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。     

基于认知无线电的双向中继网络的资源分配

针对认知无线电中的双向中继网络,研究了基于非完美感知的频谱机会式接入和频谱共享接入下的资源分配问题.与传统基于认知的双向中继的资源分配方法不同,提出的算法联合考虑了感知时间和次级系统的发射功率.在感知时间和发射功率满足条件的情况下,使次级系统的吞吐量最大.为了有效地保护主用户不受干扰,在每一跳都考虑了平均干扰功率约束,同时考虑次级系统总的功率约束.在非完美感知的频谱机会式接入和频谱共享接入机制下,新算法能够获得最优的感知时间和功率分配.最后,仿真比较了两种方案的性能,验证了新算法的有效性.     

多小区OFDMA解码转发中继通信系统的分布式资源分配算法

现有的多小区OFDMA中继通信系统资源分配的研究主要集中在单个小区的场景下,而不考虑由相邻小区引起的共信道干扰的影响。然而,实际系统中更高的频率复用因子和较小的小区半径,会导致严重的小区间干扰。该文考虑了多小区OFDMA解码转发中继通信系统的资源分配,它是一个混合离散型优化问题,即使在单小区场景下也是NP-hard难解的。由于全局最优求解的复杂性,该文提出一种分布式的次优的资源分配算法。算法分成两步:首先基于较低的信道反馈系统开销,分配子载波以满足用户的QoS要求;然后,将功率控制问题进一步简化并分解为多个凸优化的子问题,由椭球算法不断收敛的对偶变量迭代调整各个子问题的最优求解。仿真结果表明,与参考算法相比,所提算法的系统容量和边缘用户的吞吐量性能都有很大的提升。     

基于速率约束的OFDM中继链路能效最优资源分配策略

该文研究解码转发(DF)模式的OFDM中继链路的能效最大化资源分配问题。与现有典型的固定速率最小化发射功率或无约束最大化能效算法不同,该文考虑电路功率消耗的前提下,将问题建模为以最大化系统能效为目标,同时考虑用户最小速率需求、源节点S和中继节点R各自总发射功率约束下的联合子载波配对和最优功率分配问题。证明了速率和功率联合约束条件下中继链路全局能效最优解的唯一性,在此基础上提出一种低复杂度联合最优资源分配策略。仿真结果表明,该文所提方案能够在最小速率和S/R节点最大发射功率约束下自适应分配功率资源,实现系统能效最优,并能够降低链路的中断概率。     

双向能量协作的中继系统功率分配算法

在无线中继系统中,考虑源节点和中继节点都是能量采集的,而源与中继之间可以进行能量协作,即可双向传递能量,针对瑞利衰落信道场景以最大化系统吞吐量为目标,联合优化源节点的发射功率、中继节点的发射功率以及传递的能量值,提出了双向能量传递的最优功率分配算法。本文根据场景模型建立了最优化问题,利用凸优化知识求得最优解的形式,假设能量传递无损耗情况下提出了理想功率分配方案;然后以此为基础,在满足能量因果性和数据因果性的条件下,对传递的能量和发送的功率进行优化。仿真结果表明,本文提出的双向能量传递的功率分配算法优于其它的功率分配算法,能有效的提高系统吞吐量。      

双向协作OFDM系统中基于能量定价的功率分配与中继选择算法

该文研究双向两跳协作多中继正交频分复用(OFDM)系统的网络寿命优化问题。由于网络寿命最大化的问题无法直接求解,该文提出一种基于对各节点能量定价的次优算法,即将各子载波的功率分配,中继及源节点选择进行分步优化。首先利用拉格朗日法求解两个方向上的源与各中继节点配对时的最优功率分配,使得网络在满足一定吞吐量和发送功率限制的前提下,消耗能量总价值最小;然后在所有可能的配对中选择每个方向最优的中继节点;最后选择损耗能量价值较小的数据流方向。分别考虑了源与目的节点间有无直接链路两种场景,在有直接链路场景下分析了最大比值合并(MRC)和选择合并(SC)两种分集方式对功率优化的影响。仿真结果表明,该文提出算法的网络寿命比已有算法有显著提高。     

