多用户OFDM双向中继权衡公平性和总速率资源优化

摘要： 在OFDM协作双向中继网络中,当多个用户对借助AF（amplify and forward）双向中继相互通信时,用 户对之间的公平性与系统总速率不能同时兼顾. 该文提出一种用户对速率成比例性公平,并与系统总速率折中的 次优资源分配策略. 该策略以最大化双向中继系统总速率为目标,在总功率及用户对的速率成比例约束下分两步 进行. 首先在每个子载波等功率假设条件下进行用户对速率成比例公平的子载波优化,使系统总速率得以提升. 然 后在保证公平性前提下采用一种迭代的功率分配方法将总功率分配到各个子载波,使系统总速率再次得到提升. 仿真结果表明,所提出的策略在保证用户对速率成一定比例的前提下有效地提高了系统总速率.     

采用物理层网络编码的2FSK双向中继通信系统解调映射方案

提出了一种相干型中继节点解调映射方案,适用于采用物理层网络编码的二进制频移键控(binary frequency shift keying, 2FSK)双向中继通信系统. 方案分两支路对叠加信号进行处理,然后对两路信号差值进行抽样判决,并对判决结果进行网络编码映射. 采用最大后验概率准则得到判决门限. 分析了采用该方案中继节点的
判决错误概率、系统误码率及吞吐率性能. 理论分析和仿真验证表明,采用该方法进行解调映射的物理层网络编码方案中继节点判决错误概率和系统误码率与传统方案和网络编码方案相近,系统吞吐率则高于两者.     

一种基于博弈论的D2D通信中继选择算法

在设备终端直通D2D(device-to-device)通信中,当源节点与目的节点间的距离过大时,会出现通信质量差、通信过程中断概率大的问题,为此提出了一种基于博弈理论的D2D通信中继选择的算法.首先基于距离损耗限定了中继的位置区域;然后考虑到能量过低会造成通信中断的问题,分析了候选中继节点的转发能力,通过筛选得到候选中继集合;随后考虑到节点间的社交关系,分析了通信的中断情况;最后利用博弈理论选择出最优中继节点进行数据传输.仿真结果表明:与随机选择算法和基于信道状态信息的最优中继选择算法相比,所提算法有效提高了D2D通信的覆盖率,降低了通信链路的中断概率,提高了系统的整体吞吐量,进而提升了中继系统的稳定性.     

矿井超宽带无线中继传输的误码率性能

应用数据中继技术改善矿井超宽带(ultra-wideband,UWB)无线通信系统的误码率性能,并研究误码率最低的中继节点部署策略.首先,分析UWB单跳数据链路(无中继)在矿井的多径传播特性和误码率.此后,在不增加传输能量的基础上,研究基于“解码再中继”协议的井下UWB多跳中继链路的误码率,提出误码率最低的中继节点部署策略.实验结果表明:采用所提出的最优中继节点部署策略,可以在不增加节点能量消耗的前提下将多跳UWB通信的误码率降低3～5 dB.     

无线多信道中继网络的中继选择性机会调度

为了有效利用OFDMA网络中多点中继协作以提高系统吞吐量,提出了考虑中继选择的调度优化模型.模型以提高系统吞吐量和兼顾用户公平性为目的,以信道无干扰分配为约束条件来进行机会调度. 提出了从路径多样性和链路多样性角度设计新的机会调度算法,算法结合信道分配和中继选择建立用户最优路径,然后机会选择用户. 仿真结果表明了中继选择的机会调度可以明显提升网络吞吐量,也保障了用户公平性.     

放大转发协作通信中继位置对SER性能的影响

针对放大转发协作网络多跳中继节点位置对系统性能的影响,分析了端到端链路的误码率. 根据误码率并通过设定不同节点间距离来确定最优中继位置. 针对多跳中继网络,提出了基于信道状态信息的节点选择算法,在不同的选取准则下以最小值最大化为目标. 为了考虑中继位置,进而提出基于节点位置信息的中继节点选择算法,确保选择一个最低误码率的节点为协作节点. 仿真结果表明,多跳中继最优位置处于源节点和目的节点的中点处. 与已有放大转发模式下的单跳中继相比,多跳中继在系统具有较低的总传输功率时具有更好的性能.     

