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。     

多播OFDM系统中基于QoS保证的资源分配研究

分析多播OFDM系统中的资源分配问题,最优的功率子载波分配是NP-hard问题,为此提出三种次优分配算法:算法1对单播情况下的分配方案进行扩展,在初始分配后进行子载波调整,复杂度较高;算法2在等功率的假定条件下进行子载波分配,复杂度最低;算法3首先利用算法2进行子载波分配,然后通过注水进行功率分配,以提高系统性能.分析和仿真证明,所提算法是有效的,且其复杂度低,特别是算法2和算法3,非常适合于实际系统实现.     

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.     

多通道STAR-IRS辅助的NOMA系统用户分组方案研究

同时透射和反射的智能反射面（Simultaneously Transmitting and Reflecting Intelligent Reflecting Surface, STAR-IRS）被视为第六代移动通信的革新性技术。文中研究了STAR-IRS辅助的上行非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA）系统中用户与子信道配对问题,通过对用户合理分组与相移矩阵优化使得系统和速率最大。首先,根据系统和速率表达式,提出了一种低复杂度的用户分组方案,通过最大化级联信道增益,解决用户初始分组和解码顺序问题;其次,在满足每个用户传输速率的约束下,为了进一步提升系统和速率,交替优化相移矩阵和分组方案。仿真结果表明,与其他基准方案相比,文中提出的用户与子信道配对方案可以有效提高系统的和速率性能。     

中继OFDMA系统的自适应资源分配策略研究

为解决中继OFDMA系统的资源分配问题,本文提出一种基于对偶分解的资源分配算法,该算法能够将一个复杂的问题分解成若干个子问题进行求解,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的速率需求的条件下,有效地提高系统的容量。     

OFDMA中继系统资源分配算法研究

为了公平且有效地在OFDMA中继系统下行链路进行资源分配,文章提出了基于效用函数的资源分配算法,并根据凸优化问题的对偶分解理论,提出了一种分布式求解算法,得到了相关问题的全局最优解.理论分析和数值仿真结果表明,文章提出的资源分配算法具有较低的系统复杂度,可以使系统效用函数最大,从而在保证用户公平性的前提下,使系统的和速率容量最大.     

CR OFDM系统中具有QoS要求的自适应资源分配算法

为了使CR OFDM系统能满足认知用户的QoS要求,针对系统中认知用户和授权用户间的互干扰影响,提出了一种具有QoS要求的自适应资源分配算法——ARAQ算法。算法中通过进行满足QoS要求的资源分配实现了容纳更多的认知用户,通过进行剩余子载波资源的再分配,进一步提高了频谱利用率。仿真结果表明:ARAQ算法比贪婪算法能容纳更多的认知用户数,同时频谱利用率很接近贪婪算法的频谱利用率且具有较低的算法复杂度。     

能量有效的多小区OFDMA下行链路资源分配算法

为了实现多小区正交频分多址(OFDMA)下行链路资源动态分配,采用非合作博弈给出多小区OFDMA子信道分配和功率分配的联合博弈模型,各小区以最大化能量效率为目标实现资源动态分配.由于最优子信道和功率联合分配是NP-hard问题,为了求解联合博弈问题,首先,将其分解为子信道分配和功率分配2个子问题,然后,采用干扰信道增益比最小准则实现子信道分配,在此基础上,利用非合作博弈实现功率分配.理论分析显示:该博弈模型可表达为潜在博弈,从而保证了非合作博弈收敛于纳什均衡解.仿真结果表明:算法性能良好,虽然一定程度上降低了传输速率,但获得了较高的能量效率,实现了能量效率和传输速率折中.     

正交频分多址接入系统中接收能耗优化的二维时频资源分配算法

正交频分多址接入系统资源分配的结果会直接影响资源分配效率以及各个接收站点的能耗.系统中的多用户系统资源分配问题在一定的标准(例如IEEE 802.16标准)约束下可证明为一个NP完全问题.以IEEE802.16标准为例,由一定的分配准则定义的一种启发式算法(能耗优化的低边数分配算法)可以对资源分配问题进行近似求解.仿真结果表明,和文献中典型的启发式算法相比,该算法可以获得较高的资源分配效率以及较低的接收站点能耗.     

