mimoofdm系统中基于效用函数的跨层资源分配算法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

MIMO-OFDM 系统中基于效用系统中基于效用函数跨层资源分配算法函数跨层资源分配算法匡绪东匡绪东第1页内容u引言引言u系统模型系统模型 u优化优化 目标数学描述目标数学描述 u效用函数设计效用函数设计u跨层资源分配算法实现跨层资源分配算法实现 u仿真与性能分析仿真与性能分析 第2页引言引言在各种业务并存无线通信 网络中，跨层资 源分配算法能够合理配置有限物理资源，兼顾 了上层业务需求，所以它们在 MI MO OF DM系统中应 用成为了研究热点。跨层资源分配问题中，频谱效率、公平性和 Q o S是非常主要考虑原因，但通常它们难以同时到达最优。第3页引言引言本文在上述文件基础上提出了一个综合考虑 C S I和 排队时延跨层 自适应资源分配算法，借用经济学中“效用理论”研究 MI MO-O F DM系统中物理层和 MA C 层跨层设计和优化问题，降低了复杂度。第4页系统模型系统模型第5页系统模型系统模型跨层 MI MO OF DM 自适应系统下行链路模型如图 1 所表示。假设系统包含语音、流媒体和“尽力而为”数据三种类型业务。全部子载波由 K个用户共享，每个用户数据假如不能马上得到发送，将形成一个独立排队队列。设 a(m)是用户 k在(m一1)Ts 时刻到mTs时刻抵达数据，即mTs时刻用户 k数据到第6页系统模型系统模型第7页优化目标数学描述优化目标数学描述第8页优化目标数学描述优化目标数学描述所以 MI MO O F D M系统中跨层资源分配优化问题用数学语言能够描述为：第9页效用函数设计效用函数设计 第10页效用函数设计效用函数设计第11页效用函数设计效用函数设计第12页效用函数设计效用函数设计第13页效用函数设计效用函数设计第14页效用函数设计效用函数设计第15页跨层资源分配算法实现跨层资源分配算法实现 式(7)中自适应资源分配优化问题包括到子载波、功率和比特联合分配，求解过程非常复杂，计算量非常大。所以本节提出了一个分步资源分配算法，首先假定功率在子载波间均匀分配，在全部用户中分配子载波第16页子载波初始分配子载波初始分配 第17页子载波初始分配子载波初始分配第18页子载波初始分配子载波初始分配第19页子载波初始分配子载波初始分配第20页子载波初始分配子载波初始分配第21页子载波初始分配子载波初始分配第22页仿真与性能分析仿真与性能分析 第23页仿真与性能分析仿真与性能分析从图中2能够看出：伴随语音用户数 目标增加，采取本文算法和 ML WDF算法“尽力而为”业务 A类和 B类用户吞吐量都显著减小，A类用户吞吐量减小更加快；本文算法吞吐量显著优于 M-L WD F算法。从 图 3可 以看出：伴随语音用户数 目标增加，采取本文算法 A类和B类用户流媒体业务时延略微上升，而语音业务时延基本保持不变，所以本文算法很好地保护了对时延敏感业务，且时延性能显著优于 M L WDF算法。第24页第25页仿真与性能分析仿真与性能分析从图4能够看出：伴随流媒体业务用户数 目标增加，“尽力而为”业务吞吐量显著下降，采取本文算法 A类和 B类用户吞吐量都显著超出了 M L WD F算法。而且从图5能够看出：当流媒体业务用户数 目低于 l 6时，网络不会出现拥塞，本文算法能够满足流媒体业务和语音业务时延要求，并能为“尽力而为”业务提供较高传输速率；而当流媒体业务用户数目较多时，比如有 2 0个用户，流媒体业务 时延会显著增大，网络会出现拥塞，时“尽力而为”业务吞吐量下降到很低水平 但对语音业务依然能够保持良好时延性能。第26页仿真与性能分析仿真与性能分析第27页仿真与性能分析仿真与性能分析。从图6能够看出，伴随“尽力而为”业务用户数 目标增加，其吞吐量也显著增加，这是因为多用户分集缘故。同时，从图7能够看出，伴随“尽力而为”业务用户数 目标增加，本文算法很好地保持了语音业务和流媒体业务时延性能。第28页结论本文提出了一个多业务 MI MO O F D M系统中基于 效用函数跨层资源分配算法，给出了不一样业务边 界效用函数设计。在进行子载波和比特、功率分配时，采取了分布式算法。仿真结果表明算法利用 C S I取得 了较高频谱效率，利用效用函数满足了各种业务 Q o S要求。本文算法对时延敏感业务能提供更小 时延，同时对“尽力而为”业务也提供了更高吞吐量。第29页