基于中继协作的无线体域网能效性能分析

从考察中继协作技术对无线体域网能效性能影响出发,比较分析了典型的无线体域网用户间直接传输、单中继协作、多中继协作3种传输方式下的中断概率,以及基于中断概率约束的最小功率消耗问题.进一步分析启动和接收功率消耗、服务质量、中继位置等主要参数对系统能效的影响,从而实现无线体域网中不同用户按具体业务需求选择合适传输方式.     

采用注水因子辅助搜索的能效优先子载波功率联合优化算法

针对认知无线网络中以频带利用率为目标进行资源分配网络能效低的问题,提出了一种采用注水因子辅助搜索的能效优先子载波功率联合优化(EE-WFAS)算法。首先,以最大化认知用户总能效作为优化目标,考虑在认知用户发射功率控制、主用户干扰功率限制和认知用户最低信息传输速率限制等多个约束条件下,构造最优化函数;然后,通过能效优先子载波分配与注水因子辅助搜索(WFAS)的功率分配求解优化函数,即根据认知用户的信道增益和能效进行子载波分配;最后,对拉格朗日乘子运用二分查找法结合WFAS进行以能效为目标的功率分配。EE-WFAS优化算法可以在认知用户信息传输速率限制条件下保证系统总能效。仿真结果表明:与子载波功率平均分配算法相比,EE-WFAS优化算法的能效提高了约1.2kbit/J。     

OFDMA中继网络上行链路资源分配算法设计

针对放大-转发OFDMA中继网络上行链路,考虑具有不同QoS要求的异构业务场景,在用户与中继独立功率约束条件下,提出一种子载波对匹配分配与功率分配算法,以实现在满足非弹性用户速率需求前提下,最大化弹性用户和速率的目标.为降低算法计算复杂度,将原混合二进制整数规划问题分解为子载波对匹配分配,非弹性用户与中继、弹性用户与中继联合功率分配三个子问题,从而实现计算复杂度从指数级别到线性的下降.仿真结果显示,所提方案能够满足非弹性用户的速率需求,且弹性用户的和速率容量明显高于等功率分配原则和未进行子载波匹配下的资源分配算法.     

基于单载波超宽带的高速异构无线体域网

随着老龄化社会的临近,无线个人医疗网络被认为是解决医疗资源短缺与老龄化人口增多矛盾的关键,因而无线体域网日益受到关注。传统的无线体域网面向低速率的传感器需求,无法满足多个传感器同时监测需要的不同速率和低功耗要求。该文以超宽带技术为基础构建无线体域网。通过采用ZIGBEE技术与超宽带技术相结合,该网络能够满足多节点、低功耗、低延时、高速的要求。分析和实测结果表明:该无线体域网能够满足10个节点以上同时使用,传输延迟小于100ms,单节点功耗小于10mW。     

非对称全双工双向中继系统能效研究

研究了频率非选择性瑞利衰落信道中,具有不对称业务特性的全双工双向中继系统能效问题,其中两个源节点在不同信息发送速率情况下,借助全双工中继节点进行消息的互通。基于解码转发中继策略,在瑞利衰落信道环境下,将能效优化问题转化为一个递进式两阶段优化子问题:首先固定传输时间,优化各个传输节点的发射功率;再对传输时间进行优化,从而给出能效优化问题的闭式解。基于此解,提出一种最小化系统总发射功率的节点功率控制和传输时间分配的联合实现算法,并通过数值仿真实验验证了所提算法的有效性。仿真结果表明:在源节点具有不对称业务情况下,所提算法具有能效性能优势,并随着业务不对称度的提高,能效性能优势越加显著,在强不对称业务情形下,比“仅发射功率控制”算法可节约60 dB总发射功率。     

协同认知网络中功率分配与协同节点选择

针对认知无线网络中次级用户通信性能优化问题,以最大化次级用户的传输速率为目标,研究引入协同通信的认知网络中协同节点选择和发送功率分配问题.通过引入中断概率增量因子,简化主用户接收机中断容量损失受限的约束条件,同时依据目标函数的不同将问题分解,对形成的原优化问题进行了有效求解.仿真结果表明,文中算法实现了最优的功率分配和协同节点选择,在保护主用户通信业务的前提下,有效地提升了次级用户的传输速率.     

