无线中继通信系统中的资源分配和性能分析

发布时间：2017-05-03 13:13

  本文关键词：无线中继通信系统中的资源分配和性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着智能手机多媒体业务以及之后移动互联网的出现,社会对移动通信高速数据的需求越发巨大。OFDM技术自身频谱利用率高、抗多径衰落和支持自适应调制等特性使它成为当今世界无线通信的主流调制方式和关键技术。OFDM调制技术和FDMA多址技术结合形成的OFDMA因其灵活多变的多址接入方式而成为新一代移动通信的主流技术。无线中继技术能以低廉的成本解决传统蜂窝移动通信中的小区边缘信号覆盖差的问题,也可以扩展小区覆盖范围。本文主要研究基于OFDMA的无线中继系统的资源分配问题,以及传统无线中继通信系统的性能分析。首先,本文介绍了无线通信中资源分配常用的一些方法,包括凸优化方法和启发式算法。之后本文介绍了OFDMA系统中常规的资源分配问题,这些资源分配问题在基于OFDMA的无线中继系统中也同样存在。随后,本文研究了一个具体的基于OFDMA的无线中继网下行链路的子载波和功率联合分配问题。资源分配的目标是无线中继网的系统加权容量最大。本文提出了一种称之为多步贪婪算法的集中式资源分配方法,这是对传统贪婪算法的改进和发展。实际上,传统贪婪算法只是本文提出算法的一个特例。已有文献的很多种资源分配算法可以使系统加权容量很接近最佳的系统加权容量,但达到最佳的系统加权容量的可能性很低。而本文提出的多步贪婪算法有很大的可能性使子载波和功率分配达到最优分配,也即,多步贪婪算法以大概率的方式做到了最佳资源分配,而不仅仅是优化目标接近最佳值。而且,该算法的复杂度为多项式级,完全可以接受。为了减轻中继站向基站反馈微小区信道状态信息的压力,本文又提出一种半分布式资源分配算法。在同样的系统模型下,中继站向基站反馈微小区各子信道的强度排序,而非信道状态信息本身,然后基站仅通过若干次简单的查表和比较操作来给各微小区分配子载波。其复杂度为线性级别,比各种常见算法的复杂度都低。而且,其系统加权容量也与集中式资源分配的最佳系统加权容量很接近。最后,本文考虑了由一个源节点多个中继节点一个目的节点组成的无线中继网络,分析了DSTBC与系统误码率性能和分集度性能的关系。从确定性信道开始,通过严格的数学推导得到了任意多个中继节点情况下系统在瑞利信道下的误码率性能的上下限。基于此,得到了无直接链路场景和有直接链路场景下的系统误码率性能和分集度性能。
【关键词】：OFDMA 无线中继 子载波分配 资源分配 多步贪婪算法 分集度
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 OFDM技术概述13-17
• 1.1.1 OFDM系统基本技术13-15
• 1.1.2 OFDM系统的设计15-16
• 1.1.3 OFDM技术的应用16-17
• 1.2 无线中继技术概述17-22
• 1.2.1 无线中继技术背景和优势18-19
• 1.2.2 无线中继网的中继策略19-20
• 1.2.3 LTE-Advanced中无线中继技术简介20-22
• 1.3 本文主要工作与章节安排22-25
• 第2章 无线中继网的资源分配研究现状25-33
• 2.1 凸优化和对偶25-29
• 2.1.1 凸集合、凸函数和凸优化25-27
• 2.1.2 对偶27-28
• 2.1.3 凸优化问题的求解28-29
• 2.2 贪婪算法29-30
• 2.3 无线中继网的资源分配问题30-33
• 2.3.1 无线通信系统中资源分配问题30-31
• 2.3.2 无线中继通信系统的常见资源分配问题31-33
• 第3章 集中式子载波和功率分配33-57
• 3.1 引言33-34
• 3.2 系统模型34-37
• 3.3 约束松弛算法37-39
• 3.4 多步贪婪算法39-49
• 3.4.1 功率分配的注水算法39-40
• 3.4.2 子载波分配的贪婪算法40-42
• 3.4.3 理想CSI场景的子载波和功率分配的多步贪婪算法42-47
• 3.4.4 非理想CSI场景的子载波和功率分配的多步贪婪算法47-49
• 3.5 仿真结果和分析49-55
• 3.6 本章小结55-56
• 附录A 定理3.2之证明56-57
• 第4章 分布式和半分布式资源分配57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 系统模型57-58
• 4.3 分布式资源分配算法58-61
• 4.4 本章提出的算法61-65
• 4.5 仿真结果和分析65-66
• 4.6 本章小结66-69
• 第5章 无线中继网的性能和分集度研究69-91
• 5.1 引言69-70
• 5.2 系统模型70-73
• 5.3 无直接链路的误码率性能和分集性能73-76
• 5.4 有直接链路的误码率性能和分集性能76-77
• 5.5 仿真结果和分析77-82
• 5.5.1 确定信道条件下误码率上下界77-78
• 5.5.2 无直接链路场景下的功率分配78-81
• 5.5.3 瑞利衰落信道下误码率性能和分集度性能81-82
• 5.6 本章小结82-84
• 附录B 定理5.1之证明84-88
• 附录C 定理5.2之证明88-91
• 第6章 总结和展望91-93
• 6.1 完成的工作91-92
• 6.2 展望与挑战92-93
• 参考文献93-103
• 在学期间发表学术论文和参与项目103-105
• 致谢105

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曲晓飞,王众嫭;一种新的多人资源分配理论——多目标资源分配的协商对策[J];大连理工大学学报;1989年04期

2 王慧;杨晨;张平;;移动广播融合网络中的资源分配和定价模型[J];北京邮电大学学报;2008年04期

3 张林;胡若;;基于排队机制下多代理的资源分配冲突处理[J];计算机工程;2008年15期

4 甘志辉;董淼;汪伟;朱瑞波;;多载波TD-HSDPA信道的资源分配[J];移动通信;2008年Z1期

5 王U，

本文编号：343093