[發(fā)明專利]一種基于公平度和系統(tǒng)容量的OFDM子載波分配方案

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710001739.8
• 申請(qǐng)日: 2017-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN106788940A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁建國;王竟鑫;張芳;邱飄玉;龐宇;林金朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L5/00
• 分類號(hào): H04L5/00;H04W72/04
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 廖曦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多用戶OFDM系統(tǒng)子載波分配領(lǐng)域，涉及一種基于公平度和系統(tǒng)容量的OFDM子載波分配方案，該方案可以在用戶公平度和系統(tǒng)容量之間對(duì)子載波進(jìn)行合理的分配。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的單載波調(diào)制技術(shù)已經(jīng)曝露出許許多多的缺陷，現(xiàn)在主流的通信系統(tǒng)都將多載波調(diào)制技術(shù)作為物理層的核心技術(shù)之一。而OFDM技術(shù)作為多載波調(diào)制技術(shù)的一種，現(xiàn)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域中。OFDM技術(shù)可以將串行高速數(shù)據(jù)調(diào)制成多路并行低速數(shù)據(jù)，其獨(dú)特的多載波特性為我們研究高可用性的無線傳輸服務(wù)提供了有利的條件。但是，在OFDM技術(shù)中，特別是在多用戶環(huán)境下的OFDM系統(tǒng)中，由于傳統(tǒng)靜態(tài)的子載波分配方式并不能根據(jù)每個(gè)子載波的實(shí)時(shí)信道信息靈活的對(duì)子載波進(jìn)行合理的分配；如正交的時(shí)分多址技術(shù)(OFDM-TDMA)是根據(jù)時(shí)隙區(qū)分不同用戶，被分配時(shí)隙的用戶在其時(shí)隙內(nèi)將占用所有子載波，而正交的頻分多址技術(shù)(OFDM-FDMA)是將所有子載波劃分成若干子帶后分配給相應(yīng)的用戶，所有用戶共享所有頻帶資源。但類似的這種子載波固定分配方式并不能保證子載波分配后用戶之間具有較大的公平度，更不能保證系統(tǒng)容量的最大化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種既可以保證用戶公平度又可以保證系統(tǒng)容量的子載波分配方案。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

1.基于RA準(zhǔn)則構(gòu)建具有公平約束的優(yōu)化模型：

設(shè)多用戶OFDM系統(tǒng)中有N個(gè)子載波，K個(gè)用戶，信道的帶寬為B，高斯白噪聲功譜密度為N₀。為第k個(gè)用戶在其第n個(gè)子載波上的信道響應(yīng)，p_k,n為第k個(gè)用戶在其第n個(gè)子載波上分配的功率。假設(shè)P_total為總發(fā)送功率，c_k,n為子載波分配標(biāo)志位，那么基于RA準(zhǔn)則的多用戶OFDM系統(tǒng)優(yōu)化模型可以表示為：

約束條件為：

上式約束(c)中，用戶速率R_k為：

(2)式中，N_k是分配給第k個(gè)用戶的子載波數(shù)；b_k,n為第k個(gè)用戶在其第n個(gè)子載波上分配的比特?cái)?shù)量。

2.根據(jù)(1)式的公平約束(c)式設(shè)置公平度函數(shù)：

3.改進(jìn)具有公平約束的優(yōu)化模型：

在所有子載波間進(jìn)行等功率分配，即：

p_k,n＝P_total/N(5)

在對(duì)所有子載波進(jìn)行等功率分配后，定義為用戶k在子信道n上的信道增益，設(shè)置用戶對(duì)公平度的要求值為ξ，則具有公平約束的優(yōu)化模型變?yōu)椋?/p>

約束條件為：

4.使用公平度ξ進(jìn)行子載波的分配：

Step1：設(shè)R_k＝0，c_k,n＝0，for k＝1,2,…,K,n＝1,2,…,N，并且A＝{1,2,…,N}；

Step2：a)設(shè)U＝{1,2,…,K}，則在任意用戶和任意子載波中，找到一個(gè)用戶k和一個(gè)子載波n，使其滿足H_k,n≥H_i,m，然后利用找到的H_k,n更新c_k,n＝1，U＝U-{k}，A＝A-{n}和R_k＝R_k+b_k,n；

b)重復(fù)步驟a)，直到

Step3：當(dāng)時(shí)，設(shè)Y＝{1,2,…,K}，然后根據(jù)(4)式計(jì)算公平度函數(shù)Fairness的值并比較Fairness和公平度的要求值ξ的大小。

1)若Fairness≥ξ：

a)在任意用戶和任意子載波中，找到一個(gè)用戶k和一個(gè)子載波

n，使其滿足H_k,n≥H_v,z；

b)根據(jù)找到的H_k,n更新c_k,n＝1，R_k＝R_k+b_k,n和A＝A-{n}；

2)若Fairness<ξ：

a)找到用戶k，k＝argmin_k∈Y R_k/λ_k；