一種用於ofdma系統中的動態資源分配方法
2023-05-24 07:42:41
專利名稱：一種用於ofdma系統中的動態資源分配方法
技術領域：
本發明屬於無線與移動通信技術領域，具體涉及OFDMA系統中的動態資源分配方法。
背景技術：
隨著數據業務的廣泛興起以及移動網際網路的迅猛發展，未來的無線通信技術將會有更高的數據傳輸速率，以滿足更多用戶的需求。在當前眾多無線解決方案中，正交頻分復用(OFDM)以其高頻譜利用率以及強抗幹擾能力的優點受到了廣泛重視。但是，在傳統的OFDMA系統中，系統的性能卻要受到最差子信道的限制。為了減少這種限制，以便更充分的利用系統資源(帶寬和功率)，可以採用動態自適應技術。現有資源分配方法 基本上只關注頻譜效率的提高，而忽視能量效率，且已有的OFDM能效與譜效折中的方法複雜度過高，需要不斷逐步迭代逼近搜索以求得最優功率分配。Greedy算法是最早提出的用於功率受限下最大化頻譜效率的算法，該算法思想簡單，通過每次分配一個比特給增加這一個比特所需功率增量最小的子載波使得該算法的性能達到最優，但是該算法複雜度過高，且沒有考慮能量效率的問題；X. Cong等人提出了一種利用區間搜索的JIDO算法，該算法雖然可以在能夠很好地處理頻譜效率與能量效率有效折中，但是由於需要在很大範圍內查找最優功率分配，在實際的信道條件下複雜度仍然過高。具體可參見文獻X. Cong, G. Y. Li，Z. Shunqing, C. Yanj and X. Shugong, ^Energy and Spectral-EfficiencyTradeoff in Downlink OFDMA Networks, "Wireless Communications, IEEE Transactionson, vol. 10，pp. 3874-3886，2011.
發明內容
本發明的目的是解決上行OFDMA系統中現有的資源分配方法存在的上述問題，提出了一種用於OFDMA系統中的動態資源分配方法。為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種用於OFDMA系統中的動態資源分配方法，包括(I)參數初始化步驟；(2)子載波調度步驟；(3)功率分配步驟；其中，所述參數初始化步驟具體包括初始化如下參數系統帶寬B，子載波數目N，用戶數目K，各用戶要求的最小速率尾，各用戶在各子信道的信道增益hk,n，其中，k=l，2，…，K;n=l，2，…，N，噪聲功率。2，目標誤比特率Pk,/各用戶允許的最大傳輸功率Pk, _，各用戶電路功率Pk, &，信噪比差額r，單個子載波帶寬W，各用戶在各信道的信道增益噪聲比Ytn ;所述子載波調度步驟對所有子載波進行分配，分配給不同的用戶，具體包括如下分步驟(21).把每個用戶已分配的子載波集合Nk設為空集0，未分配子載波集合為全集S= {1，2，…，N}，各用戶已分配的子載波數目mk=0，未分配子載波的用戶集合記為Ke，臨時用戶集合為D={1，2，- ,K}；
(22).選取每個用戶最差的子信道，計算出各用戶採用最大功率發射時所能達到的最大傳輸速率，記為I，並將該傳輸速率作為參考速率；(23).選取臨時用戶集合D中所有用戶在子載波集合S中信道質量最好的子載波序號，記為nk，並計算各用戶最大傳輸功率發射所能達到的最大傳輸速率尾;(24).計算所有用戶的速率增=反-從臨時用戶集合D中選取速率增量最大的用戶序號I，選取步驟(23)中對應的子載波《%分給用戶f，更新該用戶已分配的子載波集合、各用戶已分配的子載波數目、參考速率、未分配子載波集合、未分配子載波的用戶集合；當剩餘未分配子載波數目等於集合Ke中用戶數目時，D=Ke ；(25).重複步驟(23)至(24)，直至所有子載波都分配完畢；所述功率分配步驟根據已分配的子載波集合，進行各用戶功率分配，具體包括如下步驟(31).計算各個用戶在已分配子載波集合發送最小逋/《時所需的最小功率Pk,
