智能反射面辅助OFDMA云接入网的资源分配方法

本文研究了智能反射面(IRS)辅助OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址接入)云无线接入网(C-RAN)的下行链路传输系统,其中基带处理单元(BBU)池通过多个远端射频头(RRH)与多个用户进行通信.RRH到用户的接入链路采用OFDMA接入技术.对于BBU池到RRH,采用无线前传链路,并且部署多个IRS以增强链路传输能力.在BBU池和每个RRH发射功率约束下,本文提出通过联合优化前传链路和接入链路资源配置使下行用户和速率最大化.由于该资源配置问题是非凸的,首先采用连续凸逼近(SCA)对目标以及约束条件进行转换.其次,将转换后的问题拆分成三个子问题来交替性求解.最后,计算机仿真结果显示了所提出的联合资源分配方法与其他基准方案相比具有显著的传输性能增益.

Qo E-based resource allocation protocols in cognitive OFDMA network with hybrid model

A resource allocation protocol is presented in an orthogonal frequency division multiple access （OFDMA） cognitive radio （CR） network with a hybrid model which combines overlay and underlay models. Without disrupting the primary user （PU） transmissions, the overlay model allows the secondary user （SU） to utilize opportunistically the idle sub-channels; the underlay model allows the SU to occupy the same sub-channels with PU. The proposed protocols are designed for maximizing the quality of experience （QoE） of CR users and switching dynamically between the overlay and underlay models. QoE is measured by the mean opinion score （MOS） rather than simply fulfilling the physical and medium access control （MAC） layer requirements. The simulations considering the file transfer and video stream services show that the proposed resource allocation strategy is spectrum efficient.

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。

一种抵抗复杂干扰的工业物联网URLLC系统跨层设计方案

现有蜂窝5G/B5G高可靠低时延通信(ultra-reliable and low latency communications,URLLC)标准3GPP Release 17-18采用经典正交频分复用(OFDM)多载波波形传输,因其工作在授权频带,较少考虑URLLCOFDM多载波传输抗干扰策略。未来工业物联网异构多服务质量(quality of service,QoS)业务大部分部署于非授权频带,其无线通信链路变得复杂,现有URLLC-OFDM波形无法完全为工业物联网信息传输提供高可靠性、低时延的苛刻要求。首先,基于子载波可配置的OFDMA,将鲁棒性更高的子载波跳频(subcarrier frequency hopping,Sub-FH)技术应用于OFDMA中(即Sub-FH/OFDMA),以提高信号传输可靠性。然后,设计将Sub-FH/OFDMA波形融合到以微时隙为基本单位的调度策略中。该调度策略采用Hamming编码+微时隙结合的混合自动重传请求(HARQ)机制,有效降低端到端传输的重传次数,旨在提升节点传输的实时性。并推导了信息误码(块)率与重传次数的折中理论关系。仿真结果表明,在面对外部电磁干扰和内部多用户干扰时,该方案能够保障物联网节点的稳定传输质量,并在目标误块率为10-5时实现毫秒级短数据包的传输时延。通过波形设计和MAC时隙调度的跨层级设计,为未来B5G/6G通信在复杂工业物联网场景中的实际应用提供了可行解决方案。

OFDMA系统中线性注水功率分配算法

功率分配是OFDMA系统资源调度中的一个重要研究问题。该文通过寻求快速确定不需分配功率的子载波方法,提出了一种线性注水功率分配算法,运算中不需多次迭代,就可完成功率注水过程。仿真结果表明,该算法的吞吐量逼近迭代注水功率分配算法。

OFDMA系统随机服务模型及呼叫接纳控制策略的研究

该文在分析OFDMA系统容量的基础上,提出了适用于自适应OFDMA系统的随机服务模型,即M|M|m|n马尔可夫排队模型,根据这个模型,我们提出了基于系统吞吐量和用户QoS要求的呼叫接纳控制策略。理论分析和仿真结果表明,当系统中只有FTP业务时,M|M|m|n模型与自适应OFDMA系统的随机服务特征非常相似,应用这个模型对系统的阻塞概率和文件的服务时间进行定量分析,其结果与实际系统的性能基本吻合。

