OFDMA用户协作系统的自适应资源分配(2)

m i L n。

。1,,≥J㈣ (, ) … o,,。 }. ,

t K

,

( )引入速率价格/,问题分解成 2部分： 1 2将 ①个用户的独立最大化问题，用户 k优化目 标为,:一 ma U( )一 R, x尺^ () 9

是与用户速率满意度相关的参数。 由

>o说明

r较大时， 用户效益函数值相对较大，得传输资源获

的力强而 L o明大，能较； >说较时用户对速率达到 r的要求较高。 若该业务为时延敏感的实时业务，其最大允许时延为，据用户队列状态将业务时延等 Qo根 S要

Rk满

一

撮大。

②一个整体问题： i 一∑z mn, LL{+

求转化为传输速率约束，即当前分配周期的最大、最小传输速率口r和。于用户的这一速率需求，]…基 在式 ( ) 4基础上提出效益函数的设计方法：

∑∑‰。()。 2 L引入功率价格、,将问题分解成 2部 i, t,分：

U() (— 7 r)≥ 01

7 0。 7一， 1 n … ,>”>() 5

①Ⅳ个子载波上独立的最大化问题，载波子上的优化目标为:一 ma l一 ma/,一 2 p . x￣, . x￣ ^{ A^一九，^ .。 P,。( 0) 1

该效益函数使，与用户间获得传输资源的能 . 力相关； i ln '与用户自身的要求速率相关。 m2 2优化模型 .通过子载波、率分配和中继用户选择，系统功使

②一体问 mn ∑z+2 个整题： i,一： A LL P+∑九P,算法流程见图 2其中，,价格/、、通过梯度迭 1 , 代算法计算 (录 1,附 )直到使问题收敛。

效益和最大的数学模型为KⅣ

U—mx a∑ () Tx 1一1∑ (,, - I k a∑ )】 K N KⅣ 1 w 1

s.∑ P,,∑P,≤P .∑ t“≤尸∑¨. ,,^ 1 1= n 女=】 n一 1:

() 6

2 4链路分析 .

2 3对偶分解 .

下面分析Ⅳ个子载波上独立的最大化问题，式 (O, I )即用户在子载波上通过中继志进行传输， 使，最大的功率户 P .; _一、,与传输速率… 假设采用 MQAM调制，定… r. r… r. 给‘: (j:∈ j

对于联合优化问题，以采用对偶分解方可法[ 0获得优化解。根据双层对偶分为 2步解决： 4]

关于OFDM的论文

第6期<

杨睿哲，: D等 OF MA用户协作系统的自适应资源分配, 初始化，t

59 9

>

2

1.子波独的大问 lⅣ载上立撮化题 个+ 上 (,…, ) ,, 一一

p -| J。

J

I

+更新 .,

根式 1()知≥ o;是 据 ()5可 <,, 41,, .的

—==垂=>======●Y

凹数存最值…t.I一，函，大，- 。在 l O' t, gl t￣ k .

I个户立最化题 用独的大问 lJ (u一， )已 ●

砖： (簪 _+)警 ,结合功率在式 ( 1~ ( 6的取值范围，合直接传 1) 1)综

更新t

N

———=、

输和协作传输，使

最大的P、 . ¨r分别

为

户一 imx j户户， I m‘ :;户 n户一， , 一图 2对偶算法流程Fi 2 T he p o e sofa g ihm i a he r g. r c s l ort v a du lt o y

() 1 9

根据以上分析结果，算用户 k在子载波上通计

过中继进行传输，

一 ma瑾 (l,., x r‘ )其 ;

{ 2 4,, ) 0,, 6 8}。

中，¨和 P由式 ( 9计算， P, 1)需要计算 4次，样。这L中的第一部分遍历Ⅳ个子载波， 共需计算 4K。 2 N

当直接传输时，可等效于“.。一，,,{ 且。 .一 P: 2 =一=( 1/ .。 ) ( 1 1)

次，文献[] 4 N相比，与 8的 K复杂度略增加，与所但

当采用协作传输来提高链路频谱效率时，由式( )知，率分配需满足以下条件： 3可功r. lg (+ c,:≤ o 2 1 ) (2 1 a)

3仿真分析 (2 ) 1 b(2 1 c)

