多用戶協(xié)作OFDM系統(tǒng)資源分配方法研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，人們對無線通信系統(tǒng)的有效性和可靠性要求也越來越高。協(xié)作分集是一種新型的空間分集技術(shù)，能夠在不額外增加系統(tǒng)負(fù)載資源的前提下提供更高的系統(tǒng)分集增益。協(xié)作通信技術(shù)能廣泛地應(yīng)用在無線自組網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)和下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。OFDM技術(shù)以其高頻譜利用率和抗頻率選擇性衰落特性，已經(jīng)被確定為未來無線通信系統(tǒng)物理層的關(guān)鍵技術(shù)。因此，研究多用戶協(xié)作OFDM系統(tǒng)中的子載波分配、功率分配和中繼選擇等資源分配問題將更具有挑戰(zhàn)性。

2、>　　本文首先研究了基于傳統(tǒng)OFDMA系統(tǒng)的功率分配算法，給出了具體的系統(tǒng)模型和最優(yōu)注水分配準(zhǔn)則。然后研究了最大化系統(tǒng)效用值條件下的協(xié)作OFDM系統(tǒng)資源分配問題，將跨層優(yōu)化問題分解為物理層和應(yīng)用層上的兩個(gè)子優(yōu)化問題，即最大化系統(tǒng)效用的應(yīng)用層子問題和聯(lián)合中繼策略和中繼選擇、功率和帶寬分配的物理層子問題。利用對偶分解法和次梯度法得到了子優(yōu)化問題的最優(yōu)解，通過對偶變量的傳遞實(shí)現(xiàn)了總優(yōu)化目標(biāo)。仿真結(jié)果表明，使用該資源分配算法能有效地提高系統(tǒng)總效

3、用值，而且簡化了非線性優(yōu)化問題的求解。
　　由于使用對偶法需要較復(fù)雜的迭代運(yùn)算，本文通過引入虛擬信道增益的概念，將協(xié)作傳輸?shù)刃閭鹘y(tǒng)的直傳方式，利用傳統(tǒng)的多用戶OFDM資源分配算法，得到了滿足不同用戶最小速率條件下的子載波和功率分配算法。該算法不需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和迭代運(yùn)算，大大簡化了資源分配算法的計(jì)算復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明，該算法在保證用戶間公平性的前提下，提高了系統(tǒng)的總吞吐量。
　　由于基于理想信道信息反饋下的資源分配

4、算法在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性，本文研究了適用于有限信道反饋情況下的增量中繼方式及其在平坦瑞利衰落信道下的系統(tǒng)性能，給出了詳細(xì)的性能仿真曲線。然后研究了一種基于增量AF中繼方式下的功率分配算法，給出了高信噪比條件下的分配結(jié)果閉式解。仿真結(jié)果表明，使用該分配算法能有效地降低系統(tǒng)中斷概率。最后，本文研究了過時(shí)信道信息下的協(xié)作OFDM系統(tǒng)資源分配算法。在滿足每個(gè)用戶的最小速率的情況下，采用對偶分解法和次梯度法，給出了具體的資源分配算法和中繼選