最小功耗的中继选择与功率分配的联合优化

研究采用放大转发协议的单向和双向中继网络中的中继选择与功率分配的联合优化策略。该策略以一定服务质量(QoS)要求为约束条件,以最小化中继网络中各节点的总功率为目标,建立优化问题。运用凸优化技术,得到了该优化问题的闭合解。仿真结果表明在满足相同的QoS要求下,该最优联合策略较传统的随机选择与等功率分配策略具有较低的功率消耗。     

最佳中继协作通信系统的功率分配算法

 为提高基于最佳中继选择的协作通信系统的性能,提出了以最小化系统中断概率为目标的功率分配算法.首先建立了系统的优化模型并证明了待解的优化问题实质是凸优化问题,由此提出了最优功率分配算法并给出了算法步骤.其次,在此基础上提出了一种有效的次最优功率分配算法,该算法计算简单且仅需已知各个中继节点的平均信道状态信息,无需在传输中实时更新,因而不增加系统的额外开销.仿真结果表明,本文提出的最优算法和次最优算法所得到的功率分配方案与穷举搜索方法的结果非常接近;与等功率分配方案相比,这两种算法均能显著提高系统的中断概率性能.     

MIMO-OFDM中继通信系统最优功率分配

针对两跳多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM,Multiple-Input Multiple-Output-orthogonal frequency division multiplex）中继通信系统的最优功率分配问题,提出了基于改进粒子群算法（PSO,Partical Swarm Optimization）的分配方案。在约束总发射功率的情况下,利用粒子群算法设置参数少、收敛速度快、全局寻优能力强等特点,将其改进后引入到两跳MIMO-OFDM中继通信系统的最优功率分配中。仿真结果表明,与现有的分配方法相比,改进粒子群算法在同等条件下能更有效地分配功率,提升系统容量,增强系统的传输能力。     

单用户对双向中继系统中基于梯度下降的最大化和速率功率分配方案

针对单用户对双向中继系统中的功率分配问题,提出了一种基于梯度下降法的功率分配方案。该方案在总功率约束的条件下,以最大化和速率为目标函数,通过对中继波束成形矩阵和功率分配矩阵的反复迭代,求解出局部最优的功率分配和中继波束成形矩阵。仿真结果表明:提出方案的误码性能相比于等功率分配有明显提高,在误码率为10-2时,可获得2.5d B~3 d B的信噪比增益;同时,在中高信噪比下,相比于等功率分配,该方案可获得0.3(bit/s)/Hz~0.5(bit/s)/Hz的和速率增益。     

改进蛙跳算法的多中继协作系统最优功率分配

协作通信与直接通信相比能够显著地提高系统性能,功率分配是协作通信中的一个关键问题。为了获得合理的协作中继通信系统功率分配方案,提出一种基于改进蛙跳算法的多中继节点功率分配方法。首先对功率分配问题进行分析,将其转换为一个非线性优化问题,然后将青蛙表示为源节点,中继节点的功率,以平均信噪比作为青蛙的食物,并通过青蛙的信息交流和协作找到最优的功率分配方案,最后采用仿真对比实验对本文算法性能进行测试。仿真结果表明,相对于其它功率分配方法,改进蛙跳算法有效地提高了系统的信道容量,降低了中断概率,以较低的复杂度提高了系统的性能。     

MIMO信道中发射端功率分配算法的研究

MIMO信道是无线通信领域中一个很有发展前途的应用方案,为了尽量接近其理想状态的性能,人们从各个不同角度进行了研究。从发射端天线阵列的功率分配角度着手,讨论了现有的WaterFilling分配算法,并进行改进,提出了一种更实用的算法,最后给出了仿真结果。     

MIMO多中继辅助通信中基于最优功率分配的路由选择算法

考虑多个多天线中继站辅助的通信网,各中继站工作于放大转发(AF)模式,本文针对两跳半双工中继信道,提出一种基于最优功率分配的多天线路由选择算法。在总功率约束条件下,首先实现基站与中继间的最优功率分配,然后基于多天线中继模式,选出接收信噪比最大的一个中继进行传输。当功率完全分配给基站时,由于未使用中继传输,等价于选择一跳路由。与不进行中继选择的全工作模式相比,该算法不仅能达到满分集度,而且具有更好的中断概率性能和更大的系统容量。仿真结果表明,本文方法以较小的计算复杂度,使系统获得了较大的性能增益,并对于存在路径损耗的实用场景,该算法的性能优势仍然存在。      

发送端已知信道均值或协方差信息的MIMO系统的功率分配

本文研究了在发送端已知信道均值或协方差信息情况下单用户多输入多输出（MIMO）系统的功率分配问题．发送端已知信道均值信息时，信道建模为非相关莱斯信道；发送端已知协方差信息时，信道建模为相关瑞利信道．通过最大化遍历（ergodic）信道容量的一个较紧的下界，针对发送端已知信道均值或协方差信息的情况分别提出了新的功率分配的方案．仿真结果验证了该功率分配方法的有效性。     

多天线系统中多中继传输的时间分配和功率分配优化方法

本文考虑单小区内的两个中继使用解码转发的方法为两个用户提供下行数据的场景,基站和中继配置多根天线,用户配置单天线。两中继使用相同的频率资源同时为两个用户提供服务。为减小两中继同时向两用户传输时产生的干扰,中继到用户的传输采用协作干扰避免的策略;相应的基站到中继的传输采用多用户空分复用的传输策略。本文在时间分配和功率分配两个方面对上述两跳传输过程进行了优化,提出了两跳传输最优的时间分配策略。由于功率分配最优化问题难以求解,本文提出了一种匹配链路容量的次优功率分配方法,并对其进行简化以降低复杂度。通过仿真可以看出,简化的功率分配方法与匹配链路容量的功率分配性能很接近;所提出的时间分配和功率分配方案可以获得有效的性能提升。      

