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。     

认知无线电下行链路中的OFDMA资源分配算法

摘 要： 本文提出一种适用于下行认知无线电系统的正交频分多址接入资源分配算法,在总发射功率、误比特率和对授权用户的干扰受限的条件下最大化系统信息传输速率.本算法分两步实现：首先通过比较各认知用户在各子载波上单位信号发送条件下接收信号的信干噪比实现子载波分配;然后利用凸优化理论求解非负实数域内的比特数和功率值的最优解,并将其调整为符合实际系统需要的比特数和功率值,实现比特和功率分配.仿真结果表明,相比传统的基于频谱空洞的资源分配算法,本算法可以提供显著的系统信息传输速率增益.     

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。     

认知无线电系统中基于OFDM的一种资源分配方案

文章在已知主用户干扰门限的基础上,对认知用户的子载波和功率进行合理分配;阐述了使认知用户系统容量达到最大的最优功率分配算法,给出了易于实现的次优算法,并与传统功率分配算法进行比较。仿真结果表明,在给出不同干扰门限的条件下,认知用户采用最优算法比传统算法获得的发射功率要高,并且次优算法的性能接近最优算法。     

改进的多用户OFDM系统子载波和比特分配算法

针对多用户正交频分复用（OFDM）系统资源分配问题,提出了一种改进的基于边缘自适应（MA）准则的子载波和比特分配算法。在采用比例公平准则为每个用户分配子载波集合基础上,以用户速率最大者-最小者（Max-Min）子载波交换为原则进行子载波调整,使用户功率递减同时兼顾用户的公平性;通过对信道状态信息进行判断,利用贪婪算法将用户子载波分配的比特取整,以实现系统功率最小化。实验结果表明,本文提出的改进次优算法的计算复杂度较传统分步算法稍高,但仍远低于最优算法,其系统性能得以提升,且接近最优算法。     

OFDM两跳中继网中的子载波配对和功率分配算法

主要针对OFDM解码转发中继系统中资源分配问题进行了研究。考虑到联合子载波配对和功率分配属于混合整形规划的问题,很难求解,因此,本文提出一种次优的资源分配方法。利用等效的系统模型,在总功率限制的条件下,以最大化系统吞吐量为目标。首先利用匈牙利算法进行子载波配对,然后运用注水算法进行功率分配。仿真结果表明,所提的子载波配对方法能有效提高系统吞吐量,并通过功率分配进一步提高了系统的吞吐量。     

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.     

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。     

多带OFDM-UWB动态子载波分配算法

超宽带系统的传输功率谱密度是严格限制的,发射功率是超宽带系统的主要性能指标之一.为了最小化系统总发射功率,论文在给定用户速率和误比特率限制的前提下提出了一种新的功率最小化的自适应子载波分配算法.该算法采用次优算法,通过基于差值的子载波选择、子载波比特分配和相同比特子载波分配优化三个完整的动态分配,有效避免了衰落严重的子...     

存在信道反馈延迟时Turbo-BLAST系统的自适应功率分配算法

该文针对信道反馈有延迟的Turbo-BLAST系统,以误比特率(Bit Error Rate, BER)为优化目标,提出次优和最优两种自适应功率分配算法。通过系统建模和性能分析,推导出系统瞬时信噪比(Signal Noise Ratio, SNR)的条件概率密度函数,利用数学变换得到信道反馈有延迟时系统BER的表达式。发送端在总功率约束条件下,分别采用拉格朗日极值法和牛顿迭代法求解功率分配矩阵的次优解与最优解。接收端采用基于迫零(Zero Forcing, ZF)准则的软干扰抵消算法进行迭代检测。仿真结果表明,和等功率分配相比,采用该文所提两种算法均可改善系统的BER性能。最优功率分配算法以增加计算复杂度为代价更好地改善了系统的BER性能,而接收端的迭代检测可进一步改善系统性能。     

A sub-optimal joint subcarrier and power allocation algorithm for multiuser OFDM

This paper investigates subcarrier and power allocation in multiuser OFDM. The aim is to maximize the overall rate while achieving proportional fairness amongst users under a total power constraint. Achieving the optimal solution is computationally demanding thereby necessitating the use of sub-optimal techniques. Existing sub-optimal techniques either use fixed power allocation and perform only subcarrier allocation or handle subcarrier and power allocation separately. In this paper, we propose an algorithm that performs joint subcarrier and power allocation. Simulation results are shown to compare the performance of the proposed algorithm with that of existing algorithms.     