WMSNs中粒子群优化的多径流量分配路由算法

针对无线多媒体传感器网络(WMSNs)节点能耗问题,提出了一种基于粒子群优化的多路径自适应流量分配路由MATDR-PSO算法。通过建立能效优化模型,将最小能耗和能耗均衡2个特性转化为多目标优化问题;利用粒子群优化算法动态分配多路径上各条链路流量来实现网络的能效优化。仿真实验表明:MATDR-PSO算法能够在降低全网节点消耗总能量的同时保证能耗的均衡特性,显著提高了网络的生命周期。     

大规模MIMO系统能效优化算法研究综述

随着移动用户数与高速数据业务应用的快速增长,满足下一代网络更高频效和能效需求的大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术成为5G的研究热点。天线数目的增加,导致大规模MIMO系统的能耗也将急剧增加。优化大规模MIMO系统能效以实现绿色通信成为5G资源管理的一项重要研究课题。针对该问题,对大规模MIMO能效优化算法进行了综述与展望。介绍了大规模MIMO系统能效模型,综述了大规模MIMO系统能效优化算法研究现状,包括基于天线选择的能效优化、基于功率分配的能效优化、频效和能效的折中和多参数联合优化能效;探讨了学术界在大规模MIMO系统能效优化算法上的重要研究成果;总结了当前研究中存在的主要问题,展望了大规模MIMO系统能效优化未来的研究趋势。     

多点波束宽带卫星系统波束间功率优化分配算法

为满足多点波束宽带卫星系统各波束不同的业务需求,提高星上功率利用率,对多点波束卫星的功率分配进行优化。在充分考虑卫星下行链路信道条件的不同及各波束最小容量需求的基础上,以服务公平性和容量最大化为目标进行建模,提出了一种波束间功率优化分配算法OIBPA(optimized inter-beam power allocation),并采用凸优化理论对该优化算法进行分析。通过仿真分析,该算法与传统的功率分配算法相比,在考虑信道条件的基础上提高了卫星的功率利用效率,降低了计算复杂度,且可以根据业务优先级进行灵活地调整,适用于多点波束宽带卫星系统。     

DF多跳协作系统中基于最大系统容量的功率分配优化算法

针对多协作节点参与的多跳协作通信系统,以最大化系统容量为目标,在总发射功率受限的条件下提出一种译码转发(DF)模式下的功率分配优化算法,基于这种算法得到了最大化系统容量的功率分配最优解.仿真时采用BPSK调制.仿真结果表明,提出的算法和基于最小化中断概率优化算法、平均功率分配算法及直接传输相比误码率明显下降.     

能量平衡与QoS保障的无线传感器网络机会路由

针对无线传感器网络应用中存在大量不可靠通信链路,很难实现能效优化与QoS保障,提出一种能量平衡与QoS保障的机会路由协议EQGOR,并结合机会转发特征建立了传输效率、转发时延、转发能效与节点剩余能量模型.提出了一种基于多目标粒子群的自适应转发集优化算法,该算法兼顾能量与QoS需求,能实现QoS保障并最大化网络生存时间....     

基于指向性换能器水声传感器网络功率控制算法

为了实现环境友好的通信,提高信道空间复用率进而提高网络吞吐量,提出了一种采用指向性换能器的水声传感器网络功率控制算法.设计支持指向性的邻节点发现过程,使节点获取信道信息,以归一化系统容量最大化及对邻近节点的干扰最小化为目标建立效用函数.以海洋生物发声影响阈值为限定条件,通过求解最大化效用函数的最优解对节点进行功率控制.该算法既能缓解隐藏终端和暴露终端问题,又能避免干扰海洋生物.仿真结果表明:相比于全向通信,对于不同的换能器波束宽度,本算法可使网络的能耗降低,吞吐量提高2~3倍,端到端延时降低20%~30%.     

基于WSN的联合信道分配和功率控制抗干扰算法的研究

当前在研究WSN多径路由时,由于受到WSN的节点能量限制,故将网络能效的提高和使用期限的增加成为了研究关键点。提出了一种WSN联合信道分配和功率控制抗干扰算法,设计的算法可以用较小的能量消耗达到信道分配,同时将数据在算法中的传输将信号丢失率降到最小。在信道分配阶段和功率控制阶段的双重抗干扰能力下,表现为良好的抗干扰效果为单独的信道分配和功率控制。     

密集小区多载波系统中基于业务排队的能效优化

密集小区技术是满足未来高容量、高能效蜂窝通信的关键技术之一。在密集小区场景下,虽然单个基站的能耗降低了,但是由于基站总数大幅度增多,蜂窝网络的总能耗还是会随业务的增多而提高。基于用户业务排队的用户分配、频谱分配和功率分配可以有效地提升系统性能。该文研究在多载波正交信道下,基于用户业务排队进行用户调度、载波分配、功率分配来降低系统长时间的总能耗,同时保证用户业务传输的需求。通过利用Lyapunov优化理论,把问题转化成一个混合整数规划问题,并给出了多载波正交信道下的用户调度、载波分配、功率分配的算法。仿真结果验证了该算法能够降低系统能耗,同时与以优化系统和速率为目标的算法具有一致的系统和速率。     

