A Subcarrier Allocation Algorithm for Efficiently Reducing Power in Multiuser OFDM Systems

Resource allocation in multiuser OFDM systems is a complex nonlinear optimization problem. In order to avoid direct solution, based on the analytical results of the problem of minimizing the total transmit power, a two-step subcarrier allocation algorithm is presented. The algorithm reduces the total transmit power by reducing the achievable minimum transmit power value required by each user. Subcarriers are allocated in the algorithm according to the data rate required by users and the channel characteristics. The required number of subcarriers allocated to users does not need to be known in advance. The allocation process consists of two steps: basic subcarrier allocation and residual subcarrier allocation. Numerical results demonstrate that the proposed algorithm can reduce the total transmit power effectively. Handong Gong was born in 1974. He received the B.S. degree in auto control and the M.S. degree in physical electronic, and the Ph.D. degree in communication and information system from South China University of Technology in 1996, 2002 and 2006 respectively. He is now a lecturer in Shenzhen Institute of Information Technology. His main research interest include OFDM signal process, linearization technique for amplifier and mobile communication technologies. Wu Ye was born in 1938. Now he is a professor and Ph. D. advisor at South China University of Technology. His research interests include queuing theory and its application in communication networks, mobile communication technologies and video process. Suili Feng was born in 1955. Now he is a professor and doctor supervisor at South China University of Technology. His research interests include theory and technology of communication network, key technologies of mobile communication and embedded system. Hui Song was born in 1980. She received doctor’s degree from South China University of Technology in communication and information system in 2005. Now she is a lecturer in South China Normal University. Her research interests include signal process, flow control and optimization.     

多用户OFDM系统中改进的动态子载波与功率分配算法

提出了一种对于多用户OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiple）系统改进的动态子载波和功率分配算法.算法采用分步的思想对系统资源进行动态分配,在已知系统总功率和用户最小速率请求的条件下,使系统总的比特速率最大,资源得到了有效利用.此算法简单易于理解,复杂度较低,仿真结果表明,其性能接近于联合的分配算法.     

一种新型的多用户OFDM系统资源分配策略

在多用户正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Muhiplexing，0FDM）系统中，系统容量和用户公平性不能同时兼顾，本文提出了一种综合考虑系统容量和用户公平性的资源分配算法．该算法利用多用户的分集增益，根据用户的实时信道状态和传输速率要求，合理的选择用户接人的时刻，既保证了用户公平性又提高了系统容量，达到时频二维空间优化系统的效果．仿真结果表明，本算法在不增加算法复杂度和不损失用户公平性的前提下，有效的提高了系统容量。     

基于部分信道信息的自适应资源分配

在保证一定吞吐量前提下,为了降低传输功率,文中提出了一种基于部分信道反馈信息的多用户OFDM系统子载波分配方案。该方案利用少量已反馈子载波的状态信息来线性推导未反馈子载波的信道增益。仿真结果表明,在平坦瑞利信道衰落中,相比传统方式该方案在不增加反馈开销的前提下该方案能够大幅度地改善系统的性能,提高资源利用率。     

一种部分信道响应环境中的多用户MIMO-OFDM自适应子载波分配优化算法

该文提出一种在部分信道响应环境中利用各个用户的信道反馈信息自适应调整多用户子载波分配的优化算法,该算法考虑到实际环境中反馈信息延迟和误差引起的部分信道响应情况,结合各用户的反馈信道信息和动态子载波组分配技术,可实现有效降低自适应子载波分配运算量同时又不明显弱化系统性能的目的。仿真结果表明,该算法可改善部分信道响应带来的负面影响,同时也使子载波分配算法获得较大的简化。     

一种多用户MIMO-OFDM系统中的天线与子载波分配算法

天线与子载波分配是多用户MIMO-OFDM系统无线资源管理中的重要内容.在分析了多用户MIMO-OFDM系统下行链路中最优天线与子载波分配算法的基础上,提出了一种次优的低复杂度天线与子载波分配算法.该算法通过先选择天线再选择用户从而避免了最优算法中的遍历搜索.仿真结果表明,在运算量大大降低的情况下,所提算法获得的系统最大容量和最优算法所获得的最大容量相比相差不大,而且空间和频率联合优化的结果使其性能远远优于仅在MIMO环境下进行子载波分配的算法.     