认知无线电中基于中继位置和主用户位置的功率分配

针对认知无线电网络,提出了一种基于组间协作的联合直接传输和协作传输的传输机制,在满足干扰约束和峰值功率约束的情况下,通过分析瑞利衰落环境下放大转发协作单中继系统的性能,研究了中继位置和主用户位置对于系统的最优功率分配和系统吞吐量的影响,并对最优功率分配方案和等功率分配方案的性能进行了比较。仿真结果表明,中继位置和主用户的位置对于系统性能起着关键的作用,最优功率分配方案取得相对于等功率分配方案更优的性能,采用最优功率分配方案时,中继节点位于源节点和目的节点连线的中点且靠近认知用户时的系统性能最优。     

Two-way中继系统协作节点选择及功率分配策略

为了提高Two-way中继系统总速率,该文提出了一种Two-way AF中继系统的双向中继选择(BRS)策略,该策略通过联合考虑中继节点处的接收信噪比和中继节点到目的节点间的信道增益,实现了最优中继选择。进一步,在最优中继基础上提出了Two-way中继系统两种优化功率分配策略:(1)基于凸优化的功率分配策略(OPA-CO);(2)基于信道增益差异的优化功率分配策略(OPA-DCG)。方案(1)提出了总功率受限的条件下最大化Two-way中继系统总速率的优化模型;方案(2)通过考虑链路之间信道增益的不同,提出了一种速率增量最大化的数学优化模型,为降低求解凸优化模型的复杂度,采用一种迭代功率分配算法求解上述优化模型。仿真结果证明两种策略均能提高系统总速率。     

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。     

OFDMA中继通信系统中非对称的资源分配

传统的OFDMA协作通信系统,中继经过一一对应的两跳子载波接收和发送数据信息,这一对称的资源分配模式限制了系统吞吐量的提高;本文放宽对称约束,研究了非对称模式下的资源分配问题。自由度的增加,增大了系统资源分配的复杂度,这是一个结合中继选择、子载波分配和功率控制等多维自由度的混合离散型优化问题,很难得到满足实时性要求的近似最优算法。针对该模型,本文提出基于拉格朗日松弛的联合优化算法,算法的关键在于OFDMA系统的渐进强对偶性,这个性质使得多项式时间算法的设计成为可能。算法的复杂度与子载波数目成线性关系。仿真结果表明,该算法的性能是近似最优的,而且与对称模式相比,非对称模式下的资源分配进一步提升了系统的吞吐量性能。      

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。     

基于对偶分解的OFDMA系统资源分配算法

该文针对多业务OFDMA系统资源分配问题,建立了考虑业务服务质量、数据到达、系统约束的最优化问题。分析了不同业务的速率约束、延时约束和队列长度之间的关系,并利用对偶分解方法将原问题分解为若干独立子问题,分别得到了最优资源块与最优功率分配规则,进而提出了基于对偶分解的最优资源分配算法。仿真结果表明,该算法在业务违反概率较低、公平性较好、算法复杂度略有上升的情况下,可以实现非实时业务吞吐量最大化。     

OFDMA系统中线性注水功率分配算法

功率分配是OFDMA系统资源调度中的一个重要研究问题。该文通过寻求快速确定不需分配功率的子载波方法,提出了一种线性注水功率分配算法,运算中不需多次迭代,就可完成功率注水过程。仿真结果表明,该算法的吞吐量逼近迭代注水功率分配算法。     

Joint subcarrier and power allocation for downlink cellular OFDMA systems by intercell interference limitation

