第２ ７ 卷第７ 期２ ０ １１年７ 月信号处理Ｓ ＩＧ Ｎ Ａ ＬＰ Ｒ Ｏ Ｃ Ｅ Ｓ Ｓ ＩＮ ＧＶ ０１． ２７ ．Ｎ ｏ ． ７Ｊｕ ｌ． ２０ ｌｌｏ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ 中继通 信系 统中非对称的资源分配陈瑾平杨绿溪（ 东南大学信息科学与工程学院南京２１０ ０ ９ ６ ）摘要： 传统的０ ｆ ＇Ｄ Ｍ Ａ 协作通信系统． 中继经过一一对应的两跳子载波接收和发送数据信息， 这一对称的资源分配模式限制了系统吞吐量的提高； 本文放宽对称约束， 研究了非对称模式下的资源分配问题。 自由度的增加， 增大了系统资源分配的复杂度， 这是一个结合中继选择、 子载波分配和功率控制等多维自由度的混合离散型优化问题， 很难得到满足实时性要求的近似最优算法。 针对该模型， 本文提出基于拉格朗日松弛的联合优化算法， 算法的关键在于Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ 系统的渐进强对偶性， 这个性质使得多项式时间算法的设计成为可能。 算法的复杂度与子载波数目成线性关系。 仿真结果表明， 该算法的性能是近似最优的， 而且与对称模式相比， 非对称模式下的资源分配进一步提升了系统的吞吐量性能。关键词： ０ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ ； 中继； 非对称； 资源分配； 近似最优中图分类号： Ｔ Ｎ ９ ２９文献标识码： Ａ文章编号： ｌ０ ０ ３一０ ５３０ （ ２０ １１）０ ７ 一１０ ２２一∞Ａ ｓｙ ｍ ｍ ｅ ｔｒ ｉＣＲ ｅ ｓＯ ｕ ｒ ｃ ｅ Ａ ¨ Ｏ ｃａ ｔｉＯ ｎ ｉｎ Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ － Ｂ ａ ｓｅ ｄＲ ｅ Ｉａ ｙ Ｓ ｙ ｓｔｅ ｍ ｓＣ Ｈ Ｅ ＮＪｉｎ —ｐ ｉｎ ｇＹ Ａ Ｎ ＧＬ ｕ － ｘ ｉ（ ｓｃｈ ００ｌｏ ｆ Ｉ晌珊ａ ｔｉｏｎＳ ｃ ｉｅ ｎ ｃ ｅ 舳ｄＥ ｎ ｇ ｉｎ ｅｅｒｉｎ ｇ ， Ｓ ｏ ｕ ｔｈ ｅａ ｓｔ ｕｎｉｖｅ巧ｉｔｙ， Ｎ 蚰ｊ吨２１００９６， Ｃ ＩＩｉｎａ ）Ａ ｂ ｓｔ陋ｄ ：Ｉｎ ｔｈ ｅ 心ａ ｄ ｉｔｉｏ ｎ ａ ｌＯ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ （ ｏ ｒ ｔｈ ｏ ｇ ｏ ｎ ａ ｌ ｆ ｋ ｑ ｕ ｅ 眦ｙｄ ｉｖ ｉ８ ｉｏ ｎｍ Ｉｌｌｔｉｐ ｌｅ ａ ｃｃ∞８）ｃ００伴ｒａ ｔｉｖ ｅ ｓｙ ｓｔｅｍ ｓ， ｔｌｌｅｂｉｔｓ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉｖ ｅ ｄｂｙｔｌｌｅ陀ｌａ ｙ ∞∞ｅｄ ｅ ｄ ｉｃ ａ ｔｅ ｄ ｓｕ ｂｃ面ｅｒａ 阳ｒ ｅ ｔｒ ａ ｍ ｍ ｉｎ ｅ ｄ ｔｏ ｔｌｌｅ ｄ ｅｓｔｉｎ ａ ｔｉ∞ｏ ｖ ｅｒｐ ａ ｉ阳ｄｓｕｂｃ痂ｅｒ． Ｈ 删ｅｖ盯， ｔｌｌｉｓｉｓ∞ｔｏ ｐ ｔｉｍ ａ ｌｉｎ ｔｅ咖ｓ ０ｆ８ ｙ ｓｔ ｅ ｍｐｅ如咖明ｃｅ． Ｔ １ｌｉｓ ｐ ａ ｐ ｅｒ陀ｌａ 】 【ｅｓｔｈ ｅ ｃｏ ｎ ８ ｔｒａ ｉｎ ｔ。洌 船ｉ目∞船珊ｍ ｅｔｒｉｃ瑚ｏｕｒｃｅａ ｌｌｏ ｃ幽咖． Ｔ ｌｌｉｓ ｉｎ ｃ他８ ∞ｓ ｔＩＩｅｄ ｅ ｇ 陀ｅｏｆ酬ｏｍｆ ｏ ｒ ｔｒａ 惜ｍ ｉ８８ｉｏｎ． ， １１Ｉｅｊｏ ｉｎ ｔ叩ｔｉｍ ｉｚ砒ｉｏ ｎ ｐ ｍ ｂ ｌｅ ｍ０ｆｒｅｌａ ｙ ∞ｌｅｃｔｉｏ ｎ ， ８Ｉｌｂｃａ ｒｒｉｅｒ鹪ｓｉ卵ｍ ｅｎ ｔ柚ｄ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒｃ伽仃Ｄ ｌ ｗ ｉｄ ｌ ｔｌｌｅｏ ｂｊｅｅｔｉＶ ｅｏ ｆ 耻ｌｘ ｉｌｎｉ?ｚｉＩｌｇｔ｝Ｉｅ ｔｒａ 瑚Ｉｎ ｉ８ｓｉｏ ｎ ｍ ｔｅ ｉ８丑ｍ 蒯ｄｉ∞ｒｅｔｅｐ玎咽猢ｍ ｉｒＩｇ ｐ ｍ ｂ ｌｅ ｍｗ ｈ ｉｃ ｈ ｉｓ ｈ ａ ｒ ｄ ｔｏｔａ ｃＩ【ｌｅ娟ｃｉ朗ｄ ｙ柚ｄ ｎ ｅ盯叩ｔｉｍ ａ Ｉｌｙ ． ｗ ｅｄ ｅｖ ｅｌｏ ｐｔｌｌｅ ｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄｂ ａ ｓｅ ｄｂｙ Ｌ ａ ｇ 锄舀蚰ｄ ｕ ａ ｌｒｅｌｅｘ ａ ｌｉ仰ｔ０ ｓｏ ｌｖ ｅ ｔｈ ｉｓ ｐ ｍ ｂ ｌｅ ｍ ｅ伍ｃｉｅｎ ｄ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙｉｎ ｔＩｌｅ蛔ｒｉｔＩｌｍｉｓｔＩｌｅ ∞－ ｃ ａ ｌｌｅ ｄ 船ｙ Ｔ ｎ ｐ ｔｏ ｔｉｃ８咖ｇ ｄ ｌｌａ Ｉｉｔ）ｒｆ ｏ ｒ ０ Ｆ Ｄ Ｍ Ａｓｙ ｓｔｅ ｍ ｓ． Ｔ ｈ ｅ 嬲ｙ ｍ ｐ ｔｏ ｔｉｃ ８ ｎ ＿ ０ ｎ ｇ ｄ ｕ ａ ｌｉｔｙ ８ ｕ 韶瞄ｔｓ山ａ ｌｉｔｍ ａ ｙｂ ｅｐ ｏ 酷ｉｂ ｌｅｔｏｄ 州∞ｐｏ Ｉｙｎｏ ＩＩｌｉａ ｌ吐ｍ ｅａ ｐ甲帅】 【ｉｍ ８－６ 蚰∞ｈ ｅｍ ｅ． Ｔ ｈ ｅｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉｏ ｎ ｃ ｏ ｍ ｐ ｌｅ ｘ ｉｔｙｉｓ ｌｉｎ ｅ 盯诵ｔｈ ｔｌｌｅ ｎ诎ｒ０ｆ ｓｕｂｃ删ｅ璐．