基于OFDM的双层Femtocell网络中子信道、速率和功率的最优分配

Femtocell(毫微微小区)基站通过以极低的功率对室内进行"点"覆盖,降低了宏小区基站的传输功率要求和业务负荷量,使得整个系统的功率效率得以提高.研究了双层Femtocell网络中,考虑到宏小区和毫微微小区之间、不同毫微微小区之间所存在的同频干扰,在满足宏小区用户传输性能不受影响的前提下,对毫微微小区用户的子信道、速率和功率进行联合优化分配的方法,以使其加权速率和最大.针对问题的非凸性,提出了基于拉格朗日对偶方法的最优子信道、速率和功率分配算法,并从经济学的角度予以解释.最后,通过仿真验证了此算法可以有效地求解此问题,并且证明了该系统相对于宏小区和毫微微小区使用不同频率集的系统可以很大程度地提高系统性能,与此同时也提高了频谱利用率.     

双层异构网络下多用户干扰对齐算法

针对多个毫微微蜂窝网络与宏蜂窝网络共存的网络环境,基于干扰对齐技术,提出了一种双层预编码方案,首先定义宏蜂窝网络对毫微微蜂窝网络造成的干扰为跨层干扰,毫微微蜂窝网络之间的干扰为同层干扰,分别对毫微微蜂窝用户和宏蜂窝用户进行预编码,宏蜂窝用户的预编码使得跨层干扰最小,使之可比拟于背景噪声,毫微微蜂窝用户的预编码与毫微微蜂窝基站的后置编码进行迭代,以最小均方误差(MMSE)准则输出,仿真结果表明所提算法使得毫微微蜂窝网络的吞吐量相较于单层MMSE算法在信噪比为0~30 d B区间内平均提高了3 bps/Hz.     

异构网络中软频率复用场景下的干扰管理

将软频率复用(SFR)引入到由毫微微小区和宏小区组成的双层异构网络中,提出基于软频率复用的小区间干扰协调(ICIC)方案.先根据SFR方法对宏小区进行频率资源分配,然后使毫微微小区用户使用宏小区用户未占用的频率资源.仿真结果表明:该方案能有效地解决宏小区和毫微微小区间的同频干扰问题.     

基于博弈论的协作超宽带系统资源分配算法

为使多用户协作超宽带系统的资源分配算法能在有效利用系统资源的同时满足用户的服务质量QoS(Quality of Service)公平性需求,在纳什议价解方法和凸优化理论基础上,将合作博弈论方法用于协作多频带超宽带系统的资源优化分配中。提出以最大化系统净效用为目标,以用户的QoS需求为公平性指标的协作超宽带系统协作伙伴选择算法和自适应功率分配算法。通过仿真与最大化系统速率（max-rate）和最大化最小用户速率(max min) 公平性算法作比较,证明了该资源分配方法在最大化系统速率和用户QoS公平性两方面有很好的折衷,适于超宽带系统。     

基于博弈论的OFDMA系统多小区资源分配算法

对于蜂窝正交频分多址(OFDMA)系统,相邻小区间的同频干扰是影响系统性能提升的重要因素。该文提出了一种用于OFDMA系统上行链路的多小区资源分配算法。该算法基于博弈论,各用户在速率要求限制下以最小化发射功率为目标,在各小区独立进行信道分配的前提下,用户通过基站反馈获得当前的信道分配方案及博弈状态(同频干扰水平),以此为基础进行发射功率分配,实现了一种分布式的资源分配算法。仿真结果表明,博弈算法可大大降低系统的发射功率,且优化信道分配下的博弈算法比固定信道分配下的博弈算法还可降低系统发射功率30%。同时,博弈算法的收敛速度较快,有利于实际实现。     

