MIMO-OFDM系统中基于效用函数的跨层资源分配算法

很好的关于MIMO的论文

第2 5卷第 9期 20 0 9年 9月

信号处理S GNAL P 0C S N I R ES I G

Vo . 5 No 9 12 . . Sp2 0 e .09

MI MO. F M系统中基于效用函数的跨层资源分配算法 O D张皓惠毅周志杰赵陆文郑翔(放军理工大学通信工程学院，南京 20 0 )解 10 7摘要：针对多业务 MI - F M系统的下行链路提出了一种基于效用函数的跨层资源分配算法。建立了以效用函数 MO O D

最大化为目的的跨层优化目标，分别设计了语音、流媒体和“力而为”三种业务的边界效用函数。算法首先在所有用户尽中分配子载波，然后进行单用户和空间子信道的功率、比特分配，并对比特数目进行取整处理。仿真结果表明算法满足了多种业务的 Q S要求，对时延敏感的业务能提供更小的时延，同时对“ o尽力而为”业务提供了更高的吞吐量。 关键词：多输人多输出；正交频分复用；跨层；资源分配中图分类号：T 9 13 N 1.文献标识码：A 文章编号：10 0 3—03 (09 0 5 0 20 )9—19 0 39— 6

A o s-a e s u c lc t n Alo i m n MI Cr s y rRe o r e Al a i g r h i MO- DM s e Ba e L o o t— OF Sy t m s do iy F n t n n Uti u c i l t oZ HANG o HU Z Ha IYi HOU Z iJe Z h i HAO L— e Z u n w HEN Xin G a g(n tueo o m nct n n ier g P A U i r t o c n ea d T c n l y N n n, 10 7 Is t f m u i i s g ei, L nv s y f i c n eh o g, aj g 2 0 0 ) it C ao E n n e i S e o i

Ab ta t A c o s ly rr s u c l c t n ag rtm a e n u i t u cin i p o o e o e d w l k o tg ae e vc s src: r s— e e o r e a l ai lo i a o o h b s d o t i f n t s r p s d frt o n i fi e r td s r ie ly o h n n

MI— F M ss m T e pi zt nojc w i ai zs h

ti nt ni b i dtrebu dr ti nt n r oc, MO O D yt . h t ao bet hc m xmi euit f ci ula e on ayuit f ci s ie e o mi i h et ly u o s t n h ly u o f v osr a me i n e te o t e vc sa eg v no t 1 l lo i m rtalc tss b a res a n l s r . n h n a lc t sp we n t m da a d b s—f r s r ie r ie u .’ ag r h f o ae u c ri r mo g a e a d t e o ae o ra d e } e t i s l l u s l b t f r a h u e n e r p c u— h n es At a t tma e h u e f i n e e . i l t n r s l h w t a e ag rt m a i c s r d t i a es b c a n l. s k st e n mb ro t i tg r S mu ai e u t s o h t h o i so e a h s l i bs o s t l h cn

stf i er e e i s o,rv es al e yfr h ea- niv e i sa dma tnhg ruh u frh et f r aiy n ga dsr c’Q S poi m e dl edl s s i sr c,n i a i to gp t eb se o s t t v e d l r ao t y e te v e ni hh t o— ts r ie . e v c s

K yw rs Mu il ip t lpeo t t MI e od: lpe nu t l up ( MO) O too a￣ qe c i s nm lpe( F M) rs— yr eo r t mu i u; r gn h l eunydv i ut l O D;C sl e;R suc io i o a el o ai n a lc to

1引言 多输入多输出 ( I )正交频分复用 ( F M) M MO和 OD

性能最优；文献[] 2提出了一种 O D F M无线网络中的跨

层资源分配算法；献[] 4研究了满足不同业务文 3[] Q S需求的 P Y MA o H— C跨层分配时隙算法。但它们都资源分配的有效性和公平性已经在经济学中得到了很好的研究。采用经济学中的效用定价结构“将 ,网络资源 (带宽、率等 )

