论文研究-多信道无线通信功率分配的最优化决策.pdf
需积分: 9 67 浏览量
2019-09-08
05:05:07
上传
评论
收藏 676KB PDF 举报
2015，51（2）
1 引言
通常，无线通信的信道质量是随时间随机变化的，
它会因为受电磁干扰，信号衰落和空间路径耗损等影响
而下降。自适应功率分配，也就是根据不同的信道状态
来动态分配传输功率，能有效地提高数据传输率
[1]
和频
谱利用率
[2]
，达到优化通信的效果。具体地说，自适应功
率分配解决的问题就是如何将功率（或者说通信任务）
分配给状态更好的信道，同时避免分配给状态差的信道
以导致资源浪费。在单随机信道上，自适应功率分配已
经有了不少成果：结合 water-filling
[3]
等算法，其在包括
MIMO-OFDM（Multiple Input Multiple Output-Orthogonal
Frequency Division Multiplexing）
[4]
、TDMA
[5]
等 场 景 都
得到了很好的应用。然而，在多信道的无线通信中，此
类问题却仍未得到很好的研究和解决。
本文利用马尔可夫决策过程（POMDP），研究基于
多个 Gilbert-Elliott 信道的无线通信系统的自适应功率
分配，这类问题此前已经有了一些相关的研究。在文献[6]
和[7]中，作者利用 POMDP 对单个衰减 Gilbert-Elliott 信
道进行分析，分别提出各自的功率分配算法，这类算法
都要求信道在通信质量较差时选择等待一个或者多个
时隙。而在文献[8]中，作者则提出了三种不同的分配
方案：使用传输率高的编码、使用纠正能力高的编码以
及先探测信道状态再选择编码，并在每个时隙选择其中
一种，使得全局 通 信量最大 化 。进一步 的 ，在 文 献[9]
中，该问题与多臂赌博机模型相结合，计算出相应的阈
值策略。文献[10]首先将问题扩展至了二维，并提出三
种选择方案：使用信道 1 传输、使用信道 2 传输以及同时
使用信道 1、2 进行传输；文献[11]则比文献[10]再增加一
多信道无线通信功率分配的最优化决策
李佳明，唐俊华
LI Jiaming, TANG Junhua
上海交通大学 信息安全工程学院，上海 200240
School of Information Security Enginee ring, Shanghai Jiaotong University, Shangha i 200240, China
LI Jiaming, TANG Junhua. Optimal power allocation over multiple channels. Computer Engineering and Applica-
tions, 2015, 51（2）：87-93.
Abstract：Problem of power allocation over multiple Gilbert-Elliott communication channels with penalty is studied. A
theoretic al model is established based on POMDP（Partially Observable Markov De cision Process） and described by
m athematical language, a general power allocation scheme is proposed, properties and characteristics of the optimal power
allocation policy are de rived. Furth ermore, as far as three-channel communication system is concerned, structure of th e
optimal policy is derived and verified by the simulat ion results ba sed on linear progra mming. Furthermore, the effect of
channel transition probability on the structure of optimal policy is studied.
Key words ：wireless communication; multiple channels; power allocation; optimal policy; Gilbert- Ellio tt
摘 要：研究了基于有损 Gilbert-Elliott 信道的多信道无线通信功率分配的最优化决策问题，利用部分可观测的马尔
可夫决策过程（POMDP）和数学语言建立并描述理论模型，提出了具有一般性的功率分配方案，并给出问题的最优
决策的各项性质和特征。在三维信道的通信系统上，进一步给出最优决策的空间结构，利用线性规划仿真验证了其
正确性，并分析了最优决策随信道转移概率的变化趋势。
关键词：无线通信；多信道；功率分配；最优化决策；Gilbert-Elliott
文献标志码：A 中图分类号：TN92 doi：10.3778/j. issn.1002 -8331.1308-0143
基金项目：国家重点基础研究发展规划（973）（No.2013CB329603）；国家自然科学基金（No.61071081，No.60932003）。
作者简介：李佳明（1988—），男，研究方向为无线通信、信息安全；唐俊华（1973—），女，副教授，研究方向为自组织网络、无线网
络、网络安全。E-mail：jljl@sjtu.edu.cn
收稿日期：2013-0 8-13 修回日期：2013-1 0-18 文章编号：1002-8 331（2015）02-0087-07
CNKI 网络优先出版：2014-01-15, http://www.cnki.net/kcms/doi/10.3778/j.issn.100 2-8331.1308-0143.html
C omputer Engineering and Applications 计算机工程与应用
87
评论0
最新资源