This paper addresses resource allocation for sum throughput maximization in a sectorized two-cell downlink orthogonal frequency-division multiple-access (OFDMA) system impaired by multicell interference. It is well known that the optimization problem for this scenario is NP-hard and combinational, which is here converted to a novel sum throughput maximization problem in cellular OFDMA systems based on the intercell interference limitation. Then, three subclasses of this new problem are solved. By the first subclass, on the assumption that subcarrier allocation parameters are fixed, an algorithm for optimal power allocation is obtained. However, the optimal resource allocation requires an exhaustive search, including the optimal power allocation which cannot be implemented in practice due to its high complexity. By the second subclass, the problem is reduced to a single cell case where the intercell interference in each subcarrier is limited to a certain threshold. Based on the solution of the single cell problem, a distributed resource allocation scheme with the aim of small information exchange between the coordinated base stations is proposed. By the third subclass, the centralized resource allocation for two adjacent cells as a general problem is solved. Here, the algorithm allocates simultaneously the subcarriers and the power of the considered two cells while the resource allocation parameters of both cells are coupled mutually. The present study shows that distributed and centralized resource allocation algorithms have much less complexity than the algorithm used in the exhaustive search and can be used in practice as efficient multicell resource allocation algorithms. Simulation results illustrate the performance improvements of the proposed schemes in comparison to the schemes with no intercell interference consideration.     

MIMO-OFDM系统中具有QoS保证的动态资源分配

该文在研究了多用户MIMO-OFDM系统中的动态资源分配问题的基础上,提出了一种MIMO-OFDM系统中以获取最大系统吞吐量为目标的新的动态资源分配算法。该算法在满足用户QoS需求的基础上,充分利用多用户分集特性,使系统对空-频二维资源和发送功率进行了有效利用,从而使系统的吞吐量得到了大幅度提高。仿真结果表明,该算法具有良好的性能,能够有效提高系统的吞吐量。     

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。     

D2D通信中联合链路共享与功率分配算法研究

针对D2D （Device-to-Device,D2D）通信过程中的资源分配问题,提出一种联合链路共享和功率分配算法.在保证系统内蜂窝用户服务质量（Quality of Service,QoS）需求的前提下,利用系统的信道状态信息,为D2D用户生成一个由蜂窝用户组成的通信链路的候选集合;在通信链路候选集合内使用凸优化方法得到D2D用户最优功率分配策略;最后利用（Kuhn-Munkres,KM）算法求解最大加权二部图匹配（Maximum Weight Bipartite Matching,MWBM）问题,为D2D用户选择最优的蜂窝用户进行资源共享.仿真结果表明该算法能有效的提升通信网络的吞吐量,可以为D2D用户选择最优的资源分配策略.     

基于非合作博弈论的多小区OFDMA系统动态资源分配算法研究

该文采用非合作博弈论的方法研究了多小区OFDMA系统中的动态资源分配问题,首先将各基站的发射功率平均分配给各子载波,然后由所有小区在每个子载波上独立地进行资源分配博弈,给出了用户调度与功率分配联合博弈框架。为了进一步简化,将用户调度和资源分配分开完成,通过将信道增益引入到定价函数中,提出了一种新的定价机制,建立了用户确定时的非合作功率分配博弈模型,分析了其纳什均衡的存在性和唯一性,并设计了具体的博弈算法。仿真结果表明,所提算法在保证吞吐量性能的同时,进一步提升了系统的公平性。     

Nash bargaining solution based joint time‐frequency‐code‐power resource management algorithm for TD‐LTE systems

This paper presents a joint time‐frequency‐code‐power resource management algorithm based on the Nash bargaining solution in time‐division long term evolution systems. First, a joint radio resource allocation scheme at the time, frequency, code and power domain simultaneously is provided for the time‐division long term evolution system. Second, the proposed algorithm is modeled as a cooperative game under the constraints of each user's minimal rate requirement and available resources, for example, the maximal transmitting power. To reduce the computational complexity, the joint resource allocation algorithm is divided into time‐frequency‐code and power domain resource allocation. Also, we could approach the Pareto optimal rate as closely as possible by iterations. Simulation results show that compared with the other resource allocation algorithms, the proposed algorithm has achieved a good tradeoff between the overall system throughput and fairness among different users. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.