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双向中继相比于传统中继有效的提高了频谱利用率,已被广泛研究应用于未来无线通信系统中。另一方面,为了解决未来无线通信系统中的频率选择性衰落问题,OFDM技术将被广泛应用。因此,结合了OFDM技术和双向中继技术的OFDM双向中继系统具有重要的研究价值。合理的分配资源可以显著的改善系统的吞吐量,而基于OFDM的双向中继系统的资源分配更为灵活、复杂,需要结合链路多跳特性和OFDM系统子载波优化特性联合优化分配子载波和功率资源。
首先,针对单对用户在OFDM双向中继系统中通信的场景,为了提高系统容量,提出了一种复杂度较低的基于信道增益排序的子载波配对算法(SP-SCC)和一种联合该子载波配对与功率分配的资源分配策略。该资源分配策略首先是假设等功率的条件下,进行SP-SCC的子载波配对,然后在系统总功率受限,以最大化系统容量为目标,在此子载波对的基础上利用对偶分解将系统功率首先分配到各个子载波上,最后再分配到各个节点上,即获得了各个节点上的优化功率分配。仿真结果表明,本文所提出的资源分配策略有效的提高了系统容量。
其次,为了充分利用多用户分集增益,本文进一步研究了多对用户在OFDM双向中继系统中通信的资源分配。为了解决在多用户场景中用户之间的公平性和系统容量之间不能同时兼顾的问题,本文提出了一种用户对(user-pair)的速率成比例公平性和系统容量折中的次优资源分配策略。该资源分配策略以最大化双向中继系统容量为目标,在总功率及用户对的速率成比例约束下分两步进行。首先假设每个子载波等功率的条件下,进行用户对速率成比例公平的子载波优化,使系统容量得以提升。然后在保证公平性的前提下采用一种迭代的功率分配方法将总功率分配到各个子载波,使系统容量再次得到提升。仿真结果表明,该策略在保证用户对速率成一定比例的前提下有效地提高了系统容量。