≤g11a6￣ lf 2+/。 (+,:+

) ),

通过实验仿真，证提出方案的性能。验假设系统

6个子载波， s 0 s 7—5ms采用文献[] 4 T=1 0g,1 , 2的信道模型。基站和协作用户发射功率为 2 B口一 2d, 1。假设用户具有相同的业务，业务参数为 L一1 8 2,一

≤g11a6俪 l( 2一。+ (+:(2 )用户 k的译码条件。 1e是由式 (2 )得 1a,P≥ p户，=( 一 ) … l:= 2— 1/=

) )。

其中： (2 )中继 k的译码条件； (2 )式 1a是 式 1 b和

1, E 1一，统具有 4个用户，图 3 2B R= 0系如

所示。

(3 1)

由式 ( 2 )得 1b,P . p;,户 . ( dn 1/;。;≤ .;一 2 . )g, 一,

I I

P.≥户 . p .一 { 1,

g—,1; f‘:, ( ). ..2/) j g f—一 4g .2一 1;, ,: ) (由式 (2 )得 1c,

。 J 1

基站

户≥户.{一 (一1/;; 2,户. 2 . )g.

图 3分布位置Fi 3 T

he l aton g. oc i

户，户一一 ) (^户，。 2: 。 1 .. . ≤,} 5为使 P . o分析式 (4 ( 5,结论：,≥,, 1 )1 )得,≥ r. ;

仿真通过对比，明提出协作方式的性能及效说益函数对不同业务的意义。

最大吞吐量 M T( xmi dt r u h u )以最 ma i z h o g p t: e大化系统吞吐量为目标，据最大信噪比原则分配根子载波，用注水分配功率，种方法被视为 OF—采该 D M A系统资源分配的吞吐量上界，而在用户协作方

≥,一

j(一 1 g 2 ); )/

下面分析速率为，…,时， .的取值： :,;

关于OFDM的论文

60 0

解放军理工大学学报 (然科学版)自

第1卷 1

式中，作后获得的信道增益不会超越最优用户选协择，因此该上界仍适用。

P— T和 P— T一 CR C NR 2未出现丢包 ( 6,图 )这说明协

作传输的必要性，次说明效益函数的不同形式直其接影响方案的优化结果，所提基于用户最大、小且最

C c o eaiet n mi)采用文献 E] T(o p rt r s t: v a 8的协作方式，用效益函数式 ( )参数 1— L,一 0 1采 3," d .。PC— NRT( o s d c o r ton wih n ne r a pr po e o pe a i t o e l

传输速率约束的效益函数形式在提高系统吞吐量和保证业务 Qo S间取得了较好的折中。O2 .5

t evc ) i sri方案：出协作方式，考虑其时延要 me e提不求。采用效益函数式 ( )其中， C NR一：d L, 3, P— T 1r—A 7一0 1 P— RT 2 r:,一0 5” .; C N一： 7 .,L为用户数

0. 0 2

据速率均值。PC— RT ( r po e c o e a i wih e l i p o s d o p r ton t r a tme

O. 5】Q

O. 0 1

sri )案：出协作方式，虑最大时延 T。 2 evc方 e提考一 0 ms采用效益函数式 ( )m一 0 1, 4, .0. 5 0

图 4 6分别给出系统吞吐量 ( b s、~, C,/ )各用户 (、

。U分别对应用户 1 2 3 4吞吐量和系 U、、、、、 )统丢包率 (对比。 D)由图4可见， C NR P— P— T、 C RT的吞吐量约为 C方案的 2倍，明本文用户协作方式 T说的频谱利用率较高； C NR一、 C NR 2和 P— P— T 1 P— T一 CRT的吞吐量接近 M T,满足用户需求和系统吞吐在

0

图 6系统丢包率对比Fi .6 The p c tl sr to g a ke os a i

4结语

量间取得较好折中，中， C NR 2与 P— RT 1其 p— T一 C N一比较，好地满足了用户需求和用户公平性，现了更体

参数的选择，仿真结果与§2 1分析相符。 .

f 1 . 0●

=05,。

l图 4系统吞吐量对比Fi 4 T h y t m hr ghp g. e s s e t ou ut

Y, ).:]一日[:, .+[:,:]] =[,, . j . z.;] . ,

8 0

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