OFDM中继系统的中继子载波对选择和功率分配

中继传输能够有效地提高系统功率效率以及传输容量。该文研究宽带OFDM中继系统的最优中继子载波对选择和功率分配。首先分别针对再生中继和非再生中继两种模式,提出中继子载波对的等效信道增益;然后利用匈牙利算法进行中继子载波对选择;最后在选择出的中继子载波对上利用注水法进行功率分配,从而达到最大化传输容量的目的。仿真结果表明,相对于随机中继子载波选择以及平均功率分配,该文算法与其它几种方法相比中继系统容量有较大提高。     

一种低复杂度的OFDM子载波分配算法

针对认知无线电中基于OFDM子载波分配ACG算法的计算复杂度高的这一缺点,提出了一种能降低计算复杂度的OFDM子载波分配算法。新的分配算法是通过运用设定方差门限值的方法把一些信道状态变化不大的连续子载波结合成子信道,从而将原来针对每个子载波的分配转变为针对子信道的分配,以此来降低频谱资源的分配次数。仿真分析表明,新的分配算法以牺牲少量频谱效益的代价,较之原有算法,明显地降低了计算复杂度。     

OFDM中基于信道变化载波分配算法

OFDM系统利用用户的多样性,根据信道状态对系统中的子载波资源进行动态的分配,有效的提高了系统的容量。最大化系统容量的子载波分配算法,忽略了用户之间的公平性。使某些信道状态不好的用户由于没有被分配子载波,不能进行数据的传送。针对这一问题提出一种新的子载波的分配方法,在有效保证系统容量的前提下,通过确保每个用户分配到的子载波数目,兼顾了用户之间资源分配的公平性。     

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。     

多用户OFDM系统中子载波比特分配算法

针对多用户OFDM系统中的功率优化问题,提出了一种新的子载波、比特分配算法。利用匈牙利算法对子载波进行初始分配,然后根据信道的状态信息为每个子载波动态地分配比特,最后对分配的结果作进一步调整,直到发射总功率不再减小为止。仿真结果表明,调整后的结果比原有方法有所改善,在满足传输速率和误码率要求的条件下,有效地降低了系统发射总功率。     

组播OFDM系统中基于子载波成对调整的功率分配算法

 研究了在总功率的约束下,组播OFDM系统中最大化组播速率的功率分配问题. 首先引入贪婪算法求解该问题以降低复杂度,但贪婪算法只执行预设的固定次数分配后即停止,其截止条件与功率分配过程中的状态无关,无法有效地提高系统性能;进而提出了两种基于子载波成对调整的功率分配算法,在初始功率分配的基础上选择子载波对交换功率,将功率重新分配给能够使组播速率提高得最多的子载波,并只在无法进一步提高组播速率时才停止调整. 研究和仿真结果表明,所提出的两种调整算法能够有效地提高组播速率,性能接近根据凸函数优化方法求得的最优解,且显著降低了算法的复杂度.     

多用户OFDM系统的次最优分配算法

本文提出了一种多用户OFDM系统中次最优的自适应载波、比特和能量分配算法。此算法利用各子载波的瞬时特性,在保证各个用户服务质量(QoS)的前提下,通过合理地分配子载波并调整各个子载波调制等级,达到降低总发射功率的目的。该算法相对于最优算法具有简单、公平、高效的特点。仿真实验表明,该算法的性能接近最优算法。     

一种多用户MIMO/OFDM下行链路保障QoS的自适应传输机制

在用户QoS参数限制下,该文提出一种在多用户MIMO/OFDM下行链路使系统总速率最大的资源分配机制。基站应用空分多址接入,使得每个子载波可支持多个用户,应用线性预编码方法抵消用户间的干扰,提出保障QoS的自适应功率、比特分配方案。该文并提出两种可应用到实际系统的低复杂度的比特加载和比特去除算法,仿真结果表明,该两种方法性能可非常接近最优遍历算法。     