功或性能准则 (数据速率、时延等)映射到相应的效用上，然后对其进行优化能够取得层自适应技术中的应用，但没有考虑自适应功率分配。

技术以其独特的优势成为了下一代无线通信系统发展没有很好地解决有效性和公平性之间的关系。

的方向。在多种业务并存的无线通信网络中，跨层资源分配算法能够合理的配置有限的物理资源，兼顾了上层业务的需求，因此它们在 M M— F M系统中的应 I OO D用成为了研究的热点。

跨层资源分配问题中，频谱效率、公平性和 Q S是较好的效果。文献[] 7[] o 6[] 8研究了“效用理论”在跨

非常重要的考虑因素，但通常它们难以同时达到最优。( D ) L r s D l itt B s C anl L FB ) L F、 a et e yFr o et hn e( D— C、 g a s

文献[]究了 R u dR b ( R) L r s D l it本文在上述文献的基础上提出了一种综合考虑 C I 1研 on o i R、 ag t e yF s n e a r S和排队时延的跨层自适应资源分配算法，用经济学中借Moie re i t ea i t M-WD ) d dL gs We h dD l Fr ( L F等算法的“ i f a t ge y s效用理论”究 MI F M系统中物理层和 MA 研 MO O D C

在无线网络中的性能，结果表明 M—WD L F算法的时延层的跨层设计和优化问题，降低了复杂度。收稿日期： 0 8年 6月 2 t修回日期： 0 8年 l 20 6E; 20 0月 3 t 0E

很好的关于MIMO的论文

10 40

信号处理

第2 5卷

2系统模型

其中，i s表示按降序排列的奇异值， s的单位左奇 u是异值向量， s的单位右奇异值向量。这样每个子 v是

载波就可以划分为多个并行的空问子信道，间子信空道的数目为 J rn ( )第 i= a k H,个空间子信道上携带的比特数为 c发送功率为 p用户 k目标误比特率 ,,的为p。

3优化目标的数学描述子载波、比特、功率分配

首先假定用户 k的平均等待时间为，基于等待时间的效用函数为 U ( ) Wk。由于时延越长，用户的满

图 l系统模型

效 应满足： 跨层 M M . F M自适应系统的下行

链路模型如意度就越低，用也就越小。所以 ( ) I OO D

图1所示。假设系统包括语音、流媒体和“尽力而为” 数据三种类型的业务。基站发送端天线数目为Ⅳ,用户接收端天线数目为 N。O D系统中存在 K个用 FM户，总带宽为 B,载波的总数目为 N,子每个子载波的带

<。.

即等待时间越长的用户获得的服务优先级越高。那么

自适应跨层资源优化的目标是使基于平均等待时间的宽为 a B N, F M的符号周期为。N 阵系统总效用最大化，: f=/ O D X矩 N即 H础表示第 k个用户在第 n个子载波上的信道增益，矩 (,m ax, K}王 k ( 1) U( m+ ) () 5 阵元素[] H表示第 q个发射天线到第 P个接收天线 m) k{, E 1 2, _‘ 、.

之间的复增益。所有的子载波由 K个用户共享，个利用式 ( )式 ( )每 3, 5中的优化函数可以等效为： 用户的数据如果不能立即得到发送，将形成一个独立 (k+ ) W( 1) m 的排队队列。假设 mY时刻用户 k有 (比特数据 m)等待发送， ( )=。并假定每个用户的排队队列长 0 0度最大为无限长，同时 m时刻基站从用户 k取 r( m)个数据发送出去，假设 a (是用户 k在 ( m) m一1时 )刻到 mT时刻到达的数据， m时刻用户 k的数据到即 T达率，么(那 m+1时刻第 k个用户的排队队列长度 )存在如下的迭代公式：Q (+1=Q (一 ( + m+1 ( ) m ) m) m) a( ) 1假设用户 k的平均比特到达率是一个随机变=

砉㈩

T s

I一 ( ) , () 6

由式( ) 6可知，优化目标函数是 m时刻的服务速率

堋

() l, ):

可采用量，么根据 Lte那 il定理， T时刻用户 k的平均等待时由于通常情况基站并不知道实际的到达速率九， t m间可表示为： 其估计值九代替。因此 M MO O D系统中的跨层资 I—F M( m)=— L _—几

Ef /) Q ( t 1 I

() 2

源分配优化问题用数 …… 此处隐藏：12883字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……