基于非合作博弈论的多小区OFDMA系统动态资源分配算法研究

该文采用非合作博弈论的方法研究了多小区OFDMA系统中的动态资源分配问题,首先将各基站的发射功率平均分配给各子载波,然后由所有小区在每个子载波上独立地进行资源分配博弈,给出了用户调度与功率分配联合博弈框架。为了进一步简化,将用户调度和资源分配分开完成,通过将信道增益引入到定价函数中,提出了一种新的定价机制,建立了用户确定时的非合作功率分配博弈模型,分析了其纳什均衡的存在性和唯一性,并设计了具体的博弈算法。仿真结果表明,所提算法在保证吞吐量性能的同时,进一步提升了系统的公平性。

一种跨层的OFDMA系统调度和资源分配算法

针对OFDMA系统下行链路资源分配和调度问题,提出了一种基于跨层设计的时频二维分配算法(CLSA),在资源分配同时考虑用户物理信道状态信息以及MAC和数据链路层的用户速率要求、延时要求、分组差错率要求等QoS需求,以提高系统吞吐性能以及中断率性能做为算法的设计目标.通过大量的仿真实验验证算法的性能,并与现有的经典算法(OFDMA系统中的MPF算法和M-LWDF算法)性能进行了对比分析.仿真实验结果表明,CLSA算法在系统有效吞吐性能和中断率性能方面有较好表现.

OFDMA中继网络变时域节能资源分配策略

现有正交频分多址接入(OFDMA)中继网络资源分配的研究均采用固定时域配置下的频域分配和功率分配,不能很好适应用户业务在时域上的变化。该文针对OFDMA中继网络提出一种可最优节能的资源分配策略和一种简化的节能资源分配策略,为资源分配问题建立一般化的模型,即动态分配时域资源、频域资源和功率资源,所建模型具有很强的灵活性和适应性,不仅适用于固定时域分配系统,也适用于非固定时域分配系统。此外针对非满负荷业务,在保证用户服务质量的情况下,以节能为目标对无线非协作中继网络的资源分配进行能效最大化建模,使用拉格朗日乘数法对模型求解。考虑到算法复杂度,应用指派问题中的匈牙利算法设计出一种简化的资源分配策略。理论和仿真结果表明,最优节能资源分配算法能够得到能效的最大化,而简化节能资源分配算法与最优节能资源分配算法在能效上的差距不足5%,但算法复杂度得到了显著降低。而且,动态分配时域资源比固定时域分配对用户分布不均或链路分布不均有更强的适应性。

OFDMA系统中的功率与比特高效分配算法

提出了一种于OFDMA系统中的功率与比特的高效分配算法,算法包括线性注水功率分配、比特分配和功率与比特调整3部分。采用这种算法能在用户间快速完成子载波的功率和比特分配,并且不会改变用户间的公平性能。仿真结果表明,与其他算法相比,该算法不需迭代运算,算法运算量明显下降,系统吞吐量略有下降,是一种可望应用在实际系统中的资源分配算法。

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。

下一代WLAN中一种空间聚集群组的OFDMA接入协议

为了提升下一代无线局域网(wireless local area network,WLAN)高密集场景下的区域吞吐量,正交频分多址接入(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)作为关键技术之一已被下一代WLAN通信标准采纳。然而,现有研究所提出的OFDMA多址接入技术均存在传输干扰扩散问题,即多个并行接入的节点位于位置分散的区域,从而对周边的传输干扰面积加大。提出一种空间聚集群组的OFDMA多址接入协议,空间位置接近的节点构成空间聚集群组,该协议使得空间聚集群组内的节点采用OFDMA的方式并行接入和传输,从而降低多个节点同时传输时的干扰范围,进而提升区域吞吐量。此外,根据网络仿真软件得出的结果,进行理论推导,理论分析与仿真结果相吻合。仿真结果表明,当小区节点数为100时,所提出协议的区域吞吐量比已有OFDMA协议和分布式协调功能协议分别提升15.98%和31.26%。为设计下一代WLAN媒体接入控制协议提供参考。

一种新的OFDMA上行链路定时偏移估计算法

分析了定时偏移对OFDMA系统接收信号的影响,得到接收信号相位旋转角度与定时偏移和子载波序号的乘积成正比的结论.提出利用导频符号子载波间相位差估计OFDMA上行链路各用户定时偏移的线性最小平方算法.本算法能够同时估计所有用户的定时偏移,适用于各种子载波分配方案.相比传统方案,本算法同步建立更快、适用范围更广,并避免了复杂的矩阵运算,实现简单.

