种系统容量最大化的功率分配算法。中继和用户节点均采集由基站发送的射频信号的能量;利用采集到的能量,通过时分多址方式,用户节点经中继将信息发送给基站。在满足中继和用户节点采集能量的因果性限制及总功率受限条件下,构建了系统容量的优化模型。利用拉格朗日乘子法和KKT (Karush-Kuhn-Tucker)最优条件,为使系统容量最大化,对中继和用户功率进行分配;通过等效信道增益,将中继功率和用户功率联合优化问题简化为用户功率优化问题,然后通过次梯度算法获得功率最优解。仿真结果表明,与受限于中继和用户采集能量因果性的用户平均功率算法相比较,本文算法可以提高系统平均容量。      

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。     

基于两阶段帕累托优化的卫星下行链路功率分配方法

多波束卫星下行链路在实现高传输速率和低功耗之间相互制约,是影响多波束卫星系统通信性能的重要因素之一.本文提出两阶段多波束卫星下行链路多目标功率分配方法,建立多波束卫星下行链路功率分配模型,第一阶段采用凸优化算法实现下行链路传输速率的优化匹配,将传输速率匹配的解作为第二阶段启发式算法的初始解,得出的帕累托解可表示优化后的性能,为链路传输速率和功耗提供了平衡点.研究结果表明,在相同传输速率条件下,两阶段优化方法将链路功耗降低了17.6％,且收敛速度较快.