下行NOMA系统中最大化能量效率的功率分配方案

针对多簇且每个簇包含任意用户的下行非正交多址接入（NOMA）系统,提出了一种最大化系统能量效率的功率分配方案.首先推导了满足所有用户连续干扰消除需求的情况下,单个用户及单个簇所需的最低功率,建立最大化系统能量效率的用户间功率分配优化问题,然后采用二分法求解最大化单个簇内能量效率的功率分配优化问题,基于该结论将最大化系统能量效率的用户间功率分配优化问题转换为簇间功率分配优化问题,最后给出了一种迭代的簇间功率分配方案,并根据簇间功率分配的结果为单个用户分配功率.仿真结果表明,所提方案的系统能量效率高于相同场景中的已有方案.     

下行NOMA系统中公平的功率分配方案

已有的非正交多址接入(NOMA)系统中最大化公平性的功率分配方案没有考虑到用户的最低速率需求。针对此问题,该文提出了NOMA系统中公平地提高用户速率的功率分配方案。首先根据信道条件以及每个用户的最低速率需求计算每个簇所需的最低功率,然后以每个簇所需的最低功率以及所有簇所需的最低总功率作为约束条件,建立满足所有用户最低速率需求的情况下公平地提高每个用户速率的功率分配优化问题,最后通过多次调整部分簇的功率得到既满足用户最低速率需求又公平地提高用户速率的功率分配方案。仿真结果显示,用户的最低速率需求不同时,所提方案中用户提高的速率和中断概率均优于相同场景中已有的功率分配方案。     

UDN中基于JR-CoMP的分簇和资源分配方案

针对超密集网络（UDN）中的上行干扰问题,提出了一种基于多点协作联合接收（JR-CoMP）的分簇与资源分配方法.首先,将用户和基站进行单频段分簇,将同一小小区的多个边缘用户放在不同的用户簇中,将位于相邻小小区并且距离较近的边缘用户放在同一个用户簇中,根据中心用户到已有基站簇的干扰强度将其归簇;然后,对用户簇进行多重子频段分配,为包含同一个小小区用户的多个簇分配不同的子频段,并且尽量为每个用户簇多分配子频段;最后,以最大化系统总传输速率为目标,采用注水算法为每个用户分配功率.仿真结果显示,所提方案能显著提高频谱效率.     

多蜂窝系统下行多用户CoMP中一种次优的子载波和功率分配算法

针对传统的协作多点传输/接收(CoMP)系统中蜂窝中心用户和边缘用户在子载波分配过程中出现的分配不公平和未考虑可变功率因素的问题,提出了一种次优的旨在最大化扇区内所有用户吞吐量的子载波和功率分配算法.该算法将蜂窝边缘用户可使用的频率资源扩展到蜂窝所在的整个频段,同时蜂窝中心用户和边缘用户在整个频段上通过正比公平算法竞争最优的子载波资源,用以保证用户的公平性,然后根据最优化目标函数和得到的子载波分配算法,对小区内的所有用户进行最小速率和正比公平限制,利用拉格朗日乘子法计算出了分配给每个用户的功率.仿真结果显示,该算法可以显著提高所有用户的公平性和吞吐量.     

超密集网络中基于分簇的资源分配方案

为了缓解超密集网络中毫微微小区基站（FBS）间的同层干扰,提出一种基于干扰受限的分簇及资源分配（ILCRA）方案,该方案用一个预先设置的干扰门限来限制每个FBS簇内成员的数量。首先采用聚合成簇的思想对FBS进行分簇,每个FBS簇中干扰权值之和不能超过干扰门限,然后在每个FBS簇内采用穷举图着色算法依次对用户设备（UE）进行分簇;其次,在每个FBS簇内独立地分配资源,根据UE簇在每个子信道上的吞吐量依次为每个UE簇分配子信道;最后在每个FBS簇内采用注水算法为簇内用户分配功率。仿真结果显示,该方案有效地限制了FBS簇内成员的数量,提升了系统的吞吐量和频谱效率。     

