[發明專利]基于能效的OFDMA子載波分配方法

有效

• 申請號: 201310586511.1
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103607368A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 冷甦鵬;邱暢嘯;吳凡;黃曉燕
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04J11/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種基于能效的正交頻分多址(OFDMA，Orthogonal?Frequency?Division?Multiple?Access)子載波分配方法。?

背景技術

隨著高速率無線數據業務的迅速發展，能耗問題越來越受到更多的關注，據報道對于移動運營商，無線接入方面消耗的能量占據整個網絡能耗的70%，而基站是移動運營過程中最主要的能耗來源，致力于基站節能問題的研究，開展基于能量效率的設計變得越來越重要并且成為一種不可避免的趨勢。?

OFDMA技術將系統傳輸帶寬劃分成正交的互不重疊的一系列子載波集，將不同的子載波集分配給不同的用戶實現多址。OFDMA系統可動態地把空閑帶寬資源分配給多用戶，使得系統資源的更加優化利用，并且由于抗多戶和符號間干擾能力強、頻譜利用率高、傳輸速率高等優良性能，OFDMA技術被廣泛用于下一代無線通信網絡，如WiMax(Worldwide?Interoperability?for?Microwave?Access)和LTE(Long?Term?Evolution)。在OFDMA網絡中，網絡資源包括頻譜、時間和功率等都是由基站進行負責管理調度，基于能效的資源分配方案研究在基站端節能具有十分重要的作用。然而傳統的資源分配方法，如速率自適應(RA)和邊緣自適應(MA)，前者將最大化網絡吞吐量作為優化目標，而后者將最小化傳輸功率作為優化目標，很少考慮到基站資源分配的能效問題。?

通過對已有OFDMA網絡中基于能效資源分配方法的研究，可以知道，基于能效的資源分配問題是一個非多項式問題，已經證明這個問題最優解唯一存在，可以用窮舉法求得但是計算復雜度太高；能量效率和頻譜效率之間是一種平衡折衷關系。代表性研究主要有以下兩種：?

(1)基于時分技術的聯合資源分配算法(參見文獻A.Akbari,R.Hoshyar,and?R.Tafazolli,Energy-efficient?resource?allocation?in?wireless?OFDMA?systems,in?Proc.of?IEEE21st?International?Symposium?on?Personal?Indoor?and?Mobile?Radio?Communications(PIMRC2010),Istambul,Turkey,September2010，1731-1735)：該算法通過假定用戶分配的子載波可以為小數，將資源分配問題進行了轉化，然后通過子載波和功率聯合分配，利用循環迭代的方法來得到近似最優解，但是算法的計算復雜度取決于循環迭代達到收斂的次數，算法的計算復雜度較高。?

(2)Maximizing-EE-lower-bound-based?Downlink?Subcarrier?Allocation(MDSA)+Bisection-based?Power?Adaptation(BPA)資源分配算法(參見文獻C.Xiong,G.Y.Li,S.Zhang,?Y.Chen,and?S.Xu,Energy-Efficient?Resource?Allocation?in?OFDMA?Networks,Proc.IEEE?Global?Communications?Conference,Houston,Texas,USA,Dec.2012.)：該算法將資源分配問題分解為子載波分配和功率分配兩個子問題，BPA是功率分配算法，是在子載波分配確定的基礎上進行二分法最優功率搜索；MDSA是子載波分配算法，該算法是通過最大化最小用戶EE來趨近最優解，具體操作采用貪婪算法來實現，子載波總是分配給EE最小的用戶，分配完成后更新用戶的EE，進入下一次分配。子載波分配算法MDSA所得到的網絡EE接近最優解，進行MDSA算法之前需要計算每個用戶所占電路總功率的比例，這個求解過程是在解一個多變量多限制非線性最優化問題，計算復雜度較高，并且網絡信道發生變化時，這些比例系數需要重新計算，因而MDSA算法計算復雜度偏高。?

發明內容

本發明的目的是為了解決現有OFDMA網絡中基于能效資源分配存在的上述算法復雜度高問題，提出了一種基于能效的OFDMA子載波分配方法。?

本發明采用的技術方案如下：一種基于能效的OFDMA子載波分配方法，具體包括以下步驟：?

步驟S1.初始化網絡參數，根據每個用戶基本傳輸速率占總傳輸速率比例，確定每個用戶應分配的子載波數目；?