MIMO-OFDM系统中的比特和功率联合分配算法

针对MIMO-OFDM系统,该文首先提出一种实用的最优比特和功率联合分配算法;其次为简化实现,设计了一种简化的等功率自适应调制选择算法。仿真表明,提出的联合分配算法不但可以获得最优的性能,而且具有较低的复杂度。简化的次优等功率分配算法极大地降低了算法复杂度,而性能只略低于最优等功率分配算法。     

放大转发OFDM协同中继系统多业务资源分配机制

提出了点到点多载波协同中继系统多业务资源分配框架,并给出了一种最优化自适应功率、载波和比特分配算法;为了降低算法复杂度,又提出了一种次优搜索算法,该算法依据信道特性,在满足业务QoS基础上使业务占用资源最小.仿真结果表明:提出的最优算法在保障多媒体业务QoS的基础上能够有效改善频谱效率,对比于传统算法有1～2bit/(s·Hz)的性能提升;而提出的次优搜索能够取得接近最优算法的性能(差别在0.6 bit/(s·Hz)左右),并且实现复杂度由指数级别降至线性.     

Downlink Power Allocation for Multi-Class Wireless Systems

In this paper we consider a power allocation problem in multi-class wireless systems. We focus on the downlink of the system. Each mobile has a utility function that characterizes its degree of satisfaction for the received service. The objective is to obtain a power allocation that maximizes the total system utility. Typically, natural utility functions for each mobile are nonconcave. Hence, we cannot use existing convex optimization techniques to derive a global optimal solution. We develop a simple (distributed) algorithm to obtain a power allocation that is asymptotically optimal in the number of mobiles. The algorithm is based on dynamic pricing and consists of two stages. At the mobile selection stage, the base station selects mobiles to which power is allocated. At the power allocation stage, the base station allocates power to the selected mobiles. We provide numerical results that illustrate the performance of our scheme. In particular, we show that our algorithm results in system performance that is close to the performance of a global optimal solution in most cases.     

面向能效的低轨卫星联合跳波束调度和功率分配算法

该文针对低轨(LEO)卫星载荷容量受限且功率资源稀缺的问题,面向搭载跳波束(BH)天线的低轨卫星通信系统,提出一种联合跳波束调度和功率分配机制,在满足用户服务质量需求的前提下降低卫星通信载荷功耗,提高卫星通信系统能效。首先建立时延受限下联合考虑波束调度和功率分配的卫星功耗最小化模型。针对网络拓扑的时变特性,基于李雅普诺夫优化方法,将原多时隙优化问题转化为单时隙优化问题,然后采用交替优化的方法获得单时隙问题的次优解。其中,证明波束调度子问题是凸问题,同时通过逐次凸近似和对数变换将功率分配子问题转为凸问题,并提出相应算法获得子问题最优解。仿真结果表明,提出的策略在保证用户平均时延要求的同时,降低了低轨卫星系统平均功耗,并且可通过调整控制参数实现时延和功耗的动态平衡。     

基于多用户MIMO-OFDM系统的子信道和功率分配算法

在多用户MIMO-OFDM系统中，当总功率受限时，为了使整个系统的数据传输速率最大．已有的最优算法的计算十分复杂，这里采用了一种次最优算法。在发射端，基于已知信道状态信息。应用奇异值分解将MIMO信道转化为并行的子信道，并将表征信道增益的信道特征值用于子信道自适应调制优化设计中。在自适应过程中．用到了子信道和功率联合分配算法。仿真结果表明，这种算法能使系统的性能明显提高。     