多播系统中基于多用户分集的资源分配

针对无线多播系统中传输速率受限于多播组中最差用户信道容量的问题,提出一种组内资源分配算法.在考虑用户之间不同速率需求的前提下,对多播组内用户进行子载波分配和功率分配,来最大化多播系统归一化速率.子载波分配算法利用每个子载波上多播用户之间的多用户分集,将子载波分配给该子载波上性能较好的多个用户.功率分配算法采用基于梯度的功率分配方式对各子载波上所分配的功率做局部优化,进一步提高多播系统的传输速率.仿真结果表明,与传统多播组内资源分配方案相比,显著提升多播系统的归一化速率.     

超密集网络中一种改进的分簇及资源分配方案

为了减少超密集网络中小区间的干扰,提出了一种改进的分簇及资源分配方案.首先,根据小基站间的路径损耗程度构造损耗图,基于损耗图选出簇头并且分簇,将路径损耗之和较小的小基站放在一个簇中,每个簇中小基站的数量不超过子信道的数量;然后,根据簇内的用户在每个子信道上的信干噪比依次为每个簇的用户分配正交的子信道;最后,优化功率分配,以提高吞吐量.仿真结果显示,与相同场景中的已有方案相比,所提方案更加均匀地将小基站分布在每个簇中,并且显著提高了系统吞吐量.     

自适应小区间干扰协调技术

提出了一种基于势能博弈的自适应分布式功率分配算法,将带有惩罚因子的多小区子带容量作为效用函数,把一个全局优化的问题转化成一个多次迭代的局部优化问题,通过梯度投影准则动态地对每个资源块理性地分配功率,达到协调小区间干扰、提高系统容量和降低时间成本的目的.仿真结果证明,该算法有效地降低了系统容量损失,改善了小区边缘用户的吞吐量.     

用于多小区OFDM系统的分布式上行功率控制算法

为了协调小区间干扰,提高边缘用户性能,研究了OFDM系统多小区间的功率分配问题.基于非合作博弈理论,给出既可以保证每个用户信干比最小又考虑其他小区同信道干扰的效用函数.通过求解最大效用函数值,得到一种多小区分布式上行功率控制算法.该算法中每个小区只需本地信息就可以协调小区间干扰,实现了用户间公平性与频谱利用率的最佳折中.通过仿真分析,讨论了算法的参数选取,验证了算法的收敛性.仿真结果表明,与等功率分配相比,虽然吞吐量下降了17%,但是公平性提高了1.7倍.     

NOMA系统中最大化能量效率的功率分配

已有的上行非正交多址接入(NOMA)系统中最大化能量效率的功率分配方案的计算量有待降低,针对此问题,该文提出了上行NOMA系统中低复杂度的最大化系统能量效率的功率分配方案.首先,根据用户的最低速率需求计算每个用户所需的最低功率,以单个用户的最大发送功率和用户的最低速率需求作为约束条件,建立最大化能量效率的功率分配优化问...     

基于网络切片的高频谱效率无线资源管理

为满足差异化业务场景下不同类型用户的服务质量需求,构建了基于网络切片的无线资源分配模型.为获得最佳资源调度方案,将用户服务质量需求转化为无线资源需求,以系统总速率最大化为目标,构建网络资源管理和分配机理及其优化问题.该优化问题为混合整数非线性规划,直接求解复杂度较高,因此提出了基于拉格朗日对偶理论的解决方案,并给出求解算法.通过与比例公平算法和最大系统容量算法进行对比及仿真分析,证明了所提算法在牺牲了部分公平性的前提下提高了系统容量,并验证了所提算法的有效性.     