多中继合作通信系统的功率分配研究

针对功率分配对于多中继系统的重要性,对混合转发多中继合作系统的功率分配进行了研究,提出了基于等效信噪比最大化的最优功率分配方案。仿真结果表明:合作伙伴的增加对于系统等效信噪比有积极的影响,但不是随着中继数目的增加无限地改善。在多中继混合转发合作系统中,最优的功率分配对于多中继合作系统的性能有很大的改善。     

MIMO系统一种新的功率分配算法及容量分析

在不额外增加发射功率和带宽消耗的情况下,注水功率分配算法能够获得最大的多输入多输出(MIMO)系统容量.基于拉格朗日乘数法,推导给出了MIMO系统注水功率分配算法的显式解.利用信道冲激响应矩阵的奇异值分解(SVD)算法,推导给出了注水功率分配算法MIMO系统的容量分析公式.利用数字波束形成(DBF)技术,提出了一种新的功率分配算法,推导给出了该算法MIMO系统的容量分析公式.仿真结果表明,提出的功率分配算法的系统容量虽然略低于注水功率分配算法的系统容量,但它的计算复杂度较低.     

多用户MIMO-OFDM系统中一种子载波分配算法

介绍了多用户MIMO-OFDM系统中的Hungarian子载波分配算法,然后针对其计算复杂度过高的缺陷,提出一种局部最优的子载波分配算法,并与Hungarian子载波分配算法进行仿真比较。结果表明,该算法使系统总数据速率仅下降1．7％,而其计算复杂度却大幅减小,提高了资源分配的效率,符合高速无线系统资源实时分配的要求。     

具有时延QoS保证的OFDM中继系统子载波配对与功率分配算法

 本文研究具有直接通信链路的OFDM解码转发(Decode-and-Forward,DF)中继系统的子载波配对与功率分配算法,目标是在满足业务时延QoS要求的前提下最大化系统容量.利用有效容量模型,首先把OFDM DF中继系统的子载波配对与功率分配问题形成为混合整数规划问题,然后把其转化为连续松弛凸规划问题,利用凸优化方法得到原问题的最优解,从而提出了一种联合最优的子载波配对与功率分配迭代算法.理论推导结果和仿真结果表明,最优子载波配对与功率分配不仅取决于子载波的信道增益,还取决于业务的时延QoS要求.与已有算法相比,本文算法获得的有效容量最大.     

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.     

具有不完全信道状态信息MIMO系统的优化设计

 本文研究了不完全信道状态信息(CSI)对多输入多输出(MIMO)系统容量的影响.基于平均功率和平均误码率的约束条件,我们提出了一种利用不完全CSI进行功率自适应调制的优化设计方案.根据Wishart矩阵的统计分布,我们导出了该系统容量的封闭表达式.研究结果表明:在具有不完全CSI的MIMO系统中,利用不完全CSI进行设计可以显著地提高系统的容量.     

基于MMSE准则的MIMO多中继系统线性收发机设计

本文以放大转发MIMO多中继系统为研究对象,研究其联合线性收发机的优化设计问题,其基本思想是在中继的总发射功率约束下,最小化系统的均方误差(MSE).为降低系统复杂度,本文首先引入了乘积矩阵的奇异值分解,把收发机的设计简化为以奇异值向量和酉矩阵为优化变量的优化问题;接着利用变量替换并引入罚项,将简化后的问题转化成只有酉矩阵约束的优化问题.在此基础上,通过引入替换变量的欧氏梯度,设计了新的黎曼欧氏最陡下降算法,从而有效地处理酉矩阵约束.仿真结果表明,与传统的设计方法相比,本文提出的方案性能最优,最接近MSE下界.     

Joint Optimization of User Set Selection and Transmit Power Allocation for Orthogonal Random Beamforming in Multiuser MIMO Systems

When the number of users is finite, the performance improvement of the orthogonal random beamforming (ORBF) scheme is limited in high signal‐to‐noise ratio regions. In this paper, to improve the performance of the ORBF scheme, the user set and transmit power allocation are jointly determined to maximize sum rate under the total transmit power constraint. First, the transmit power allocation problem is expressed as a function of a given user set. Based on this expression, the optimal user set with the maximum sum rate is determined. The suboptimal procedure is also presented to reduce the computational complexity, which separates the user set selection procedure and transmit power allocation procedure.     

多用户MIMO下行收发联合波束成形

针对随机波束成形(RBF)只有在包含大量用户的系统中才能获得较好性能的局限性,提出了一种新的收发联合波束成形方案,用于多用户多入多出(MIMO)下行链路传输。该方案有效地结合了RBF与接收天线合并技术。分析及仿真结果表明,即使在用户数为中等甚至较小时仍然能获得较高的和速率性能。由于每个用户的反馈开销没变,从而使获得同样和速率时系统的总反馈开销明显减少。仿真结果还显示,所提方案的和速率性能不仅优于原RBF,也比RBF结合最大比合并或者等增益合并的性能有明显改善,同时还保持了最优的随用户数变化的增长速度。