OFDMA蜂窝中继网络中继选择算法研究.doc

OFDMA蜂窝中继网络中继选择算法研究 梁慜, 王亚峰，杨大成 北京邮电大学 通信理论与技术实验室，北京 100876 摘 要: 该文提出两种正交频分多址（OFDMA）蜂窝中继网络的中继选择算法，一种在限制数据速率情况下，以用户能量消耗最小化为优化目标；另一种在限制花费能量情况下，以系统频谱效率最大化为优化目标。同时，加入了小区内负载平衡处理机制。首先将基于定价的多小区非合作功率分配博弈模型引入蜂窝中继网络中，得到每一跳的功率－效用对；然后将其合并得到每条路径的功率－效用对；最后依据不同的优化目标，在可行路径的功率和效用之间进行折中中继选择选择。仿真结果表明，相对于基于信干噪比（SINR）的中继选择算法，提出的两种中继选择算法分别达到了其优化目标，获得了相应的性能增益。 关键词: 蜂窝中继网络；正交频分多址；中继选择；负载平衡 中图法分类号: TN929.5　文献标识码: A 基金项目：863计划（2007AA01Z211）和国家自然科学基金资助项目 作者简介：梁慜（1982-），男，博士研究生； 杨大成（1951-），男，教授，博士生导师。 Research on relay selection in OFDMA cellular relaying networks LIANG Min, WANG Ya-feng, YANG Da-cheng Wireless Theories and Technologies Lab，Beijing University of Posts and Telecommunications，Beijing 100876，China Abstract: In this paper, two relay selection algorithms are presented for OFDMA cellular relaying networks, which one aims to minimize the terminal energy consumption under spectral efficiency constraints and the other aims to maximize the system spectral efficiency under energy consumption constraints. In addition, load balancing solution is integrated. Firstly, multi-cell non-cooperative power allocation game framework via pricing is introduced into the relaying networks to obtain the power – utility pair of hops. Based on these, power –utility pair of each route can be got by combination of its hops. Finally, best route is chosen by different optimization objectives under the framework of power – utility tradeoffs. Simulation results verify the expected relay selection algorithms’ advantages depending on the desired power – utility tradeoff rather than the SINR-based relay selection algorithm respectively. Key words: cellular relaying networks；OFDMA；relay selection；load balance 正交频分多址(OFDMA)作为第四代移动通信的关键技术之一，面临着高数据速率、高频谱效率和泛在覆盖等要求。然而，在传统的蜂窝网络下提高容量和覆盖需要部署大量价格昂贵的基站。中继站的引入可以很好的解决这一问题[1]。但是，这些潜在的容量和覆盖增益高度依赖于无线资源管理策略，中继选择作为其中的关键技术之一而倍受关注。 在本文中，中继选择算法用来决定用户的通信模式，即直接与基站通信，还是选择一个对用户最合适的中继站转发数据。目前，对蜂窝中继网络的中继选择算法已有了一些研究。文献[2]分析了三种经典中继选择算法：基于距离的中继选择算法、基于路径损耗的中继选择算法和基于信干噪比(