本站小編為你精心準(zhǔn)備了通信系統(tǒng)中自適應(yīng)資源分配算法研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：筆者主要研究了MU-OFDM系統(tǒng)中子信道-比特-功率的分配算法，在系統(tǒng)傳輸速率R、系統(tǒng)誤比特率BER一定的情況下，改進(jìn)了算法以優(yōu)化系統(tǒng)的發(fā)送功率P的分配，使之達(dá)到最小，并兼顧用戶間的公平性。還對(duì)此算法進(jìn)行MATLAB仿真，通過對(duì)結(jié)果的對(duì)比分析，證實(shí)此算法既能保證OFDM的系統(tǒng)性能，又能兼顧用戶間的公平性。

關(guān)鍵詞：多用戶OFDM；自適應(yīng)；資源分配；功率分配；比特分配

1引言

OFDM技術(shù)在頻域把信道分成許多個(gè)正交的子信道，每個(gè)子信道之間相互獨(dú)立。因?yàn)楦髯有诺澜?jīng)歷的衰落不同，故而表現(xiàn)出不同的信道特性。利用這一特性，就可以根據(jù)各子信道的實(shí)際傳輸情況靈活地分配信息比特及發(fā)射功率。如對(duì)深衰落的信道可以采用低階調(diào)制方式，對(duì)衰落相對(duì)較小的子信道則采取高階調(diào)制方式，可以有效提高傳輸效率。在MU-OFDM系統(tǒng)中，自適應(yīng)分配技術(shù)包括兩方面的內(nèi)容，一是整個(gè)系統(tǒng)按照某種原則將子信道分配給所有用戶；二是每一個(gè)用戶對(duì)所分配到的子信道繼續(xù)進(jìn)行比特和功率分配。本文通過研究已有算法，對(duì)已有算法進(jìn)行了改進(jìn)，在系統(tǒng)傳輸速率R、系統(tǒng)誤比特率BER一定的情況下，使系統(tǒng)的總發(fā)送功率P最小，并兼顧用戶間的公平性。

2系統(tǒng)模型

先設(shè)定系統(tǒng)中的任何用戶可以隨時(shí)發(fā)射信號(hào)，然后分析系統(tǒng)中這些用戶在不同子信道上的衰落狀況，逐步確定子信道承載的比特?cái)?shù)和發(fā)射功率，及對(duì)每個(gè)用戶的分配情況。系統(tǒng)模型如圖1所示。通過對(duì)此結(jié)構(gòu)框圖的分析，首先利用多用戶的信道估計(jì)器獲取各個(gè)用戶所對(duì)應(yīng)的子信道的狀態(tài)信息。其次，就是要為各個(gè)用戶分配待定子信道，即利用子信道-比特-功率自適應(yīng)分配器，根據(jù)前面獲得的狀態(tài)信息，按照算法規(guī)則，為每個(gè)用戶分配可以使用的子信道。一般系統(tǒng)會(huì)建立一個(gè)專用信道，實(shí)時(shí)傳送這些分配信息給各個(gè)用戶。獲取子信道后，每一個(gè)用戶再為分配給自己的子信道分配不同數(shù)目的比特?cái)?shù)，這樣這些子信道就完成了承載的比特?cái)?shù)和發(fā)射功率的分配。發(fā)送端的串/并變換器按照這些分配信息將每個(gè)用戶的比特分配給相應(yīng)的用戶。每個(gè)用戶的調(diào)制器對(duì)各個(gè)子信道的數(shù)據(jù)完成基帶調(diào)制，然后依次執(zhí)行IFFT、添加循環(huán)前綴操作，最后通過傳輸信道到達(dá)接收端。接收端執(zhí)行與之相反的操作，對(duì)收到的信號(hào)依次執(zhí)行去循環(huán)前綴和FFT操作，每個(gè)用戶的解調(diào)器按照前面的分配信息，對(duì)屬于自己的子信道上的數(shù)據(jù)執(zhí)行基帶解調(diào)，即可得到自己的信息。可以看出，在整個(gè)的系統(tǒng)框圖中，最關(guān)鍵的部分包括兩個(gè)方面：多用戶的信道估計(jì)和子信道、比特、功率的分配。由于子信道-比特-功率自適應(yīng)分配器的工作有賴于多用戶信道估計(jì)器，其充分發(fā)揮作用的前提是多用戶信道估計(jì)器能夠保證信道狀態(tài)的估計(jì)準(zhǔn)確。所以，多用戶信道估計(jì)器實(shí)際上處于基礎(chǔ)地位，它的工作狀況發(fā)揮決定性作用。基于這一點(diǎn)考慮，本文首先假設(shè)多用戶信道估計(jì)器處于理想的工作狀態(tài)下，即發(fā)射端可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取子信道的狀態(tài)信息，重點(diǎn)研究子信道-比特-功率自適應(yīng)分配算法。

