基于比例速率保证的信道误差OFDMA中继系统资源分配

针对存在有信道估计误差的正交频分多址( OFDMA)中继系统,在考虑用户传输中断概率的同时,提出了满足不同用户最小服务质量( QoS)需求和比例公平性约束条件下的中继选择、子载波分配和功率分配的联合优化问题,建立了以最大化系统总容量为目标的优化模型。在此基础上以速率最大化为目标进行最佳中继选择,并通过动态子载波分配来满足用户的最小QoS需求和比例公平性,最后采用拉格朗日乘子法来得到最优功率分配方案。仿真结果表明,此算法在降低用户中断概率的同时,提高了系统吞吐量并保证了用户速率的比例公平性。     

协作OFDM系统中的子载波选择算法

研究了协作正交频分复用系统的中继方案,提出了OFDM协作分集系统中的子载波选择算法,根据子信道信息,在容量准则下,选择可以提高系统容量的子载波,以放大前传的方式转发源节点信息。仿真结果表明,在中继节点功率与源节点功率较低或中继节点靠近源或目的节点时,所有子载波都采用中继传输可降低系统容量;子载波选择算法可以改善系统容量,并且选择合适的中继节点发射功率和中继位置,可以显著提高系统容量,当中继节点位于源与目的节点中点时,系统容量最大。     

窃听环境下AF中继选择与功率分配的研究

传统的最佳中继选择方案仅参考了合法用户的信道状态信息,在实际的通信系统中由于存在窃听用户而无法保证信息的可靠传输。现有的最佳中继选择方案将窃听用户的信道状态信息纳入考虑后,系统的安全性能得到了一定改善,但是依然采用的是等功率分配。针对放大转发协议,本文在现有最佳中继选择方案的基础上,以降低系统安全中断概率为目标,在系统总功率受限的前提下,根据源节点和中继节点以及中继节点和目的节点间的信道参数引出功率分配因子,对源节点和中继节点间的功率进行适当分配。通过仿真对比,可以发现功率分配能够降低系统的安全中断概率,从而改善系统的安全性能。      

基于译码-转发的多中继合作分集系统的功率分配

该文研究了衰落信道中基于译码-转发的多中继合作分集系统的功率分配问题。假设源节点有完全的信道状态信息,在总功率一定的条件下,以最小化系统的中断（outage）概率为目标,给出了如何选择中继节点以及如何在源节点和所选中继节点之间进行功率分配的算法。通过在任何时候最大化系统的瞬时容量来最小化系统的中断概率。仿真结果表明,该文提出的算法性能优于平均分配功率时系统的性能。     

基于译码-转发的多中继合作分集系统的功率分配

该文研究了衰落信道中基于译码－转发的多中继合作分集系统的功率分配问题。假设源节点有完全的信道状态信息,在总功率一定的条件下,以最小化系统的中断(outage)概率为目标,给出了如何选择中继节点以及如何在源节点和所选中继节点之间进行功率分配的算法。通过在任何时候最大化系统的瞬时容量来最小化系统的中断概率。仿真结果表明,该文提出的算法性能优于平均分配功率时系统的性能。     

协作系统中基于比例公平的资源分配方法

针对多用户协作中继系统中的资源分配问题,提出了一种在满足用户速率比例公平约束条件下的新算法。该算法先将由2个时隙组成的中继用户传输链路转换为一个等效信道链路,将涉及子载波分配、中继选择和功率分配的组合优化问题转化为分步的次优化问题。该算法在等功率分配情况下,根据各用户速率比例公平系数进行初步子载波数目分配;以瞬时信道增益最佳原则,进行剩余子载波数目分配及具体子载波分配,同时完成中继选择;在速率比例公平约束条件下推导出次优化功率分配的闭式表达式,从而完成各子载波上的功率分配。仿真结果表明,该算法在有效提高系统容量的同时,保证了各用户速率之间的比例公平性。     

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。     

认知网络中基于中继的频谱资源分配

根据无线认知中继网络上、下行链路子载波的信道特性,研究认知网络的频谱资源分配,提出一种上、下行链路子载波联合优化的分配算法。该算法根据子信道增益差值因子的大小分配下行链路子载波,以源节点和中继节点功率最小化为优化目标配对上行链路子载波,以用户的实时需求分配子载波的比特和功率,有效降低了系统的发射功率,提高了系统吞吐量。仿真结果表明,与启发—集中式和分布式辅助反馈传输功率分配算法比较,该联合优化算法的单位比特功耗降低了1.5~3 dBμW,误比特率性能提高了1个数量级左右。     