认知反向散射网络通信容量公平的资源优化

为保证认知反向散射通信网络中物联网节点通信容量的公平性,提出一种基于最大最小准则的资源分配方案. 在考虑物联网节点动态电路能耗模型与非线性能量收集模型的基础上,通过联合优化发射功率、反射及时间分配系数构建一个最大最小物联网节点通信容量的非凸多维资源分配问题. 首先,采用反证法、连续凸近似及辅助变量等方法将原问题转换为凸优化问题;然后提出一种迭代算法来求解转换问题. 仿真结果表明,所提的资源分配方案在提升物联网节点通信容量的同时保障了节点通信的公平性.     

Exploiting Spectral-Energy Efficiency Tradeoff with Fairness in Non-Orthogonal Multiple Access Systems

The spectral efficiency (SE) and energy efficiency (EE) tradeoff while ensuring rate fairness among users in non-orthogonal multiple access (NOMA) systems is investigated. In order to characterize the SE-EE tradeoff with rate fairness, a multi-objective optimization (MOO) problem is first formulated, where the rate fairness is represented with the α-fair utility function. Then, the MOO problem is converted into a single-objective optimization (SOO) problem by the weighted sum method. To solve the converted non-convex SOO problem, we apply sequential convex programming, which helps to propose a general power allocation algorithm to realize the SE-EE tradeoff with rate fairness. We prove the convergence of the proposed algorithm and the convergent solution satisfies the KKT conditions. Simulation results demonstrate the proposed power allocation algorithm can achieve various levels of rate fairness, and higher fairness results in degraded performance of SE-EE tradeoff. A pivotal conclusion is reached that NOMA systems significantly outperform orthogonal multiple access systems in terms of SE-EE tradeoff with the same level of rate fairness.     

认知无线电中的功率和频谱联合分配算法

在认知用户传输功率受限的情况下,分析了瑞利衰落模型下的认知用户效用及其优化过程,提出了基于注水线不断调整的认知用户功率分配及通信效用计算算法.将该算法应用到认知无线电频谱分配中,进而提出了一种基于信道二分法的认知无线电频谱分配机制,以此得到了不同优化模型下的用户效用.仿真表明,基于比例公平的优化模型在获得较高效用的同时...     

基于效用函数的CDMA系统下行联合功率速率分配

研究了码分多址(CDMA)系统中下行联合功率速率分配问题. 利用效用函数作为资源分配策略的优化目标,提出了双环结构的功率速率分配算法,即外环在保证用户公平性要求条件下动态调整传输速率;在外环控制速率分配的基础上,内环系统根据系统效用最大化原则分配功率;同时外环速率控制要受到内环功率分配结果的影响. 算法在保证不同用户间公平性的基础上,提高了系统资源利用率.     

比例公平保证的MIMO-OFDM系统能效资源分配

针对下行多输入多输出-正交频分复用( MIMO-OFDM)系统,提出了满足在总功率限制和用户比例公平性约束下,使系统能量效率最大化的资源分配算法。为了降低计算复杂度,提出了两步优化的次优子载波和功率分配算法。第1步由子载波共享和平坦衰落假设得到估计的能效发射功率,并采用等功率分配方法完成子载波分配;第2步在子载波分配基础上完成能效最优的功率分配。仿真结果表明,所提算法以较低的复杂度逼近最优算法的性能,并且在保证用户比例公平性的同时带来明显的能效提升。     

协作分簇多频带超宽带系统资源优化分配算法

为获得分集增益,减小算法复杂度,以簇作为最小资源分配粒度,将协作分集技术引入到分簇多频带超宽带系统中,提出改进的时频码（TFC：Time-Frequency Coded）模型。基于凸优化理论,提出在总功率受限情况下最大化系统容量的簇分配算法和功率分配二维递归算法。为降低算法复杂度,又进一步提出以用户对簇的相对需求度为判断的快速跨层资源优化分配算法。仿真表明,快速跨层资源优化分配算法可以在满足用户服务质量要求（QoS）的同时,在系统容量和用户之间公平性方面得到很好的折衷。