OFDM自适应子载波功率分配算法

利用误比特率优化的自适应子载波功率分配算法,对发射功率进行合理分配,能够有效地提高正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的频谱效率,但对各子载波采用正交幅度调制(QAM)的OFDM系统,该算法的求解却相当困难。本文研究了一种次优的功率分配算法,利用误差函数(Q函数)的近似值对其进行逼近,从而有效降低了求解难度。通过MATLAB仿真验证了次优分配算法优异的误比特率性能,仿真结果表明,该逼近算法能够很好地解决最优功率分配算法的复杂度问题。     

基于公平性的多用户OFDM系统自适应功率分配松弛算法

提出了两种多用户OFDM系统下行链路的自适应功率分配算法.通过进一步放松不同用户之间数据速率比例性要求,提出的新算法提高了功率使用效率.实验仿真表明:在降低计算复杂度的同时,大大提高了系统容量,并且也近似满足了不同用户之间数据速率比例性要求.     

Joint Subcarrier and Power Allocation in Channel-Aware Queue-Aware Scheduling for Multiuser OFDM

In an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) downlink scenario, we propose joint subcarrier and power allocation for channel-aware queue-aware scheduling while allowing multiple users to share a single OFDM symbol. Our approach is to combine subcarrier and power allocation by optimizing a user's power allocation immediately after the user has been allocated a subcarrier. Simulation results show that joint subcarrier and power allocation yields a significant performance improvement compared to other existing schemes which perform subcarrier allocation with a fixed (uniform) power allocation assumption. Joint subcarrier and power allocation is also extended to band-wise allocation of subcarriers in order to help reduce signaling overhead in time varying channels. We examine the trade-off between increasing the sub-band size and the corresponding degradation in system performance for different values of the channel multipath delay spread.     

一种多用户天线组选择辅助的MIMO-OFDM新型子载波分配算法

提出了一种适应多用户MIMO-OFDM下行传输的新型子载波分配算法.该算法根据各个用户的信道特征,将空间维多用户天线组选择手段引入频率维的子载波组分配算法中,从而在不明显降低系统整体性能的前提下大大降低发射端计算复杂度,使之更适用于实时信道传输环境.仿真结果表明,该算法在计算复杂度大幅减小的情况下仍能保证系统性能无明显损失.     

Cooperative Subcarrier Allocation and Power Allocation in the Downlink of an Amplify-and-Forward OFDM Relaying System

The increasing use of relays in wireless communication systems is a driving force to explore innovative techniques that can improve the quality of service as well as enhance the coverage in wireless systems. In this article, we propose a two-step approach for subcarrier allocation and power allocation in the downlink of an OFDM-based amplify-and forward relaying system. In the first step, the total power is allocated to mobile users and relays based on the optimum power ratio derived for the single-relay system. In the second step, subcarriers are assigned to the users based on cooperative subcarrier allocation algorithms. Compared to the non-cooperative algorithm with flat power allocation, the total throughput is shown to improve by applying the two-step cooperative subcarrier allocation and power allocation algorithms.     

频率选择性衰落信道中多用户OFDM系统的自适应分配算法

本文提出一种适用于多径频率选择性衰落信道中多用户OFDM系统的自适应分配算法.算法根据信道瞬时估计值,自适应地为多用户分配子信道和传输比特数,在给定误比特率的条件下,使系统总的发送功率达到最小.作者根据时分复用的基本思想,提出多用户最佳子信道和比特分配算法,导出系统最小发送功率的下限,并在此基础上,进一步提出次佳自适应分配算法.数值模拟表明:次佳算法所需的发送功率比下限值高约1dB;与等比特分配方案相比自适应分配算法可节省功率约3-4dB;与静态信道分配方案相比,自适应分配算法可节省功率6-8dB.