基于SWIPT的多用户双向中继协作系统资源分配算法研究

发布时间：2021-11-06 03:33

　　在双向中继协作系统中,随着用户数和中继数量增加,节点间的传输干扰成为影响系统性能的不可忽略因素,如何考虑节点间传输干扰并设计合理的资源分配算法是提升性能的关键。对此设计一种实现简单、复杂度相对较低、可扩展性好的避免干扰资源分配算法RABST（Resource Allocation based on SWIPT and TDMA）。考虑了中继节点能量和信息的分配比例、传输功率等资源的分配,以及多用户的链路资源来提高链路的总传输速率和利用率。将RABST建模成优化问题并求解,优化了系统的资源分配并最大化了系统吞吐量。仿真实验证明了RABST可以有效地增大系统吞吐量。 

【文章来源】：计算机应用与软件. 2020,37(05)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

多用户多中继双向中继协作模型

首先,设置需要信息交换的源节点对8对,中继节点4个,图2展示了随着时槽的增加,系统吞吐量的变化。RABST资源分配算法与Zhang等[5]提出的资源分配算法相比,系统吞吐量提升了18.64%。由于RABST资源分配算法允许在一个时槽中不只有一个源-中继-源这三个节点的传输,在优化过程中,考虑了同一时槽多个传输不冲突的节点同时传输的情况,使得在每个时槽中链路的信息量增大,吞吐量提升。同时发现在第一个时槽两个方案拥有一样的吞吐量,是因为该时槽选定的链路与Zhang等资源分配方案的相同,又同时是数据传输的开始,因此在第一时槽时吞吐量相等。其次,源节点数量不变,通过改变中继节点的数量,来改变节点之间的连接关系和链路数量进行实验,其中中继节点的数量被设置为2～10个。如图3所示,反映了不同中继节点数量下,本文提出的RABST算法与Zhang等资源分配算法导致的系统吞吐量变化。可以发现随着中继节点数量的增多,多个中继可以协助源节点传输更多的数据,因此系统吞吐量增大。除此之外,随着中继数量的增多,两种资源分配方案所得到的系统吞吐量差值越来越大,这是由于在中继节点数量较少时,在同一个时隙中同时传输的链路数量及其有限,极端情况为仅有一个中继节点的情况,系统中将不存在同时传输的多链路,每次只能允许一条链路传输数据,此时RABST算法与Zhang等资源分配算法有着相同的系统性能。随着中继节点增多,可用链路增多,RABST算法允许在每个时隙传输多条链路且对每条链路上的资源进行了优化分配,使得RABST算法在多用户多中继协作双向系统中吞吐量优于Zhang等资源分配算法获得的系统吞吐量。

最后,按照图2的节点个数和各项参数设置,描绘了本文提出的基于SWIPT的多用户多中继双向中级协作资源分配算法的应用情况,如图4所示。在该算法中结合了中继节点的能量、信息、时间以及链路流量等资源的分配,并将该算法建模成优化问题,运行该算法即是得到优化问题的解,由于有非凸约束的存在,本文采用了块坐标下降法,通过松弛变量和固定变量一次求解的办法来求得系统局部最优资源分配方案。通过图4可说明本文提出的RABST资源分配算法是收敛的。4 结 语


本文编号：3479083