信令中继系统的研究

通信网是由若干个交换局,及交换局之间使用传输线路和传输设备连接起来构成的。为了保证通信网的正常运行,除交换设备和传输系统之外,信令中继系统同样必不可少。     

正交中继-窃听信道的最优中继函数及其可达安全速率

从信息理论安全的角度研究正交中继-窃听信道中的安全通信. 考虑采用瞬时中继策略的中继信道,即中继的输出仅依赖当前接收信号,首先给出可达安全速率的表达式,在此基础上得到中继函数为分段线性函数时信道安全速率的数学表示. 给出了安全速率的数值计算方法,通过迭代网格搜索优化分段线性函数的各段参数,得到了安全速率的次优解. 通过仿真对比了分段线性中继策略、放大前传策略、译码前传策略下的可达安全速率,结果表明分段线性中继比放大前传中继策略的可达安全速率更大. 当源-中继信道增益较小时,分段线性中继的安全速率比译码前传策略更高,复杂度更低且时延更小.     

室内中继网络部署及其优化

针对室内复杂的无线传输环境和较大的吞叶量要求,该文提出在室内场景中部署中继以提升吞吐量和覆盖范围,并对大型室内场所的无线传输环境进行建模,改变其中的参数以适应不同的实际环境.以大办公室环境为例,提出一种室内中继部署和优化方案及其仿真方法,根据对系统性能需求的预测求得各接入点的部署数量、位置和中继工作模式.仿真结果表明,在室内环境中部署中继可有效提高系统吞叶量和覆盖面积.综合考虑系统性能要求和网络成本,使用1个基站和4个放大-转发中继站共同覆盖为理想的网络部署方案.     

基于统计信道状态信息的节能分布式中继选择

针对放大转发协作网络中的中继节点选择问题,提出了基于统计信道信息的能量有效分布式中继选择算法. 算法对系统能量效率与系统中断性能进行折中,通过最小化系统平均消耗总功率来确定转发阈值,各中继节点根据转发阈值独立地决定是否参与数据转发. 考虑有多个中继节点辅助源节点进行数据传输,提出了基于数值搜索方法确定转发阈值的多中继节点选择算法,在满足系统目标中断性能的同时,使系统消耗较少的平均功率. 为了降低阈值求解的复杂度,考虑只有1 个中继节点参与数据转发,进而提出了具有低计算复杂度的单中继节点选择算法. 仿真结果表明,与已有的放大转发模式下的中继选择算法相比,该文提出的算法在能量效率上具有更好的系统性能.     

解码转发中继网络基于OFDMA的低复杂度资源分配

摘要： 该文研究满足用户速率需求的子载波配对、动态子载波分配和功率分配的联合优化,建立了使传输速率与用户期望速率之差最小化的优化数学模型. 首先提出平均功率分配下基于用户期望速率的子载波配对和动态子载波分配算法(dynamic subcarrier allocation based on expected rate, ERDSA). 为了保证用户的公平性,提出在系统资源不足时按比例减小接入用户期望速率的子载波配对和动态子载波分配算法(enhanced dynamic subcarrier allocation based on expected rate, EERDSA). 由于平均功率分配时,第1 跳子载波与第2 跳子载波的速率存在不完美匹配的问题,进而提出联合子载波配对、动态子载波分配和功率分配算法(dynamic joint subcarrier and power allocation, DJSPA). 分析表明3 种算法的复杂度仅与子载波数呈线性关系,均为低复杂度的优化算法. 仿真表明,这几种算法可满足用户的期望速率,降低系统功耗.     

基于QoS的认知OFDM无线电系统自适应资源分配

摘要：根据认知无线电的特点和正交频分复用的传输特性,提出了一种针对认知OFDM无线电系统的自适应资源分配算法. 该算法在子载波和功率分配中,通过把次用户对主用户干扰的功率限制在主用户可容忍的门限以下,使次用户信道容量最大化. 同时,利用比例公平性保证了每个用户的通信服务质量. 仿真结果验证了所提算法的性能和有效性.     

