OFDMA系统中资源分配方案的研究

OFDMA是一种多址接入技术,针对MIMO—OFDMA下行链路系统,提出了一种具有较低复杂度的资源分配方案,文章讨论基站通过向每个用户分配子载波和功率以使整个用户数据速率达到最大,使系统的总功率,误比特牢和用户数据率达到均衡。以往的资源分配方法多是非线性方法,需要多次检测,我们提出一种不需多;欠检测的资源分配算法,该方法不对子信道的信噪比进行限制,有较低的复杂度,并且有较高的用户数据速率。     

比例速率约束下OFDMA系统近似最优的资源分配算法

中继协作OFDMA系统以及非中继OFDMA系统,在比例速率公平性约束下的无线资源分配问题,是含非线性等式约束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。该文分别基于这两种系统在速率公平性约束下的等价优化模型,提出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。该文算法的复杂度与系统载波数目成线性关系;仿真结果表明,算法的性能极好地逼近最优分配方案性能。     

OFDMA系统跨层资源分配算法

OFDM具有高频谱利用率和抗多径衰落的优点,已被公认为第三代移动通信系统长期演进标准以及第四代移动通信系统的核心技术。OFDMA是基于OFDM的一种多用户接入技术,在OFDMA系统中,各用户在不同的子载波上同时传输数据。主要研究了OFDMA系统中的跨层资源分配算法。详细分析了保证速率比例公平的非实时业务跨层资源分配算法,仿真结果说明该算法能够较好地保证用户之间的公平性,并能够获得较大的系统吞吐量和较小的业务延时。     

多小区OFDMA系统的分布式资源分配方案

该文研究了多小区OFDMA系统中下行链路的资源分配问题,主要考虑同信道干扰和频率选择性衰落对资源分配的影响,提出一种基于基站的分布式分配方案,同时考虑用户的服务质量要求(QoS)及公平性,完成子载波和功率的联合分配。算法只要求基站间简单的子载波使用计数的信息交换,不会给系统带来很大的信令负载。仿真表明,通过调整参数,该算法可以取得不同性能间的折衷。     

基于博弈论的多小区OFDMA系统资源分配

立足于限制条件下实现多小区OFDMA系统容量最大或总传输功率最小的优化问题,比较分析了近年来提出的多种基于博弈论的资源分配算法。分析了纳什均衡点存在和唯一的条件,通过引入定价机制或虚拟裁判机制,使得到的解收敛于纳什均衡点。最后,探讨了联合中继节点或MIMO技术的多小区OFDMA系统资源分配算法,该算法能有效提高频谱效率,将成为未来研究的热点。     

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中继网络基于效用的资源分配

研究半双工正交频分复用（OFDMA）中继网络的资源分配。解决动态子信道分配,自适应功率分配,传输策略选择和中继选择的联合优化问题。为了公平利用中继用户的资源,把中继用户所能帮助的最大子信道数和每个子信道的功率设为常量。在此基础上,提出贪婪算法以最大化总效用。当算法每次分配资源时,把资源分配给潜在效用增长最大的用户。仿真结果表明所提算法与固定的资源分配策略相比,能更高效地利用资源,并且改善了用户间的公平性。     

一种基于仲裁的上行OFDMA资源分配算法

对于下行OFDMA系统,为了获取最大的吞吐量,将载波分配给信道增益最好的用户是最优的分配方式,功率分配则服从注水分布。对于上行OFDMA系统,由于用户所存在的分布式功率限制,使得下行所采用的分配策略并不适用于上行。将上行OFDMA资源分配问题描述为具有资源使用竞争的情形,竞争造成了冲突,而冲突就需要有效的方式来进行裁决。着重分析了用户功率限制下的载波冲突仲裁策略,提出了一种基于仲裁的上行OFDMA资源分配算法。仿真结果表明,该算法能够以较低的复杂度获得较优的吞吐量性能。     

一种基于比例公平的多跳OFDMA系统资源分配算法

为解决多跳OFDMA系统的资源分配问题,本文提出一种基于比例公平的资源分配算法,该算法将一个联合优化的问题分解为两个步骤,首先在等功率分配的条件下求出最优的子载波分配以及中继节点选择方案,然后再根据注水定理进行功率分配,以提高系统的性能.仿真结果表明,该算法能够在保障不同用户间公平性的条件下,有效地提高系统的容量.     

OFDMA Femtocell网络中混合接入方式下的资源分配策略

Femtocell(飞小区)能够有效加强室内覆盖和系统容量。混合接入(hybrid access)方式可以兼顾授权用户和非授权用户的业务体验。针对下行混合接入方式下的正交频分复用接入(OFDMA) Femtocell网络,该文提出带权重的比例公平(WPF)调度算法,为不同类型的用户提供不同的调度权重。该文提出两种算法确定用户的调度权重,一种是自适应权重的比例公平算法,实时调整调度权重;另一种是静态权重的比例公平算法,基于WPF调度的渐近性分析得到静态最优调度权重。仿真结果表明该文提出的两种算法均能在授权用户和非授权用户间合理分配资源,保证不同用户的速率需求。     

Fairness based resource allocation for uplink OFDMA systems

This article investigates two fairness criteria with regard to adaptive resource allocation for uplink orthogonal frequency division multiple access （OFDMA） systems. Nash bargaining solution （NBS） fairness and proportional fairness （PF） are two suitable candidates for fairness consideration, and both can provide attractive trade-offs between total throughput and each user＇s capacity. Utilizing Karush-Kuhn- Tucker （KKT） condition and iterative method, two effective algorithms are designed, to achieve NBS fairness and proportional fairness, respectively. Simulation results show that the proposed resource allocation algorithms achieve good tradeoff between the overall rate and fairness, with little performance loss from the total capacity.     

