[發(fā)明專利]基于能效的子信道分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310689949.2
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103731922B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 黃曉燕;付錦華;冷甦鵬;毛玉明;馬立香
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 王偉;周永宏

技術領域

本發(fā)明屬于無線移動通信網(wǎng)絡中的資源分配技術領域，具體涉及無線移動通信網(wǎng)絡中的子信道分配方法。

背景技術

隨著無線移動通信網(wǎng)絡規(guī)模和其數(shù)據(jù)速率要求的提高，通信過程中所消耗的能量顯著上升，溫室氣體排放不斷增加，造成的環(huán)境污染日趨嚴重，其節(jié)能問題已經(jīng)引起了全社會的關注，綠色通信的概念應運而生。它不僅是通信領域一個核心課題，也是影響可持續(xù)發(fā)展的一個重大障礙。面對無線通信能耗問題的嚴峻挑戰(zhàn)，注重資源使用效率，節(jié)約網(wǎng)絡運營所需能耗，降低網(wǎng)絡運營成本已成為運營商發(fā)展焦點，圍繞綠色通信的學術研究也越來越廣泛。

在現(xiàn)有基于能效的無線資源分配算法的設計中，為了降低算法的計算復雜度，大多研究將其分解為固定功率分配下的子信道分配與固定子信道分配下的功率控制兩個子問題進行探討。值得注意的是，固定子信道發(fā)射功率分配，以最大化系統(tǒng)能效為目標的子信道分配問題等價于最大化系統(tǒng)總速率的子信道分配問題，并且通常是一個0-1線性整數(shù)規(guī)劃問題，屬于NP-難問題，求解最優(yōu)解的典型方法是分支定界法和割平面法，但這兩種方法的最壞情況時間復雜度都非常高，因此很難滿足對于存在大量子信道和用戶的實際通信系統(tǒng)對資源分配算法的時間要求。因此，能夠在多項式時間內(nèi)求得子信道分配結(jié)果的算法更具有實際意義。

關于子信道分配問題，文獻Energy?efficient?resource?allocation?in?non-cooperative?multi-cell?OFDMA?systems提出了DSA算法，其核心思想是貪婪策略，但該算法不能保障用戶的最小速率要求，而在DSA算法中進入用戶最小速率要求的保障機制后，貪婪策略不再能達到最優(yōu)解。文獻Energy-Efficient?Resource?Allocation?in?OFDMA?Networks中提出了MDSA算法，通過最大化最小用戶能效來得到分配方案的次優(yōu)解，但仿真表明某些場景下這種次優(yōu)解的性能不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的無線移動通信網(wǎng)絡子信道分配階段的問題，提出了一種基于能效的子信道分配方法。

為了便于本領域的普通技術人員理解本發(fā)明，首先對技術術語做出如下定義：

子信道：是無線移動通信網(wǎng)絡下行鏈路在頻域分配給用戶的最小單位，基站可以在每次通信中動態(tài)分配子信道，并控制每個子信道上的發(fā)射功率。

能效：傳輸速率和消耗功率的比，其中，消耗功率包括電路功率和發(fā)射功率。

子信道可達速率：將子信道分配給某一用戶集合中的用戶，在該子信道上可以獲得的最大速率。

歸屬用戶：若將某一子信道分配給某一用戶，則稱該用戶為該信道的歸屬用戶。

用戶最小速率約束：為保障用戶業(yè)務所必須達到的最小速率。

自由子信道：若將某一子信道分配給任意其他用戶，該子信道原歸屬用戶的最小速率要求依然滿足，則稱其為自由子信道；相反，若該子信道原歸屬用戶的最小速率要求不滿足，則稱為非自由子信道。

替補：對于非自由子信道i，將其歸屬用戶由a變更為b，同時存在一個子信道j，j是自由子信道或分配給用戶b的非自由子信道，變更j的歸屬用戶為a，若此時所有用戶的速率最小速率要求仍然滿足，并且變更后i、j的和速率上升，則稱為j替補i。

子信道速率可提升空間：子信道的最大可達速率與實際速率的差值為該子信道的速率可提升空間。

本發(fā)明技術方案是：一種基于能效的子信道分配方法，具體包括以下步驟：

S1.確定初始子信道分配方案；

S2.在步驟S1初始子信道分配方案的基礎上，更改自由子信道的歸屬用戶為該子信道上速率最大的用戶；

S3.按照速率可提升空間從大到小選取一個非自由子信道，對其進行替補操作。

進一步的，步驟S1具體包括如下分步驟：