无线OFDM系统中自适应交织的设计

在无线OFDM系统中,利用信道状态信息,实时改变交织图案的自适应交织技术较固定的分组交织,可以更有效地将突发错误离散为随机错误,从而有效提高了系统性能.该文提出了一种改进的自适应交织技术,不仅进一步提高了系统性能,尤其是系统的误帧率性能,而且使算法实现的复杂度有所降低.     

放大-转发OFDMA中继系统多业务资源分配方案

针对独立功率限制、放大–转发OFDMA中继系统的多业务资源分配问题,提出一种在满足实时用户要求前提下,非实时用户数据速率最大化的资源分配方案. 根据业务的不同将问题分解为实时和非实时用户的资源分配两个子问题. 对于实时用户的资源分配,利用Lagrange方法计算. 对于非实时用户的资源分配,每个子载波分配给信道条件最好的用户,针对功率分配提出两步功率分配方法. 首先按照总功率约束进行初始功率分配,然后对各子载波的功率进行调整以满足独立功率约束. 对于子载波分配提出一种低复杂度的子载波集合分配算法. 仿真结果表明,该方案在满足多业务用户要求的同时使系统性能得到优化,且计算复杂度低.     

OFDMA系统中多波束机会波束成形的门限反馈

多用户MIMO-OFDMA是未来无线通信的重要技术体制. 当MIMO-OFDMA系统利用全部用户获取多用户分集时,系统反馈量很大. 为了解决这一问题,提出一种基于门限反馈实现部分多用户分集的多波束机会波束成形算法. 用户计算每个子载波上各波束的接收信干比(signal to interference-plus-noise ratio, SINR),把SINR 超过某一门限的信息反馈给基站. 以预设的平均资源利用率为目标,给出确定最佳门限值的方案,定量分析门限反馈算法的反馈量,证明其反馈总量随用户数目的增大而趋于一个较小的恒定值. 仿真结果表明,通过预设目标平均资源利用率可有效确定门限值,能在吞吐量性能损失很小的情况下显著降低系统的反馈开销.     

基于GPS调度的OFDM系统低复杂度资源管理

针对OFDM系统的下行链路,提出了一种基于广义处理器共享（GPS）调度的低复杂度资源管理方案。方案通过MAC层－物理层的跨层设计达成了信道容量与用户公平性之间较好的折中：在MAC层采用GPS并行调度来达成用户对带宽的公平共享,并进一步提出了通过用户权重补偿来改进公平性的方法;在物理层结合采用次优子载波分配、平均功率分配和自适应调制以充分利用信道容量。仿真结果表明,本方案以较低的实现复杂度实现了与Shen提出的带比例速率限制的资源分配算法相近的性能。     

基于BCM降低OFDM系统PAPR的方法

简述了降低正交频分复用系统峰均功率比的研究进展,给出了基于分组编码调制降低峰均功率比的方法,提出了子载波数较大系统的搭建方法,分析了实现原理并进行了仿真研究,结果表明该方法不仅能有效降低正交频分复用系统的峰均功率比,而且具有前向纠错能力.     

宽带无线通信中OFDM技术的分析

正交频分复用技术是近年来发展起来的新技术,在宽带无线通信领域有很大的应用前景.介绍了正交频分复用(OFDM)技术的基本原理和特点,并对基于DFT/IDFT的OFDM的系统进行分析.     

频率选择性衰落信道中一种OFDM-CANC的性能

结合OFDM 与协作网络编码,在频率选择性衰落信道中提出了一种正交频分复用-合作模拟网络编码(orthogonal frequency division multiplexing-cooperative analog network coding, OFDM-CANC) 方案. 采用网络编码提高协作中继系统的频谱有效性,同时以OFDM 的抗频率选择性衰落特性改善信道衰落对协作网络编码
性能的影响,并进一步提出一种基于此方案的最优系统功率分配策略. 理论分析和仿真分析表明,所提方案可改善信道的频率选择性衰落.