非再生中继网络的功率优化分配

为了降低非再生中继网络的中断概率,研究了基于中断概率最小化的功率分配问题.首先分析了两跳中继传输方式和协同分集传输方式中断概率近似表达式,然后以中断概率最小化作为优化目标,在总功率一定的条件下,建立了非再生中继系统中基于中断概率最小化的功率分配优化模型,通过Lagrange乘数法获得了源节点和中继的最优功率分配.仿真实验表明,与在源节点和中继中采用平均功率分配策略相比,采用基于中断概率最小化的最优功率分配策略,在降低中断概率的同时,也增加了系统的容量.     

中继辅助OFDM系统功率优化

主要讨论了DF型中继辅助OFDM通信系统中的功率优化方案,并针对最优的功率优化方案很难得到闭合解的问题,提出了一种迭代的功率优化算法。这种迭代算法将DF型中继辅助OFDM通信系统中,单个子载波上源节点与中继节点间的功率分配问题以及各个子载波之间的功率优化问题分开,首先计算给定某个子载波上发送总功率下源节点与中继节点间的功率分配,然后在此基础上进一步优化子载波间的功率分配,并迭代逼近最优解。实验证明,在给定传输总功率的情况下,与传统的等功率分配相比这种迭代的优化方案可以获得较高的系统性能优势。     

OFDM中继系统中能效优化的资源联合分配算法

在协作正交频分复用系统中,合理的资源分配对于提高系统性能具有重要的意义。针对中继、子载波和功率的联合分配,对最大化系统能效为目标的分配算法进行研究,提出了一个最低容量限制下的最大能效次优化资源联合分配算法(JRAA,joint resource allocation algorithm)。该算法使用冲突图表示系统资源冲突关系,根据冲突图的最大独立集结果进行资源分配。经过仿真验证,该资源分配算法实现了中继一子载波和功率的联合分配,在能效性能方面优于现有的算法。     

基于认知OFDM的子载波功率分配改进算法

在认知无线网络中,建立了基于认知OFDM多载波资源分配数学模型,在授权用户干扰受限条件下,以最大化传输速率为目标进行认知用户的子载波功率分配。传统注水法被证明是最优的单用户子载波功率分配算法,在传统注水法功率分配基础上,提出了两种可行的子载波功率分配改进算法,改进算法一是通过对水面值的粗略估计快速确定不分配功率子载波,改进算法二不需要通过迭代计算水面值,只通过线性计算就可以直接确定不分配功率的子载波,且对授权用户不产生干扰。仿真结果表明,在改进的两种子载波功率分配算法下,认知用户的数据传输速率优于传统注水法功率分配时认知用户的数据速率,所提改进算法具有自适应特性且计算复杂度大大降低。      

Rate, Sub-Carrier, and Power Allocations for Multi-Carrier CDMA with LMMSE Multiuser Detection

Multi-carrier code-division-multiple-access (MC-CDMA) is a promising transmission technique for high-speed wireless multimedia communication in frequency-selective fading channels. In this letter, allocations of physical transmission rate, sub-carrier, and power are proposed for a MC-CDMA system that applies multi-code (MC)/variable-spreading-length (VSL) multi-rate access to minimize total transmitted power, where we consider users have different data rate and BER.requirements and LMMSE multiuser detection is used in the receivers. We derive transmission rate capacity and propose a simple admission control criterion that linearly relates the code length, data rate and BER requests of all users. The proposed iterative allocation algorithm jointly allocates the sub-carrier power of each user and solves the sub-carrier allocation problem     

A probabilistic model for sub-carrier allocation in OFDMA systems

Orthogonal frequency division multiple-access technique showed a successful utilization of channel features. It implements an orthogonal sub-carrier space to be shared among different users. The management of these sub-carriers in both power and frequency allocation is reflected on the systems performance as better utilization of bandwidth, and hence, better capacity is obtained. Sub-carrier allocation is used to avoid deep fading that might occur at some user’s locations but not at other user’s locations. In this paper, we devise an algorithm based on probabilistic model for sub-carrier allocation to avoid deep fading in some user’s signals. By controlling the sub-carrier allocation for each user, we can create a full rank channel for each user and hence, provide maximum capacity for the system. Simulation results showed that using the devised algorithm will avoid deep fading and utilize the bandwidth up to 40% more than localized allocation strategies.     