min (32).計算出各個用戶在已分配子載波集合上無功率限制要求及無速率約束條件下的功率(33).計算出各個用戶滿足頻譜效率要求下的最優能效時的功率P1^pt(Nk) 即,)
權利要求
1.一種用於OFDMA系統中的動態資源分配方法，包括⑴參數初始化步驟；⑵子載波調度步驟；(3)功率分配步驟；其中， 所述參數初始化步驟具體包括初始化如下參數 所述參數初始化步驟具體包括初始化如下參數 系統帶寬B，子載波數目N，用戶數目K，各用戶要求的最小速率墳，各用戶在各子信道的信道增益hk,n，其中，k=l，2，-, K；n=l,2,…，N，噪聲功率o 2，目標誤比特率Pk, e，各用戶允許的最大傳輸功率Pk, _，各用戶電路功率Pk, &，信噪比差額r，單個子載波帶寬W，各用戶在各信道的信道增益噪聲比Yk,n; 所述子載波調度步驟對所有子載波進行分配，分配給不同的用戶，具體包括如下分步驟 (21).把每個用戶己分配的子載波集合Nk設為空集0,未分配子載波集合為全集S={1，2，-,N},各用戶己分配的子載波數目mk=0，未分配子載波的用戶集合記為Ke，臨時用戶集合為 D={1，2，-,K}； (22).選取每個用戶最差的子信道，計算出各用戶採用最大功率發射時所能達到的最大傳輸速率，記為I，並將該傳輸速率作為參考速率； (23).選取臨時用戶集合D中所有用戶在子載波集合S中信道質量最好的子載波序號，記為nk，並計算各用戶最大傳輸功率發射所能達到的最大傳輸速率瓦. (24).計算所有用戶的速率增量疋，從臨時用戶集合D中選取速率增量最大的用戶序號I,選取步驟(23)中對應的子載波》|分給用戶f，更新該用戶己分配的子載波集合、各用戶已分配的子載波數目、參考速率、未分配子載波集合、未分配子載波的用戶集合；當剩餘未分配子載波數目等於集合Ke中用戶數目時，D=Ke ； (25).重複步驟(23)至(24)，直至所有子載波都分配完畢； 所述功率分配步驟根據己分配的子載波集合，進行各用戶功率分配，具體包括如下步驟 (31).計算各個用戶在己分配子載波集合發送最小速率氣時所需的最小功率Pk,min； (32).計算出各個用戶在己分配子載波集合上無功率限制要求及無速率約束條件下的功率I (33).計算出各個用戶滿足頻譜效率要求下的最優能效時的功率P1^pt(Nk)
2.根據權利要求I所述的動態資源分配方法，其特徵在於，所述參數初始化步驟還包括初始化功率放大器效率倒數a，及各個用戶電路功率的靜態功率Pk, s，k=l, 2，…，K。
3.根據權利要求2所述的動態資源分配方法，其特徵在於，<的具體計算過程如下求解單個用戶的能效表達式Uk，EE，並對注水線！^彳進行求導，令導數為零，具體為
全文摘要
本發明公開了一種用於OFDMA系統中的動態資源分配方法，包括(1)參數初始化步驟；(2)子載波調度步驟；(3)功率分配步驟。本發明的方法無需大量逐步逼近搜索即可求解出最優功率，有效地降低了計算複雜度。當頻譜效率達到系統要求後，此時能效作為主要考慮因素，通過本發明的方法可以求解出傳輸單位比特所耗能量最小，並能很好的取得頻譜效率與能量效率的平衡折中，進一步提高能源利用率，使得通信更為節能環保。
文檔編號H04W72/04GK102724761SQ20121021290
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月23日 優先權日2012年6月23日
發明者但黎琳, 冀秋月, 李少謙, 武剛, 鄭正廣 申請人:電子科技大學