超密集异构网中基于配对理论的用户关联算法

超密集异构网络作为提升网络数据流量和用户速率的有效手段,成为5G关键技术中的一员。但超密集部署的小小区基站势必会导致系统总能耗的增加,以及用户接入公平性等问题。解决给定目标速率条件下基于能效优化的用户关联(也称为用户接入)问题。改进了原有的功耗优化模型,使之更准确地反映基站的实际发射功率和总功耗。在此基础上,利用拉格朗日对偶和二分法对关联过程中用户分配到的资源比例和基站为每个关联用户提供的发射功率进行优化和调节;同时结合配对理论,提出一种综合考虑能效和接入公平度的用户关联算法。性能仿真和对比结果表明,算法在保持良好的用户接入公平性的基础上有效提升了系统能效。     

单天线双层毫微微网络的下行中断性能研究

针对单天线双层毫微微小区系统下行中断性能进行研究,分别给出了宏小区和毫微微小区的下行中断性能的数学表达式,特别针对当层间或层内干扰信号的路径损耗指数α=4.0时,由于来自毫微微小区的聚合层间或层内干扰服从L(e)vy平稳分布,通过数学分析推导出了每层下行平均中断概率的闭式表达式.利用数值仿真揭示了不同参数对中断性能的影响,并证明了理论推导的正确性.     

全双工蜂窝网络中用户协作D2D通信的性能分析与优化

提出一种蜂窝网络中全双工蜂窝用户协作D2D(device to device)通信机制,全双工蜂窝用户采用功率域叠加支持上行传输和D2D通信并发,为无直传链路的D2D用户对协作中继;分析了系统的可达速率域,提出了一种基于最大-最小可达速率的功率分配算法。仿真分析表明,随着自干扰消除性能的提升,系统的可达速率域扩大,全双工协作D2D通信的可达速率域显著大于半双工协作D2D通信,且蜂窝上行链路和协作D2D链路间存在可达速率折中;功率分配算法能根据信道状态动态调整蜂窝用户的发射 率和功率分配因子,功率效率高,且随着最大发射功率的增加,蜂窝上行链路和协作D2D链路的可达速率趋同,能满足最大-最小准则,兼顾蜂窝上行链路和协作D2D链路间的公平性。     

基于QoS保证的协作OFDMA系统无线资源分配算法

现有基于中继协作的正交频分多址接入(orthogo-nal frequency division multiple access,OFDMA)系统的无线资源分配算法主要面向单一业务和用户需求。该文研究了基于服务质量(quality of service,QoS)保证和异质业务的协作OFDMA系统无线资源分配问题,建立了以最大化系统效用函数为目标的模型,联合了功率控制、载波分配和中继选择。对于具有指数阶复杂度的原混合整数规划问题,通过引入QoS价格因子,将其转化为一个凸优化问题,并且提出了一个基于双层对偶分解的资源分配算法。仿真结果表明:该方法能显著提高系统对异质业务的支持能力,并保证用户之间的公平性。     

基于非合作博弈论的CoMP系统功率分配算法

针对下行单用户多点协作传输系统(SU-CoMP)的资源分配问题,提出一种基于非合作博弈论的动态功率分配算法.首先协调不同用户在同频子信道上的发射功率,然后建立新定价机制下的功率分配博弈模型.在此基础上分析CoMP用户在其协作簇内功率分配时相互协作,推导该模型的求解算法,最后论证该算法纳什均衡解的存在性和唯一性.仿真结果表明,所提算法能提升边缘用户频谱利用率,减小功耗.     

高密集场景中家庭基站基于用户公平性的高能效资源管理分配方法

异构网络中,随着家庭基站的部署越来越密集,家庭基站之间的同层干扰和家庭基站与宏基站之间的跨层干扰严重阻碍了系统性能的进一步提升,提出一种基于用户公平性的高能效资源管理分配方法;利用半合作博弈实现家庭基站的资源分配。半合作博弈分为协作信道分配以及最优化功率分配。仿真结果表明,该优化方案不仅可以提高家庭基站及宏基站的吞吐量,还可以提高家庭用户之间的公平性。     

Optimal joint relay selection and resource allocation with QoS constraints in multiuser OFDM-based cellular networks