3自適應(yīng)資源分配算法目前研究

OFDM子信道-比特-功率自適應(yīng)分配算法的比較多，主要有以下幾種。一是最優(yōu)WONG算法。該算法通過對(duì)MA準(zhǔn)則下的最優(yōu)化問題求解，得到一個(gè)最優(yōu)的子信道及比特聯(lián)合分配方案。二是Zhang算法。此算法不同于最優(yōu)WONG算法的是，首先要設(shè)定系統(tǒng)中所有用戶權(quán)限，使之可以使用任何子信道，然后再分配每個(gè)用戶的比特功率，完成這一步驟后，通過對(duì)可能出現(xiàn)的子信道沖突問題進(jìn)行分析與處理，得到最終的分配方案。對(duì)于這些沖突的子信道，把其分配給某一個(gè)用戶，在操作中因?yàn)槠渌脩粼痉峙浣o本子信道上的比特會(huì)被分配到其所有的其他子信道上，這必然導(dǎo)致總發(fā)射功率提高。Zhang算法處理有沖突的子信道，是選擇把此子信道分配給產(chǎn)生發(fā)射功率增加量最小的用戶，如此處理便可以產(chǎn)生最終方案。上述多用戶的子信道分配策略，是一種理想化的分配策略。這種策略沒有考慮各個(gè)用戶能否公平地選擇子信道，只是將子信道分配給在子信道上性能最好的用戶，這種策略考慮的只是如何優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)性能。但在實(shí)際的運(yùn)用中，這種情況并非如此簡(jiǎn)單。當(dāng)然，這種策略實(shí)際上也符合統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，比如，假定在理想狀況下，各用戶經(jīng)歷的信道狀況是獨(dú)立分布的，依據(jù)性能最優(yōu)者得到子信道的準(zhǔn)則，可以保證各個(gè)用戶平等地獲得子信道的數(shù)量。因?yàn)樵谳^長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，每個(gè)用戶最終分配到的子信道，在數(shù)量上應(yīng)是近似相等的。但是，如果再考慮路徑損耗等其他因素，一般離基站較近的用戶，平均的接收信噪比遠(yuǎn)高于其他用戶。在這種情況下，如果單純從性能的角度進(jìn)行分配，現(xiàn)實(shí)中就會(huì)分配的“不公平”。比如，占據(jù)相當(dāng)大資源的只是一部分離基站近的用戶，那些在小區(qū)邊緣的用戶則被排擠在外。為避免此類狀況發(fā)生，借鑒參考文獻(xiàn)[4]的思路，可以考慮修正子信道分配準(zhǔn)則。這種算法的優(yōu)化目標(biāo)，是達(dá)到系統(tǒng)的發(fā)送功率最小化，又能保證用戶間的公平性。

4系統(tǒng)仿真與性能分析

對(duì)以上算法進(jìn)行MATLAB仿真，以比較改進(jìn)算法和原有算法的性能差異。首先，設(shè)定仿真參數(shù)：假定子信道數(shù)N為64，采用MQAM的調(diào)制方式，每個(gè)子信道上最大可以承載8個(gè)比特。圖2、3為仿真結(jié)果。在仿真圖中，Optimal算法就是文獻(xiàn)[2]中的Wong算法，Proposed算法為本文所采用的算法。用Proportion來表示每個(gè)用戶的比特傳輸速率在總的比特傳輸速率中所占的比例η1,η2,…ηK。根據(jù)圖2和圖3，在用戶的公平性上，本文提出的算法與原來的算法相比有了比較大的改善，但所能達(dá)到的系統(tǒng)性能與前者非常接近。

5結(jié)語

本文提出一種改進(jìn)的子信道-比特-功率分配算法。在分配過程中，最大限度保證每個(gè)用戶在各個(gè)子信道分配過程中的“公平性”。這種算法借鑒了傳統(tǒng)“兩步走”的思想，將子信道分配與比特分配分步進(jìn)行。同時(shí)本文還對(duì)算法進(jìn)行了仿真。仿真的結(jié)果表明，在保證一定的系統(tǒng)性能的前提下，本文改進(jìn)的子信道-比特-功率自適應(yīng)分配算法能夠有效兼顧用戶間的公平性。

參考文獻(xiàn)

[1]佟學(xué)儉.OFDM移動(dòng)通信技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2003.

[5]李兆玉.移動(dòng)通信[M].北京:電子工業(yè)出版社,2017.[6]真才基.OFDM/MIMO系統(tǒng)資源分配與調(diào)度[M].北京:人民郵電出版社,2016.

作者：張莉 單位：南京大學(xué)金陵學(xué)院