资源描述：
《基于信道和队列状态信息的跨层最优功率分配》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第8期陈巍等：基于信道和队列状态信息的跨层最优功率分配·23·基于信道和队列状态信息的跨层最优功率分配陈巍1,曹志刚1,樊平毅1,LETAIEFKB2(1.清华大学电子工程系,北京100084;2.香港科技大学电子与计算机工程系,香港)摘要：研究基于完备信道和队列状态的最优功率分配策略。通过联合物理层和网络层的模型，建立了系统的跨层模型，进而在此基础上建立了功率分配的跨层优化问题。给出跨层最优功率分配问题的解析最优解和相应的算法，即“地窖注水”算法。说明传统的“注水策略”仅仅是所提出的地窖注水算法在不考虑队列长度下的一个特例。仿真将验证所提出策略相
2、对于传统功率分配策略的性能优势。在同样的数据包到达率下，所提出的功率分配策略可以达到更小的排队时延。关键词：无线网络；网络信息论；功率分配；跨层中图分类号：TN925文献标识码：A文章编号：1000-436X(2007)08-0016-08Optimalcross-layerpowerallocationwithchannelandqueuestateinformationCHENWei1,CAOZhi-gang1,FANPing-yi1,LETAIEFKB2(1.DepartmentofEE,TsinghuaUniversity,Beijing1
3、00084,China;2.DepartmentofECE,TheHongKongUniversityofScience&Technology,HongKong,China)Abstract:Theoptimalpowerallocationwasinvestigatedwhenbothchannelandqueuestateinformationwastakenintoaccount.Bymodelingthesystemfromacross-layerperspective,anoptimizationproblemwasformulatedo
4、npowerallocationwherethemaximalpowerrequirementofauserwasdeterminedbythenumberofitsbacklogpackets.Theanalyticalsolutionaswellasitsalgorithm,whichrefertoaswaterfillingincellar(WFIC),wereproposed.TheproposedWFICcanbereducedtotraditionalwater-filling(TWF)methodasaspecialcasewhere
5、queuestatewasignored.Simulationresultsshowthattheproposedmethodcanachievelowerqueuingdelaycomparedtoconventionalmethods.Keywords:wirelessnetworks;networkinformationtheory;powerallocation;cross-layer第8期陈巍等：基于信道和队列状态信息的跨层最优功率分配·23·1引言收稿日期：2006-12-22；修回日期：2007-07-05基金项目：国家自然科学基金资
6、助项目（60472027,606180001）FoundationItem:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60472027,606180001)基于分组交换的多用户无线通信系统是未来宽带信息网络的重要组成部分，它能够有效地利用有效的无线资源提供无所不在和灵活的移动数据接入服务。然而，由于多用户分组无线通信系统在物理层的信道状态和网络层的队列状态上所具有的动态时变特性，使得现有的静态和分层的资源管理和分配策略难以实现最优的资源效率。因此，也就使得基于物理层和网络层信息的跨层资源优化问题成为近期无
7、线通信领域所广泛关注的热点课题。单用户衰落信道的容量分析工作最早是由Goldsmtih和Varaiya在1997年完成的[1]。针对不同的时域功率分配策略，给出了相应的遍历容量。尽管网络层模型在工作[1]中还尚未触及，但是文献[1]第8期陈巍等：基于信道和队列状态信息的跨层最优功率分配·23·的结论初步说明了功率分配策略在影响物理层容量性能的同时，同样对于网络层的数据包延时性能具有重要的影响。为了最小化平均分组延时，Collins和Cruz进一步研究了基于联合信道和队列考虑的两状态信道功率控制策略[2]。Berry和Gallager随后探索了更为复
8、杂和一般化的跨层模型[3]，他们提出了平均功率和平均延时的渐进最优折衷关系。Rajan等人接着又提出了一种能够达到次最优功