This paper investigates the relay selection and resource allocation problem in muhiuser orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based cooperative cellular networks,in which user nodes could relay information for each other using the decode-and-forward (DF) protocol to achieve spatial diversity gain.Specifically,the paper proposes an optimal joint relay selection and resource allocation (ORSRA) algorithm whose objective is to maximize system total achievable data rate with the constraints of each user' s individual quality of service (QoS) requirement and transmission power.Due to being a mixed binary integer programming (MBIP) problem,a novel two-level Lagrangian dual-primal decomposition and subgradient projection approach is proposed to not only select the appropriate cooperative relay nodes,but also allocate subcarries and power optimally.Simulation results demonstrate that our proposed scheme can efficiently enhance overall system data rate and guarantee each user's QoS requirement.Meanwhile,the fairness among users can be improved dramatically.     

OFDMA系统中支持混合业务的跨层资源分配算法

针对正交频分多址接入系统（OFDMA）下行链路资源分配问题,提出一种支持混合业务的跨层子载波-功率-比特联合分配算法.引入平均时延控制因子和丢包率控制因子作为时延敏感（DS）业务服务质量（平均时延和丢包率）的控制参数;每分配1个子载波后立即对该子载波所属用户进行一次最优的子载波功率和比特分配,该联合分配方案可最大化系统功率效率.仿真结果表明：该算法既可同时保证不同类型DS业务的服务质量,又可提高时延不敏感（NDS）业务的平均吞吐量并保证用户间的公平性.通过调整2个控制因子不仅能满足不同DS用户的服务质量要求,还可在DS用户服务质量和NDS用户的吞吐量间达到不同的折衷,以满足各种系统设计要求.     

VLC网络中兼顾QoS和公平性的协作子载波与功率分配算法

针对目前可见光通信(visible light communication,VLC)中干扰管理算法存在的问题,提出了一种兼顾服务质量(quality of service,QoS)和公平性的协作子载波和功率分配算法.将终端公平度与QoS的乘积作为优先级因子,每轮优先级因子最高的终端获得协作接入点(access poin...     

单用户OFDM系统中一种新的资源分配算法

针对自适应OFDM系统中满足用户QoS(这里主要指用户带宽及误码率这两个指标)要求的资源(比特功率)分配这一问题,提出了一种新的算法。该算法以每次比特分配时,使得每比特(一次可分配多比特信息)的功率代价最小为原则,获得了良好的性能。仿真结果表明:该算法在满足用户QoS要求的情况下,其发射总功率比现有的同类算法小,性能更佳。     

分层网络频谱资源分配方案

提出一种频谱资源分配方案,以提升分层毫微微小区网络的期望吞吐量.该方案为每层下行传输分配部分共享频谱资源,在单个用户期望吞吐量满足服务质量需求时,通过动态调整共享频谱资源分配比例,能够最大化网络期望吞吐量.为进一步获得每层下行传输的期望吞吐量,基于Nakagami-m衰落信道推导了每层用户下行接收信干噪比的累积分布函数.理论分析和仿真表明,该频谱资源分配方案能够有效提升网络期望吞吐量,但服务质量需求参数的增长限制了吞吐量的提升.     

基于中继OFDM系统的成比例公平分配算法

为了满足无线蜂窝小区内不同用户的业务需求,针对下行正交频分复用中继系统,提出一种基于成比例公平约束的资源分配方案,其主要包括基站与中继处的子载波和功率分配,并在子载波分配过程中提出2种算法.其中,严格的速率成比例公平算法以尽可能满足速率成比例公平为目标,将子载波优先分配给比例公平性最差的用户;松弛的子载波成比例公平算法将速率成比例松弛为子载波成比例,避免了信道较差的用户占用大量子载波.子载波分配结束后,根据子载波分配策略进行注水功率分配.仿真结果表明,2种算法均能够较好地满足成比例公平约束,且与传统无中继的资源分配算法相比,明显提高了系统吞吐量.     

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。