基于覆盖率要求的自适应多播传输机制研究

为给用户提供良好的业务体验的需求,以保证目标覆盖率和最大化系统吞吐量为目标,在分析传统一阶多播和协作多播两种方式优缺点的基础上,提出了一种自适应多播传输机制.该机制能够根据当前小区中用户数目自适应地在一阶多播和两阶协作多播之间转换,当用户数目大于给定最小用户数目阈值时采用两阶协作多播方式,反之,采用传统一阶多播方式.仿真结果表明,所提出的机制不仅解决了传统一阶多播中用户信道条件差异性造成的系统性能受限问题,同时也有效避免了当用户数目较少时协作多播性能反而差的现象.     

NOMA系统在下行链路中的功率分配

为了满足非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统下行链路的一个多用户集群中不同用户的业务需求,提出了具有用户服务质量(quality of service,QoS)保证与最大最小(max-min)公平性准则的功率分配算法。针对不同用户需求,制定了在基站发射总功率与用户满足的最低速率要求约束下的max-min公平准则的优化问题模型,并利用二分法与Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件对复杂的非凸问题进行求解。仿真结果表明,该功率分配算法既保证了用户的QoS要求又满足了用户的公平性准则,并且NOMA系统的吞吐量相较于传统多址接入系统的吞吐量有较大的提升。     

无线传感网中虚拟V-BLAST发射能量分配研究

针对无线传感器网络能量受限的问题,提出一种适用于无线传感网的虚拟V-BLAST系统,并研究使各个传感器节点信号误码率最小的功率分配算法.提出了基于Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件的最优功率分配方案和基于等信干噪比(SINR)的次优功率分配方案.仿真结果表明,采用发射功率分配的虚拟V-BLAST系统比传统等功率分配V-BLAST系统传输质量有了很大的提高,在相同误码率要求下,可以减少发射功率,延长网络寿命.     

一种基于二分图匹配模型的多播寻呼机制

针对多播业务中,无线网络如何在带宽和时延受限的情况下,实现对于多个处于空闲状态的移动用户的跟踪定位问题,提出了一种有效的基于二分图匹配模型的多播寻呼机制.其主要思想是首先通过利用信息论中熵的概念对移动用户的位置不确定性进行分析,为了减少位置更新开销,采用LZ78压缩算法实现位置更新和位置概率预测.然后多播寻呼系统为减少寻呼开销和时延,在每个寻呼周期内为所有移动用户分配的寻呼小区驻留概率之和最大,且满足带宽限制和用户公平性.针对该目标,基于二分图匹配的多播寻呼算法BMPS构建二分图模型,将位置概率转化为权值,通过动态修改权值,获取二分图最大权完美匹配,实现用户与寻呼小区之间的最优分配方案.仿真实验结果表明,基于二分图匹配的多播寻呼算法能够有效实现寻呼开销和时延的总体性能优化,且减少了用户冲突对寻呼性能影响.     

802.11ax系统中基于OFDMA调度接入的公平性资源分配算法

针对802.11ax系统中基于正交频分多址接入(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)调度接入的上行多用户传输链路, 提出了基于能量效率的公平性子信道匹配和功率分配算法。根据基于能量效率的上行链路模型, 提出资源块(resource unit, RU)数量确定算法和独立子信道匹配与功率分配算法; 进而针对独立分配中频谱利用不足和功率分配不合理的问题, 提出改进的联合子信道和功率迭代分配算法, 通过应用广义分式规划, 改写约束条件并在目标函数中加入惩罚项来松弛整型变量, 进一步用序列凸规划(sequential convex programming, SCP)来求解。仿真结果表明, 通过独立和联合迭代分配功率和子信道, 系统中用户的能量效率相对原有算法得到提升的同时兼顾了用户间的公平性。     

基于SC-FDMA的可调公平度动态子载波分配算法

高速无线数据传输利用自适应的资源分配方式以对抗无线传输环境的不利影响。基于单载波频分复用系统提出一种最大平均容量动态子载波分配算法,并在此算法基础上引入公平系数,提出一种公平度可调的动态子载波分配算法,以实现系统分配公平性与总容量性能之间的权衡。仿真结果表明,最大平均容量算法在显著降低算法复杂度的同时,能获得与贪婪算法相近的系统总容量及误码率性能。可调公平度算法通过调整公平系数,能在较大范围内调整信道资源分配的公平度,满足不同传输质量需求,且不增加算法复杂度。     