基于载干比最优的OFDMA切换算法的研究

正交频分多址接入(OFDMA,Orthogonal Frequency Division Multiple Access)已经成为3G演进策略(LTE,Long Term Evolution)及4G技术的主要多址接入方式.本文研究了现有的OFDMA的切换算法,分析了其存在的不足之处.本文针对OFDMA多址技术特点,提出新型的OFDMA切换算法(SBA,Sub-carriers Bidirectional Arrayed handover).并通过仿真验证新型切换算法的性能.仿真结果表明,新型OFDMA切换算法保证了用户在切换过程中的信道质量(CIR,Carrier-Interference Ratio),减少了切换信道的数目,从而提高了OFDMA系统性能.

基于非合作博弈的OFDMA无线多跳中继网络上行链路资源分配算法

研究了基于OFDMA多址技术的无线多跳中继网络上行链路资源分配问题。首先,在最大发射功率等约束条件下,建立了多小区OFDMA无线多跳中继网络上行链路的资源分配优化模型。将非合作博弈论和定价机制引入后,该优化问题可转化为在每个子信道上独立地进行功率分配。基于非合作博弈的功率分配模型中的纳什均衡点的存在性和唯一性得到了证明,并给出了具体的分布式求解算法。仿真结果表明,所提算法能在大幅减少系统总发射功率的情况下,有效地提升系统吞吐量,达到较高的能效比。

减小SC-FDMA与OFDMA系统PAPR的方法分析

为了有效减小SC-FDMA系统的高峰值平均功率比(PAPR),采用DFT扩频技术对单载波频分多址(SC-FDMA)和正交频分多址(OFDMA)上行系统的PAPR性能进行比较与仿真分析。结果表明,这里采用DFT扩频方法能有效减小SCFDMA系统PAPR,且明显优于OFDMA系统。

一种容量最大化的OFDMA资源分配算法

针对功率受限的多用户OFDMA系统,提出了一种简化的子载波和功率分配算法,此算法在最大化系统容量的同时兼顾了用户间的公平性。算法首先依据当前的信道状况计算出各用户所需的载波数量,并分配子载波,然后以注水算法对各载波上的功率进行分配。仿真结果表明,以此算法对OFDMA的系统资源进行分配可显著提高系统的多项性能。

OFDMA系统资源优化综述

在正交频分多址(OFDMA)系统中,有效的资源分配可以充分发挥系统性能.目前的资源优化主要分为频谱效率优化与系统能效优化两个方面.频谱效率优化即在给定的总功率下,最大化系统总容量;系统根据信道状态信息,分步对子载波和功率进行分配.根据不同的业务需求,频谱效率优化又细分为仅考虑频谱效率的优化以及考虑用户公平性与复杂通信环境下的优化.系统能效优化是在保证系统总容量的同时,降低系统的总功率消耗.能效优化算法采用了分式规划、约束条件松弛与拉格朗日对偶分解等最优化理论的方法进行资源分配的优化.在加入不同约束的考虑下,能效优化算法分为保证用户公平性、回程线路容量、通信安全等不同的能效优化方案.但是,这两方面的资源优化对不完整信道信息的情况考虑较少,对于多业务的资源分配,未能针对业务多样性进行高效资源优化.另外,资源优化在跨层资源分配上仍有不足.

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。

下行SDM/OFDMA系统中基于效用函数的多用户调度算法

该文研究了空分复用/正交频分多址(SDM/OFDMA)无线通信系统中的多用户调度问题,针对该系统的空时频三维调度特点,提出一种基于效用函数的多用户调度算法。该算法利用空间多用户分集获得增益,同时兼顾系统的整体效率和用户的个体效用。通过计算机仿真验证了算法具有和穷举搜索算法相近的性能,但算法复杂度大大降低。