基于网络编码的双向多中继系统中断概率分析

网络编码在双向多中继系统中已经得到了广泛地研究,并有效地提高了双向多中继系统的吞吐量。首先本文导出了在译码转发方式时,独立正交信道和多接入信道下基于网络编码的双向多中继系统平均中断概率表达式。Monte Carlo仿真和理论分析非常吻合,验证了理论分析的正确性。之后分析了系统平均中断性能在不同信噪比和不同中继节点个数等多种情形下与功率分配因子的关系,揭示了功率分配因子与系统总功率和中继节点数量之间的内在关系。仿真结果表明,双向多中继系统采用网络编码进行传输时,在独立正交信道下和多接入信道下的功率分配因子取值在区间 内能够获得最优的系统中断概率性能,并且多接入信道下的系统中断性能要好于独立正交信道。      

认知OFDM无线电系统中分布式资源分配

本文针对多用户的OFDM认知无线电系统,提出了一种适合于混合业务的分布式资源分配新算法。该算法以最大化系统容量为目标,将资源分配问题建模为非凸优化问题,并通过拉格朗日对偶理论将原问题分解为若干个独立的子问题,通过对子问题的求解可以获得最优的子载波分配和功率分配。同时,根据认知用户业务分组中不同的业务类型授予其不同的权重因子,确保资源分配结果能够满足各认知用户的QoS。仿真结果表明,该算法不仅提高了系统容量,而且还保证了资源分配的公平性和用户的QoS,且算法复杂度不高     

Joint linear precoder and power allocation design for uplink MIMO systems with limited feedback

In this article, the authors consider joint design of a linear precoder and power allocation for uplink multiuser multiple input multiple output (MIMO) communication systems with limited feedback to improve the bit error rate (BER) performance for all users. Precoder selection from the codebook set is directly based on the exact BER performance, instead of other suboptimal criteria, to achieve the optimal precoder matrix, but closed-form expressions may not exist in the view of power allocation based directly on the BER criterion. From this perspective, the authors propose the joint transmitter optimization algorithm for the consideration ofprecoder design, with total power constraint for asymptotic MBER (AMBER) criterion. In this AMBER criterion, a closed-form solution has been derived for power allocation with an optimal precoder. The simulation results show that the proposed joint design algorithm can achieve a much better performance than precoding with uniform power allocation and only consideration of power allocation.     

Outage analysis of the hybrid free-space optical and radio-frequency channel

We study the hybrid free-space optical (FSO) and radio-frequency (RF) channel from an information theoretic perspective. Since both links operate at vastly different carrier frequencies, we model the hybrid channel as a pair of parallel channels. Moreover, since the FSO channel signals at a higher rate than the RF channel, we incorporate this key feature in the parallel channel model. Both channels experience fading due to scintillation, which is slow compared to typical signalling rates. Under this framework, we study the fundamental limits of the hybrid channel. In particular, we analyse the outage probability in the large signal-to-noise ratio (SNR) regime, and obtain the outage diversity or SNR exponent of the hybrid system. First we consider the case when only the receiver has perfect channel state information (CSIR case), and obtain the exponents for general scintillation distributions. These exponents relate key system design parameters to the asymptotic outage performance and illustrate the benefits of using hybrid systems with respect to independent FSO or RF links. We next consider the case when perfect CSI is known at both the receiver and transmitter, and derive the optimal power allocation strategy that minimises the outage probability subject to peak and average power constraints. The optimal solution involves non-convex optimisation, which is intractable in practical systems. We therefore propose a suboptimal algorithm that achieves significant power savings (on the order of tens of dBs) over uniform power allocation. We show that the suboptimal algorithm has the same diversity as the optimal power allocation strategy.