OFDM认知无线电系统中的自适应资源分配新算法

认知无线电能通过提高频谱资源利用率,来解决无线频谱资源紧缺的问题,正交频分复用(OFDM)被认为是能与认知系统完美结合的技术。提出了一种基于OFDM认知系统的动态资源分配算法。该算法从最大化次用户的总传输比特速率出发,在次用户总的发送功率限制和主用户的干扰门限限制下,基于构建的新的代价函数,运用改进的匈牙利算法进行子信道分配,然后根据次用户的需求,进行自适应比特和功率分配。仿真结果表明,该算法可以有效利用不同主用户频带间的频谱空穴,使次用户系统的吞吐量最大,同时保证各个主用户受到的干扰总量低于各自的干扰门限。     

多跳中继系统中子载波与功率的分配

以多跳中继网络中的资源分配为研究对象,提出了一种用于两跳中继系统下行传输的子载波与功率分配算法,目标是在总功率一定的条件下使得系统的吞吐量最大.该算法包括三个步骤:首先分配第二跳链路上的子载波,之后进行子载波配对,最后进行功率分配.在功率分配中基于运算复杂度不同提出了最优化功率分配(OPA)与平均功率分配(EPA).仿真结果表明,最优化功率分配的性能要优于平均功率分配,并且当第一跳链路与第二跳链路的信道质量相差不多时进行子载波配对可以有效提高系统性能,此外该算法能够获得多用户分集增益.     

CWNs中机会协作传输策略及其差错性能分析

在主用户和感知用户共存的认知无线网(cognitive wireless networks, CWNs)中,针对如何在保证主用户有效传输的同时满足感知用户无线业务通信要求的问题,提出了一种基于频谱感知的机会协作传输策略。在瑞利衰落信道下对所提方案进行理论分析,给出了协作传输与非协作传输策略下平均误比特率的解析表达式,理论分析和仿真结果表明,相对于传统非协作传输而言,机会协作传输策略的差错性能得到明显改善。     

SC-FDMA系统中继波束赋形与用户功率分配算法

针对协作单载波频分多址（single-carrier frequency-division multiple access, SC-FDMA)系统提出了一种信干噪比约束下的中继波束赋形和用户功率分配联合优化算法。该算法能使得基站端输出信干噪比满足给定约束条件的同时最小化中继节点和用户节点的发射功率。该文通过利用矩阵分析中的瑞利商理论以及交替优化理论,分析并推导得出了最优的中继节点波束赋形和用户功率分配算法。仿真结果及分析表明,该文提出的中继波束赋形和用户功率分配〖JP3〗算法与采用正交频分复用系统下的算法相比能有效地节省中继和用户节点的发射功率。此外,为了降低算法复杂度以及所需反馈开销,该文还给出了用户端等功率分配的方法以及在此基础上的中继波束赋形算法。     

Resource allocation with minimum transmit power in multicast OFDM systems

To minimize the total transmit power for multicast service in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) downlink system, resource allocation algorithms that adaptively allocate subcarriers and bits are proposed. The proposed algorithms select users with good channel conditions for each subcarrier to reduce the transmit power, while guaranteeing each user’s instantaneous minimum rate requirement. The resource allocation problem is first formulated as an integer programming (IP) problem, and then, a full search algorithm that achieves an optimal solution is presented. To reduce the computation load, a suboptimal algorithm is proposed. This suboptimal algorithm decouples the joint resource allocation problem by separating subcarrier and bit allocation. Greedy-like algorithms are employed in both procedures. Simulation results illustrate that the proposed algorithms can significantly reduce the transmit power compared with the conventional multicast approach and the performance of the suboptimal algorithm is close to the optimum.     

Resource allocation for cooperative diversity systems based on quadrature modulation

To improve the error performance and the resource utilization of cooperative systems, the optimum resource allocation, i.e., power allocation and partner choice, for an adaptive decode-and-forward (DF) cooperative diversity system based on quadrature modulation is investigated. The closed-form expression of the bit error rate (BER) system performance is derived and an optimal power allocation (OPA) algorithm is proposed to optimize the power allocation between the local and relayed signals under the minimum BER criterion. Based on the OPA algorithm, a partner choice strategy is proposed to determine the partner locations specified by various cooperation gains. Simulation results show that the proposed resource optimization algorithms are superior to the unoptimized algorithms by significantly reducing the BER and improving the cooperative gain, which is useful to simplify the practical partner choice process.     

