【摘 要】
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随着无线通信行业的迅猛发展，频谱资源稀缺和移动终端高速率、高质量的通信需求之间的矛盾日益凸显，需要良好的无线资源管理方法来提高有限频率资源的使用效率。正交频分多址(O
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随着无线通信行业的迅猛发展，频谱资源稀缺和移动终端高速率、高质量的通信需求之间的矛盾日益凸显，需要良好的无线资源管理方法来提高有限频率资源的使用效率。正交频分多址(OFDMA)技术作为第四代移动通信(4G)的关键性技术之一，具有抵抗频率选择性衰落、多用户分集增益和灵活的资源分配等诸多优点，能够协调小区间干扰，提高频谱利用率。同时，随着能量的过度消耗以及人们对全球温室效应问题的关注，以能量效率为优化目标的绿色通信成为了无线通信领域的研究热点。 本文研究了多小区 OFDMA系统下行链路的高能效资源分配问题。首先基于博弈论，给出了多小区 OFDMA子信道分配和功率分配的联合博弈模型，各小区以最大化各自的能量效率为目标实现资源分配问题的分布式求解。由于最优子信道分配和功率分配联合优化问题是NP-hard问题，为了求解该联合博弈模型，先将其分解为子信道分配和功率分配两个子问题，然后采用干扰加噪声信道增益比最小准则实现子信道分配，在此基础上完成功率分配，理论推导显示该博弈模型可表达为潜在博弈，从而保证了非合作博弈收敛于纳什均衡解。 博弈论虽然能够很好地处理多小区 OFDMA的资源分配问题，但是在服务质量(QoS)约束下，博弈者的策略空间的相互耦合，博弈无法收敛于纳什均衡解。因此，在 QoS约束下，本文基于凸优化理论提出了一种以能量效率最大化为目标的子信道分配和功率分配算法，并通过速率约束实现了能量效率和频谱效率的折中。该算法同样将资源分配问题分解为子信道分配和功率分配两个子问题，在完成子信道分配后，引入可容忍干扰约束和参数规划将功率分配问题等效为一个凸优化问题，然后采用对偶分解方法分布式求解，在此基础上推导出功率分配的封闭表达式。 仿真结果表明，本文算法相比于频谱效率准则算法虽然一定程度上降低了传输速率，但是其能量效率有显著地提升，从而实现了能量效率和传输速率的折中。
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