协同OFDM通信系统中动态资源分配算法的研究

【摘要】协同通信(CooperativeCommunications)技术由于可以在网络中各节点间构成虚拟天线阵列(VirtualAntennaArray,VAA),使一些小型移动终端不需要配置多天线就可以得到分集效果,因此得到了快速发展。正交平分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技术由于高的频谱效率并且可以大幅度减少码间干扰被众所周知。因此,协同通信技术与OFDM技术在无线通信系统的应用,被称为协同OFDM(C-OFDM)技术,发挥着各自的优势。然而由于信道的频率选择性,每一子载波经历了不同的信道衰落,有效的系统资源分配方案在获得以上优势的同时还能够提高用户的服务质量(QuantityofService,QoS)。本文在无线信道特性,分集技术以及协同通信基本原理的基础上重点研究了单中继协同OFDM系统的资源分配算法。在单中继解码转发(Decode-and-Forward,DF)数据和二进制差分调制(BinaryDifferentialPhaseShiftKeying,BDPSK)的协同通信系统中,利用凸优化理论及其KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件研究了最小化系统平均误码率(AverageBitErrorRate,ABER)的最优功率分配算法并给出了应用二分法的功率搜索过程。在该算法中,系统首先分配功率给每一个子载波对,然后分配功率给子载波对中的每一个子载波。此外,本文还提出了基于排序的子载波配对(Sub-carrierPairing)算法。仿真表明,协同通信系统可以明显降低接收端的平均误码率,同时所提功率分配算法拥有更佳的传输性能。在中继放大转发(Amplify-and-Forward,AF)信号,用户采用正交频分多址(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess,OFDMA)的系统中,通过选择各个用户传输速率的对数和作为优化目标函数,提出了基于用户比例公平性要求的分步式资源分配算法。该算法首先在等分系统功率下根据用户比例公平关系分配子载波对给每个用户。然后根据比例公平性以及获得的子载波对个数情况给每个用户分配功率,并且用户获得功率后利用注水算法给内部每一个子载波对分配功率。最后,系统根据子载波对的功率分配算法完成最终功率分配。仿真表明,该算法保证用户公平性的同时改善了系统的频谱利用率。
【作者】严立甫；
【导师】黎锁平；
【作者基本信息】兰州理工大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】协同通信；OFDM；动态资源分配；子载波配对；比例公平性；

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