基于公平度和惩罚函数的OFDMA自适应资源分配

针对基于速率自适应准则的正交频分多址自适应资源分配中系统容量和用户公平度的问题,提出了一种采用子载波分配和功率分配两步来解决该问题的新方案。该方案主要通过基于公平度的子载波分配算法和基于惩罚函数的功率分配算法来实现。在子载波分配算法中,当满足公平度约束时就提高系统的容量,否则就提升用户的公平度。而子载波分配后,并不能较好地兼顾系统容量和用户公平度。所以,在功率分配算法中,又基于惩罚函数提出了一种新的功率寻优策略,并且该策略利用基于模拟退火思想的改进人工蜂群算法来实现系统容量和用户公平度的折中。仿真结果表明所提出的方案不仅可以有效地提升系统容量,同时也可以实现给定的公平度约束,进而证明所提方案的有效性。     

超密集网络中基于聚类的资源分配方案

超密集网络(ultra-dense network, UDN)中,毫微微基站(femto-cell base station, FBS)的密集和随机部署会导致严重的小区间干扰。为了减轻干扰、保障用户服务质量(quality of service, QoS),提出了一种UDN中基于聚类的资源分配方案。首先,设计了一种基于加权密度的改进K-means聚类算法,将FBS动态划分为不同的簇。然后,以最大化UDN系统吞吐量为目标提出了一种两阶段时频资源分配方案:第一阶段,每个聚类内使用贪婪算法执行时频资源块的分配;第二阶段,利用资源补偿分配算法分配剩余的资源块,在考虑用户公平性的同时保证用户QoS。仿真结果表明,本文提出的资源分配方案能够有效提升系统吞吐量,同时保证用户QoS和公平性。     

异构组播网络中效用最大化的速率控制算法

针对单播和多速率组播共存网络中资源最优分配问题，本文以用户效用最大化为目标，考虑组播异构性，将单播和组播任务纳入统一的凸规划模型研究，并应用惩罚函数法推导出一种启发式速率控制算法。仿真结果表明该算法能保证单播与多速率组播公平共享网络资源，算法选择不同的效用函数可使资源分配满足不同的公平性准则，资源利用获得不同的效率。     

单播与多速率组播共存网络中的公平资源分配

以最大化网络用户效用值为目标,考虑组播接收者的异构性,将单播和组播任务纳入统一的凸规划模型研究,并应用惩罚函数法推导出一种启发式速率控制算法。该算法在IP网络中分布式实现时,路由器使用RED算法标记报文,反馈拥塞信息;用户端提取拥塞信息计算最优速率,并作相应更新。通过选择合适的算法参数及效用函数,单播与组播将依据比例公平性准则共享网络资源。仿真结果验证了该算法的有效性。另外,还分析了多速率组播分层实现时,不同的带宽离散化密度对资源分配公平性的影响。     

基于时间反演的上行NOMA系统能效优化算法

为了解决上行非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)系统在多径环境下传输效率较低问题, 提出了一种基于时间反演(time reversal, TR)的上行NOMA网络资源分配算法。首先, 利用TR技术独特的空时聚焦特性, 增大信号的接收强度。其次, 考虑用户最小传输速率约束和用户最大发射功率约束, 建立了系统能效最大化资源分配模型。然后, 利用分式规划理论和连续凸近似方法, 将所提出的非凸优化问题转化为凸优化问题, 并利用拉格朗日对偶理论求得全局最优解。仿真结果表明, 相较于传统算法, 所提出的算法具有较好的能效。     

基于用户QoS的MIMO/OFDM系统资源分配研究

在多用户、多天线环境下的正交频分复用(OFDM)系统中,提出一个低复杂度的自适应资源分配方案。包括自适应子载波分配、功率分配以及波束成型等。目的就是在保障各用户的服务质量要求(QoS)(即包括传输速率和比特误码率(BER)要求)的同时,最小化总的发射功率。利用随机矩阵和排序统计的理论知识,进行详细的性能分析。理论分析和仿真试验都表明,该方案可以有效地保障用户的QoS,并提高系统的整体性能。最后,仿真结果也验证了理论分析的正确性。     

基于反馈信道状态信息的水声自适应OFDMA

在时变水声信道中, 为了提高自适应正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)在时延反馈信道状态信息(channel state information, CSI)条件下的资源分配性能, 提出多节点反馈CSI的时隙复用接入方法, 降低反馈时延; 提出载波时-频相关系数和载波时-频均值两种反馈CSI表征参数, 通过实验数据分析了两种反馈CSI参数及其对水声自适应OFDMA性能的影响; 提出多节点公平的自适应载波、比特、功率联合分配算法, 在最大功率和节点吞吐量约束条件下最小化系统误比特率。仿真和湖上实验数据的结果显示, 所构建的水声自适应OFDMA系统在多种反馈CSI条件下误比特率均低于交织载波分配, 表明其在实际的水声信道应用中具有良好性能。