Downlink resource allocation strategies for OFDMA based mobile WiMAX

This article addresses downlink resource allocation strategies in Mobile WiMAX based on IEEE802.16e standard, using Orthogonal Frequency Division Access (OFDMA). We consider Mobile WiMAX resource allocation strategies for allocating higher layer data to the basic resource allocation units (slots) of OFDMA frames. Then, we introduce two simple allocation methods: Adaptive Slot Allocation (ASA) and Reservation-Based Slot Allocation (RSA). Both approaches consider a fair resource allocation among different types of service flows (SFs) by considering their QoS characteristics and their channel qualities. The ultimate objective of the proposed approaches is to maximize the capacity of the system subject to the quality of service (QoS) constraints for each type of (SFs) in terms of data rate and Bit Error Rate (BER).     

Asymmetric radio resource allocation scheme for OFDMA wireless networks with collaborative relays

This work addresses the radio resource allocation problem for cooperative relay assisted OFDMA wireless network. The relays adopt the decode-and-forward protocol and can cooperatively assist the transmission from source to destination. Recent works on the subject have mainly considered symmetric source-to-relay and relay-to-destination resource allocations, which limits the achievable gains through relaying. In this paper we consider the problem of asymmetric radio resource allocation, where the objective is to maximize the system throughput of the source-to-destination link under various constraints. In particular, we consider optimization of the set of cooperative relays and link asymmetries together with subcarrier and power allocation. We derive theoretical expressions for the solutions and illustrate them through simulations. The results show clear additional performance gains through asymmetric cooperative scheme compared to the other recently proposed resource allocation schemes.     

组播/单播OFDMA系统中资源分配算法研究

本文研究了组播/单播OFDMA系统中的无线资源分配,为了在满足组播速率需求的条件下最大化单播用户的总速率的优化目标,提出两种资源分配算法.分别采用代价函数和适度度量作为依据为组播用户选择子载波,剩余资源按照最大吞吐量准则分配给单播用户.仿真表明,两种算法均能够满足组播速率需求,且获得的单播用户的总速率接近理论最大值.     

OFDMA系统中基于多目标优化的无线资源分配算法

本文提出了OFDMA系统中基于多目标优化的无线资源分配算法.针对不同业务的QoS要求,建立多目标优化模型,并提出一种多业务分级分配算法通过确定优先级、引入合适的参数获得次优解.仿真结果表明,该算法不但能够保证不同业务的QoS要求,而且能够兼顾相同业务的用户之间的公平性.     

Efficient optimal and suboptimal radio resource allocation in OFDMA system

A fast optimal algorithm for solving radio resource allocation (RRA) problems in orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems is proposed based on branch- and-bound (BnB) approach. The proposed algorithm offers the same performance as that achieved by some other existing optimal algorithms but with much reduced average computational complexity. As an effort in providing trade-off between performance and computational complexity, two suboptimal algorithms are also developed. Simulation results are shown to compare the performance and complexity of the proposed suboptimal algorithms with several existing algorithms.     

大规模MIMO OFDMA下行系统能效资源分配算法

针对大规模多输入多输出（MIMO）正交频分多址(OFDMA)下行移动通信系统,提出了一种基于能效最优的资源分配算法。所提算法在采用迫零(ZF)预编码的情况下,以最大化系统能效的下界为准则,同时考虑每个用户的最低速率要求,通过调整带宽分配、功率分配和基站天线数分配来优化能效函数。首先根据优化条件提出了一种迭代算法确定每个用户的带宽分配,然后利用分数规划的性质并采用凸优化方法,通过联合调整基站端的发射天线数和用户的发射功率来优化能效函数。仿真结果表明,所提算法在较少迭代次数的同时能够取得较好的系统能效性能和吞吐量性能。     

Joint power allocation and multi-relay selection scheme based on system outage probability

An amplify-and-forward （AF） based multi-relay network is studied. In order to minimize the system outage probability with a required transmission rate, a joint power allocation （PA） and multi-relay selection scheme is proposed under both total and individual power constraints （TIPC）. In the proposed scheme, the idea of ordering is adopted to avoid exhaustive search without losing much system performance. Besides the channel quantity, the ordering algorithm proposed in this article also takes relays＇ maximal output ability into consideration, which is usually ignored in traditional relay ordering algorithms. In addition, simple power reallocation method is provided to avoid repetitive PA operation during the process of searching all possible relay subsets. By Adopting the idea of ordering and using the proposed power reallocation method lead to remarkable decrease of the computation complexity, making the scheme easier and more feasible to implement in practical communication scenarios. Simulations show that the proposed multi-relay selection scheme provides similar performance compared to the optimal scheme with optimal PA and exhaustive search （OPAES） but with much lower complexity.     

基于博弈论的OFDMA系统多小区功率协调分配算法

提出了一种用于正交频分多址(OFDMA)通信系统下行链路的多小区功率协调分配算法,协调相邻小区在同频子信道上的发送功率,抑制小区间干扰,提高信道容量.将博弈论引入到多小区功率分配中,给出基于定价的多小区非合作功率分配博弈模型,并分析了该博弈的纳什均衡解的存在性和惟一性,给出了该模型的分布式求解算法.通过仿真分别给出了单小区场景与多小区场景下算法性能,讨论了定价因子对系统性能的影响.仿真结果表明,提出的多小区功率协调分配算法可以充分利用无线资源,提高系统吞吐量,降低平均发送功率.