基于中繼的OFDM系統(tǒng)能效優(yōu)化算法研究.pdf

1、隨著智能手機(jī)的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)成為人們交流、分享、購物、視頻娛樂等等連接一切的基礎(chǔ)保障，因此人們對移動通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求越來越高。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)和中繼通信能滿足無線通信系統(tǒng)高速率和廣覆蓋的要求，為了降低網(wǎng)絡(luò)能耗、提高無線通信網(wǎng)絡(luò)能源使用效率，綠色通信技術(shù)逐漸進(jìn)入人們的視野。三者的巧妙結(jié)合是當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)實(shí)用的研究方向。
　　本文主要研究了基于能效的中繼OFDM系統(tǒng)資源分配算法，分別針對單中繼單用戶、單中繼多用戶

2、以及多中繼多用戶三種不同的場景分別給出了相應(yīng)的自適應(yīng)資源分配算法，本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)在單中繼多用戶OFDM系統(tǒng)中，中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)模式，結(jié)合功率優(yōu)化分配與子載波配對，提出了一種以能量效率最大化為目標(biāo)的優(yōu)化算法。該算法引入分?jǐn)?shù)規(guī)劃 Dinkelbach方法，將分式目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)換成整式凸規(guī)劃函數(shù)，降低運(yùn)算復(fù)雜度；利用對偶方法進(jìn)一步推導(dǎo)出基站端與中繼端功率獨(dú)立受限情況下各子載波的功率分配。仿真結(jié)果表明，與最大化系統(tǒng)容量算

3、法相比，該算法在保證一定碼元速率的前提下，能夠獲取更好的能效，提升了整個(gè)系統(tǒng)性能。
　　(2)在下行多用戶OFDM協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，給出基于時(shí)間平均的子載波和功率聯(lián)合分配改進(jìn)算法。該算法以最大化能效對數(shù)之和為目標(biāo)，最優(yōu)化問題分為兩步求解。首先，考慮用戶在系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)刻之前的信道狀態(tài)，合理分配子載波，保證公平性；其次，通過平均分配基站端子載波上的功率，獲取中繼端功率最優(yōu)分配，再根據(jù)獲得的中繼端子載波上的功率分配獲取基站端最優(yōu)功率分配，如此循

4、環(huán)迭代直至兩端功率分配最優(yōu)。仿真結(jié)果表明該算法收斂較快，在降低復(fù)雜度的同時(shí)保證了系統(tǒng)性能。
　　(3)在多中繼多用戶的OFDM場景下，提出一種兼顧公平性的能效資源優(yōu)化分配算法，算法以最大化單位功率下用戶能效對數(shù)和為目標(biāo)，通過設(shè)置最低速率限制保證用戶公平。在最優(yōu)化求解的過程中，首先將優(yōu)化目標(biāo)由分式轉(zhuǎn)化為整式，降低運(yùn)算復(fù)雜度，然后利用凸規(guī)劃聯(lián)合優(yōu)化功率和子載波，最后引入對偶規(guī)劃、次梯度迭代以及功率注水的方法獲取最優(yōu)解。仿真結(jié)果表明，該