基于Dinkelbach算法的优化混合网络用户关联策略研究

在5G网络中,使用混合网络,引入一些低功率节点,提出基于TDMA系统的联合优化用户关联和功率控制的能效优化方案,通过优化用户关联和功率控制来提高网络能效。以系统能效最大化为目标,限制基站最大关联用户数,设计出用户关联算法。利用Dinkelbach算法优化功率控制,获得系统最大能效,并对提出的交替优化算法进行仿真验证。     

基于预留带宽门限和传输等级的带宽分配算法

针对异构无线网络融合环境下多业务传输资源分配问题,提出一种基于预留带宽门限和业务传输等级自适应的分布式带宽分配算法.根据移动终端多宿主传输特性和异构网络分布式资源管理模型,通过构建传输业务的网络效用函数,在传输等级Qo S需求和业务容量约束条件下,将其建模成凸优化问题;根据用户业务请求接入变化,自适应的调整预留带宽门限和业务传输等级,采用动态优化的迭代算法求得最优带宽分配矩阵.仿真结果显示,所提算法在保证网络低的通信开销和满足Qo S需求基础上,达到最大化网络的效用函数和降低业务呼叫阻塞概率的效果.     

基于功率配置和关联管理的WLAN能耗优化算法

为实现WLAN节能并保证网络性能,研究并提出了一种基于功率配置和关联管理的WLAN能耗优化算法.首先,采用细粒度的能耗模型来定义AP功率,并利用整数线性规划(ILP)对能耗优化问题进行形式化描述,即通过调度射频接口的活跃/休眠状态,配置AP的信号发射功率,以及管理AP与用户的关联关系,在保证用户带宽需求的前提下,降低网络能耗.然后,提出一种高效的启发式算法,以迭代的方式选择开启的AP及功率级,并确定所关联的用户.在每次迭代中,以最大化能效的策略进行AP及其功率级的选择.实验结果表明,该算法能有效实现WLAN节能,并具有较高的运行效率,能够适用于大规模的WLAN.     

基于协作频谱感知和干扰约束的认知异构网络

针对异构无线网络的空闲信道检测准确率及网络吞吐量的优化问题,提出一种基于协作频谱感知和干扰约束的认知异构网络.首先,所提出的认知异构网络系统模型采用多个中心次用户(Center Secondary Users,CSU)节点协助其他节点进行频谱感知,并引入了能量检测阈值,在提高空闲信道检测准确率的同时节省检测能耗.接着,采用最大化数据速率的联合优化方程,在干扰功率的限制约束下为节点分配最佳的发射功率,降低干扰程度并优化网络吞吐量.实验仿真结果表明,相比较基于集群的协作频谱感知分配策略算法和基于QoS约束的能量感知竞争功率分配算法,该算法的网络吞吐量分别提升了3.4%和1.5%,平均频谱利用率分别提高了9.3%和7.4%.     

中继OFDMA系统的自适应资源分配策略

将中继OFDMA系统的资源分配问题建模成一个在每个接入节点功率受限,以及满足每个用户最小速率要求的条件下,最大化系统容量的数学模型,提出了一种基于对偶分解的资源分配算法,将该问题分解成若干个关于各个子载波的子问题进行求解,从而有效地降低了计算的复杂度.通过对各子问题的求解,可以获得最优的中继节点的选择方案以及功率、子载波的分配方案.仿真结果表明,该算法能够在保障不同用户速率需求的前提下,有效地提高系统的容量.     

GPON中面向多等级服务的动态带宽分配算法

为了实现吉比特无源光网络(GPON)带宽分配的公平性,降低网络的传输延时,提高带宽利用率,研究了GPON系统传输汇聚层的帧结构及动态带宽分配的实现方法,提出了一种新的动态带宽分配(DBA)算法———面向多等级服务的动态带宽分配算法.基本原理是根据业务的优先级以及各种业务对带宽的需求,在PON层和ONU层分别进行带宽的合理分配.理论分析和仿真试验证明,这种算法可以提高网络的吞吐量,满足各种业务的时延要求,并且对不同用户和不同等级的业务都具有很好的公平性.