OFDMA系统下行链路自适应带宽与子载波分配方案

该文分析了OFDMA系统下行链路自适应资源分配问题,在系统总功率约束下提出了最小化系统中断概率的次最佳两步子载波分配算法。首先分析用户带宽分配与子载波功率分配特点,在此基础上提出了根据系统可用资源、用户QoS要求及信道状态为用户分配带宽和子载波的两步分配算法。仿真结果表明,该文提出的算法能在极小化系统中断概率的同时满足总功率约束。     

一种MIMO-OFDM系统天线和子载波分配算法

在多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统中,根据信道状况自适应地分配天线与子载波是使信道容量达到最大的关键技术。提出一种基于拥挤模型的差分进化算法,即拥挤差分进化算法(Crowding Differential Evolution Algorithm,CDE)用于解决MIMO-OFDM系统的自适应天线和子载波联合分配问题,利用该算法参数少、寻优能力强以及收敛速度快的特点,可快速确定最佳的天线和子载波联合分配方案,实现信道容量最大。     

多用户多速率OFDM中的子载波分配和功率控制

该文基于对多用户多速率正交频分复用(OFDM)系统性能的分析,提出了子载波分配和功率控制方案。在采用P-QAM调制的下行链路中,如已知所有子信道的信息状态(CSI),在满足每一个用户的服务质量的前提下,先给固定速率的用户分配最优子信道,再给变速率的用户按照子信道链路增益最大化分配剩余的子信道;每一个用户分配的子信道数目,由链路增益的取值区间决定。信号发射功率则按照注水法则分配:链路增益大的子信道分配的功率大,链路增益小的子信道分配的功率小,则系统的总传输速率可达最大。仿真结果证明了该文提出的分配方案优于Jang的分配方案。     

多用户MIMO-OFDM系统中的子信道与功率分配算法研究

针对多用户MIMO-OFDM系统下行链路,分析了通过遍历搜索来使容量最大化的最优子信道与功率分配算法,在此基础上提出了低复杂度的次优多用户子信道与功率分配算法,即MSPA算法。为了最大限度地保证用户之间的公平性,进一步提出了考虑每个用户速率要求的MSPA-RoU算法。仿真结果表明：本文提出的MSPA算法在复杂度可接受的情况下所获得的容量增益与最优算法十分接近,并且远远大于在MIMO环境下仅对子载波进行分配的算法;MSPA-RoU算法在考虑用户速率要求时仍能获得可观的容量增益。     

基于公平度门限的多用户OFDM系统自适应资源分配算法

在传统的子载波分配过程中,具有优先权的用户将优先选择最好的载波,这将导致载波利用效率下降.许多改进算法通过牺牲一定的公平性来提升容量并降低复杂度,但是这可能会使用户间无法达到所要求的公平性.针对这些问题,提出了一种基于公平度门限的载波和功率自适应分配算法.在载波分配过程中,通过公平度门限来决定载波分配优先级,从而实现容量和公平度的粗略折中.载波分配后利用粒子群(PSO)算法进行功率分配来达到所要求的公平度门限.实验结果表明,该算法在满足所要求公平度门限的同时提升了系统容量.     

Power allocation in OFDM cognitive radio relay networks with outdated channel state information

In this paper, we study power allocation in OFDM cognitive radio (CR) relay networks. The objective of power allocation is to maximize the instantaneous capacity of the CR network. It is assumed that the available channel state information between the secondary and primary users is an outdated but correlated version of the actual instantaneous channel state information. Optimal power allocation schemes are developed for both decode‐and‐forward and amplify‐and‐forward relay assisted CR transmission, assuming that the primary users are subject to average interference constraints and the CR transmitters are subject to maximum transmit power constraint. In addition, suboptimal power allocation schemes with reduced complexity are also proposed. Performance of the proposed schemes is compared with uniform power allocation and numerical results confirm that the proposed power allocation schemes achieve significant capacity improvement in comparison to uniform power loading. Furthermore, the proposed suboptimal power allocation schemes can be used as less complex alternatives for optimal power allocation with some capacity degradation. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.