協(xié)作中繼系統(tǒng)跨層最優(yōu)資源分配研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)隨時(shí)隨地自由通信的渴求越來越強(qiáng)烈，有限的無線資源與不斷提高的多媒體業(yè)務(wù)質(zhì)量要求之間的矛盾日益尖銳，無線資源分配技術(shù)在一定程度上解決了這個(gè)問題。因此，如何用無線資源管理的各種方法對(duì)復(fù)雜的無線物理信道、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行合理配置、完善網(wǎng)絡(luò)協(xié)議兼容性及保障不同特性業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量等，是無線網(wǎng)絡(luò)資源管理的重要內(nèi)容。同時(shí)，協(xié)作中繼系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)助能顯著提高系統(tǒng)可靠性、增大信道容量。
　　 本文首先研究了機(jī)會(huì)協(xié)

2、作中繼系統(tǒng)中可靠性、有效容量和功率消耗的聯(lián)合優(yōu)化問題，分析了機(jī)會(huì)協(xié)作中繼系統(tǒng)的可靠性、有效容量和功率消耗模型，分別提出了兩個(gè)優(yōu)化模型:聯(lián)合系統(tǒng)可靠性和有效容量的網(wǎng)絡(luò)效用最大化模型，以及最小化系統(tǒng)總功率消耗的優(yōu)化模型。為了在可靠性、有效容量和功率消耗三方面問題之間尋求平衡，進(jìn)一步提出了一種以提升網(wǎng)絡(luò)效用與降低網(wǎng)絡(luò)功耗為目標(biāo)的聯(lián)合優(yōu)化模型，通過拉格朗日對(duì)偶分解法設(shè)計(jì)了聯(lián)合優(yōu)化模型的分布式求解算法，算法通過改變效用函數(shù)權(quán)衡因子α來獲得系統(tǒng)可靠

3、性和有效容量之間的平衡;通過改變聯(lián)合優(yōu)化目標(biāo)中的權(quán)衡因子ω來獲取網(wǎng)絡(luò)效用與功耗之間的平衡點(diǎn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該分布式算法可有效地取得協(xié)作中繼系統(tǒng)的可靠性、有效容量和功率消耗三者之間的平衡。其次針對(duì)協(xié)作中繼系統(tǒng)，分析了一種目的端控制的HARQ重傳機(jī)制，建立了基于HARQ模式的協(xié)作中繼系統(tǒng)中的信道容量模型和中斷概率模型，并提出了基于鏈路代價(jià)函數(shù)的中繼選擇準(zhǔn)則，在考慮目的端接收瞬時(shí)信噪比門限值和系統(tǒng)中斷概率約束的條件下，研究了以最小化系統(tǒng)的鏈路

4、代價(jià)函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)的聯(lián)合中繼選擇和資源分配問題跨層優(yōu)化模型。基于拉格朗日對(duì)偶分解理論對(duì)優(yōu)化問題進(jìn)行了分布式的求解，數(shù)值仿真中對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證，對(duì)比了基于HARQ機(jī)制的協(xié)作方式下和不考慮HARQ的協(xié)作方式下的鏈路代價(jià)函數(shù)。通過數(shù)值仿真，可以看到在優(yōu)化問題收斂時(shí)，同時(shí)獲得系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配和最佳中繼節(jié)點(diǎn);仿真中還驗(yàn)證了鏈路代價(jià)函數(shù)與目的節(jié)點(diǎn)d接收瞬時(shí)信噪比門限γ(0)和系統(tǒng)中斷概率門限值ζ之間的變化關(guān)系，為協(xié)作中繼系統(tǒng)跨層優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論