ｃ ｈ ｉｅ ｖ 船ａｌｌｉｇ ｌｌｅｒ８ ｙ ｓｔｅ ｍ ｃ。 ｃｉｔｙ ｔｌｌ柚ｅｘ ｉｓｔｉＩＩｇ ｓｙ ｍ ｍ ｅ ｔｒ ｉｃ 肥ｓｏ Ⅱ ｃ ｅ ａ ｌｌｏ ｃａ ｔｉ∞∞ｈ ｅｍ 髓， 粕ｄ ｎ ｅ缸－ ｏ 幽Ｉｎ 址ｔｏｔｈ ｅｇ Ｉｏ ｂａ ｕ ｙ ｏ ｐ ｔｉＩＩｌａ ｌ８０ｌｕ ｔｉｏ ｎ ．Ｓ ｉｍ ｕ Ｉａ ｔｉ叩瑚ｕ ｌｔ８ ｓｈ ｏ ｗ ｔＩＩｅｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓｅ ｄ 卵ｈ ｅ ｍ ｅａ －Ｋ ｅ ｙ ｗ Ｏ ｒ ｄ ｓ：０ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ ； Ｒ ｅｌａ ｙ ； Ａ ｓｙ Ｔ Ｉ姗ｅｔｒ ｉｃ； Ｒ ｅｓｏ ｕ ｒ ｃｅ ａ ｌｌｏ ｃ“∞； Ｎ ｅａ 卜ｏ ｐ ｔｉｍ ａ ｌ１引言～Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ 技术能对抗无线通信中的频率选择性衰落， 中继技术是有效提升系统容量或扩大覆盖范围的低成本的方案， 这两种技术成为新一代移动通信标准ＩＭ Ｔ ． Ａ ｄ ｖ ８ ｎ ｃｅｄ 的关键技术。近年来， Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ 中继系统的无线资源管理成为研究的热点， 与传统的单跳０ Ｆ Ｄ Ｍ Ａ 系统¨ 。 相比， 中继节点的加入使得资源的分配更灵活且更复杂。 无线资源的联合优化， 是结合中继选择、 子载波匹配和功率控制等多维自由度的混合离散型优化问题， 属于Ｎ Ｐ —ｈ ａ ｒｄ 问题， 基于穷举搜索的方法具有子载波数指数次幂的复杂度， 所以实用的资源分配策略都是寻求这类优化问题的多项式复杂度的次优算法或近似最优算法旧一。 。基于不同的系统结构、 不同的约束条件， 合理地分配资源以追求系统吞吐量最大化问题具有普遍的实际意义。文献［ 禾６］研究了三节点的资源分配， 这类问题无需选择中继， 子载波匹配和功率分配是问题的关键所在。 文献［ ４ ］是启发式算法， 首先进行子载波排序配对， 然后基于功率注水确定最优的功率分配。 文献［ ５］采用循环迭代的方法， 得到放大转发中继系统局部最优的功率分配。 文献［ ６］分别针对两种中继协议（ 放大转发和解码转发）， 分析了子载波排序匹配对系统性能的提升。收稿日期： ２０ １１年２月 ２１日； 修回日期： 无基金项目： 国家重点基础研究发展计划（ 或国家９ ７ ３项目）（ ２０ ｃｒ ７ Ｃ Ｂ ３１０ ６ ０ ３）； 国家自然科学基金（ ６ １０ ７ ｌｌｌ３）； 国家科技重大专项（ ２００９及０３００３?００４）课题资助。万方数据