基于用户行为模型的TVOS资源分配算法

现有的智能电视操作系统(TVOS)资源分配多依赖于操作系统本身对任务的资源分配方案,而系统对任务的调度是尽力而为(best-effort)的,以最大化系统的吞吐量为目的,这种资源调度分配方案在实时或多媒体应用系统存在不能保障应用的服务质量(QoS).为此,在研究TVOS用户行为模型的基础上,量化了用户对应用的偏好,并结合应用QoS模型提出了两种资源分配算法RA_DP和RA_PLSH.实验结果表明,基于动态规划的RA_DP算法能够求出问题的最优解,可作为算法间比较的参考,但算法时间复杂度很高;基于资源定价的局部搜索启发式RA_PLSH算法可在短时间内求出问题的近似最优解,与其他启发式算法相比更适合于智能电视资源的实时分配.     

一种OFDMA上行系统公平资源分配算法

为了提高无线网络吞吐量并兼顾用户之间的公平性,该文针对正交频分多址接入(OFDMA)系统的上行链路提出了一种比例公平的自适应资源分配算法。该算法考虑了上行系统中用户功率的离散分布特性,以最大化用户速率的对数和为优化目标。首先通过理论分析给出了上行比例公平资源分配的最优解形式,然后提出了一种兼顾效率和公平的上行OFDMA系统子载波和功率联合分配算法。仿真结果表明:相比传统的上行资源分配算法,该算法能够取得吞吐量和公平性之间的良好折中。     

多小区OFDMA系统中低开销的基站协作资源分配算法

基站协作是多小区正交频分多址接入(OFDMA)系统中降低共信道干扰的有效手段。为了降低收集各小区信息所需的开销,提出一种新的基站协作资源分配算法。算法由各基站计算本小区的业务负荷及所有子信道对本小区的价值,并发送至中心节点。根据这两类信息,资源首先由中心节点分配至各小区,再由各基站分配至用户。该算法的开销仅约为现有方法的2/U(U为协作小区的总用户数)。与无基站协作的方法相比,该算法仍可获得30%以上的用户容量或吞吐量增益。结果表明:本算法兼具实用性和有效性,有望应用于新一代移动通信系统。     

认知中继网络中的OFDMA资源分配算法

基于下垫式的认知无线电场景,针对基于放大转发协作中继的多用户正交频分多址接入认知网络,讨论了在干扰温度约束条件下,使认知用户总传输速率得到最大化的资源分配问题,提出了一种最优的功率分配算法和次优的等功率分配算法.将这两种功率分配算法分别与传统的相等子信道预分配方案和文中采用的最优子信道预分配方案相结合,仿真结果表明,所...     

基于OFDM的认知无线网络中最小代价增量资源分配算法

认知无线电是解决频谱资源紧张,提高频谱利用率的有效方式之一。在保护授权用户不受过度干扰的前提下,为了充分利用基于OFDM的认知无线网络频谱资源,在分别考虑频谱检测可靠性和互干扰对资源分配影响的基础上,构建了一个联合功率控制和子载波分配的最优化目标。考虑算法实际可行性,提出了3个次优的基于最小资源代价增量的算法,即最小功率代价增量算法、最小干扰代价增量算法以及最小功率干扰加权和代价增量算法。数值仿真表明,相比于现有的静态等功率资源分配,所提算法的吞吐量性能均有明显提升,其中,最小功率干扰加权和代价增量算法整体性能最好。     

基于OFDMA的无人机群通信链路资源分配算法研究

针对基于OFDMA的无人机群通信链路资源分配中系统容量与用户公平度之间的矛盾,提出了一种新的资源分配算法。该算法主要由子载波分配和功率分配两部分组成。该算法在子载波分配过程中,每个子载波等功率分配,通过设置公平度门限确保在最大化系统容量时兼顾用户公平度;在用户功率分配过程中,采用基于灰狼算法的功率寻优策略,通过全局搜索实现用户间的功率分配。仿真结果表明,文中提出基于灰狼算法的功率分配方法具有较好的稳健性与寻优能力,即使在用户数较多的情况下,仍然能够在最大化系统容量的同时具有较高的用户公平度,并且还可通过设置公平度门限的大小,灵活地调整系统容量与用户公平度之间的关系。     

基于服务质量的动态资源分配算法

在网络虚拟化过程中,当前大多数物理资源分配算法,主要考虑了资源利用率和网络收益,而忽略了虚拟网络请求的服务质量,从而在不同用户之间造成不公平。针对该问题,提出基于服务质量的动态资源分配算法。该算法在空闲时频资源非连续情况下,只有当虚拟网络请求的生命周期足够长,满足重分配影响因子情况下,才优先为资源量小的虚拟网络请求重分配物理资源;在空闲时频资源连续情况下,综合考虑优先级、时间容忍和网络收益因素影响,为虚拟网络请求分配相适应的物理资源。仿真结果表明,该算法相对于传统基于生命周期的动态资源分配算法和贪婪动态分配,在实现物理资源高效利用的前提下,不但保障了虚拟网络请求的服务质量,而且降低了该算法的运行时间。     

基于异构业务QoS的滤波器组CR跨层资源分配算法

滤波器组多载波(FBMC)技术比正交频分复用(OFDM)带外泄露小,频谱利用率高。提出基于异构业务QoS的FBMC认知无线电(CR)跨层资源分配算法。针对CR网络中的异构场景,在干扰约束和总功率约束条件下构建代价函数进行资源分配,首先对实时用户实施跨层资源分配,将媒体介入控制层的时延约束转化为物理层的传输速率约束,然后对非实时用户按照比例公平原则分配剩余资源。实验结果表明,该算法保证了请求实时业务的用户数据包的平均时延门限不超过最大时延门限,同时实现了非实时用户间资源的比例公平分配。     

IRS辅助WPCN用户公平性与系统吞吐量优化方案

为了解决无线供电网（wireless powered communication network,WPCN）中用户公平性不足与系统灵活性差的问题,提出一种基于智能反射面（intelligent reflecting surface,IRS）的优化方案。该方案直接将公平指数（fairness index,FI）和系统吞吐量加权相加作为优化目标,建立了用户公平性与系统吞吐量的联合优化问题。由于所建立的优化问题是非凸问题,因此,将优化问题拆分为时隙长度和IRS反射系数优化子问题,然后交替求解。针对时隙长度优化子问题,使用逐次凸逼近（successive convex approximation,SCA）算法求解;针对IRS反射系数优化子问题,使用闭式解、SCA和半定松弛（semi definite relaxation,SDR）算法求解。仿真结果表明,所提方案在用户公平性和系统灵活性方面优于其他方案。     

引入预留机制的多小区OFDMA系统资源分配方案

高速移动会加剧用户在小区间的频繁切换.如果用户突发切换到邻小区,会由于在多小区资源分配中没有考虑到为该用户预留资源导致资源不足,从而拒绝该用户或者小区内其他业务用户接入,这极大地影响了移动用户的业务体验.为了解决上述问题,在多小区正交频分多址接入(OFDMA)系统资源分配时,引入了移动资源预留,提出了相应的无线资源分配框架.该框架根据用户移动模型得到移动预留信息,然后根据移动预留信息、干扰信息、用户的QoS需求为各基站分配和预留资源.避免小区间频繁切换给恶化时延敏感业务的业务体验,同时协调小区间资源块的分配,有效避免干扰,最大化系统吞吐率.仿真结果表明,该方案相比于仅考虑干扰的多小区资源分配方案在损失较少吞吐率的同时,能够更好地提高移动用户的业务体验.