[發明專利]一種基于能耗的時間頻率二維通信資源分配方法

在審

• 申請號: 202111293383.2
• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN114071476A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 林世俊;湯慧新;石江宏
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04W72/04;H04W72/12
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 羅恒蘭

1.一種基于能耗的時間頻率二維通信資源分配方法，其特征在于：所述資源分配方法用于NOMA蜂窩網絡，所述NOMA蜂窩網絡由一個基站和一組蜂窩用戶組成的上行蜂窩網絡，蜂窩用戶集合表示為C＝{c_i,1≤i≤|C|}，對蜂窩用戶進行分組，利用NOMA技術同組用戶復用相同的時頻通信資源，蜂窩用戶組集合表示為一個蜂窩用戶組中的蜂窩用戶數不應超過給定的系統參數L；

將通信資源分別在時域和頻域兩個維度上進行劃分，在時域，將時間資源劃分為多個時間幀，每個時間幀包含T個時隙；在頻域，采用正交頻分多址技術將總帶寬劃分為F個頻域子信道，那么表示在子信道f中第t個時隙的資源塊；

資源塊RB分配時，一個非空用戶組至少占用一個資源塊RB進行通信，每個資源塊RB至多只能分配給一個用戶組；解碼時，按照信道增益越大用戶越先解碼的解碼順序；

在給定用戶組G_all時，對于空用戶組無需分配時頻通信資源，只需要為非空用戶組集合G_NE分配資源；為用戶組G_all的非空組子集G_NE分配時頻通信資源時，已知每個蜂窩用戶c_i在子信道f中的信道增益每個蜂窩用戶c_i的速率要求一開始所有資源塊RB都未被分配，即每個非空用戶組G_j在各子信道上的能耗為正無窮大，即其中E_j,f為用戶組G_j在子信道f上的能耗；

非空用戶組集合G_NE的資源分配步驟如下：

步驟1、對于每個非空用戶組G_j，執行步驟2到3；

步驟2、對于每個存在未被分配的資源塊RB(s)的子信道f，根據資源塊RB選擇原則為每個非空用戶組G_j在子信道f中選擇計算出每個非空用戶組G_j在子信道f上的初始能耗

所述資源塊RB選擇原則如下：

在子信道f中如果存在一個時隙t₁，在時隙t₁中的所有資源塊RBs都未被占用時，選擇資源塊如果不存在時隙t₁，則在子信道f未被占用的資源塊RBs中，如果存在一個時隙t₂，滿足在時隙t₂中存在一個資源塊RB已被G_j占用，則選擇資源塊如果不存在時隙t₂，則在子信道f中選擇一個未被占用的RB，即其滿足在時隙t₃中未被占用RB數量最多；

步驟3、找出所有初始能耗中的最小能耗對應的子信道f^*，將對應的資源塊分配給相應地非空用戶組G_j；

步驟4、記錄當前系統的能耗各組蜂窩用戶CUs的能耗各蜂窩用戶CU在各子信道中的發射功率資源塊RB分配情況

步驟5、令輪數u＝1；

步驟6、所有非空用戶組G_j在所有子信道f的能耗變化ΔE_j,f設為負無窮；對于每個非空用戶組G_j，執行步驟7；

步驟7、對于每個存在未被分配資源塊的子信道f，根據上述步驟2中資源塊RB選擇原則為非空用戶組G_j在子信道f中選擇資源塊計算出G_j子信道f上的能耗和能耗減少量

步驟8、找到能耗減少量ΔE_j,f最大值所對應的用戶組和子信道f^*；

步驟9、計算臨時能耗減少量找到最大值所對應的用戶組和子信道f^#；

步驟10、如果用戶組在子信道f^*中選擇的未被占用的資源塊RB所對應的時隙對于用戶組來說，時隙屬于未被占用的時隙，且時隙中有資源塊RB已經被分配，且在子信道f^#中選擇的未被占用的資源塊RB所對應的時隙屬于用戶組已占的時隙，則將資源塊分配給用戶組否則，將資源塊分配給非空用戶組

步驟11、記錄此時系統能耗各組用戶CUs能耗各用戶CU在各子信道中的發射功率資源塊RB分配情況

步驟12、令輪數u＝u+1，執行步驟6到11，直到u大于(F×T-|G_NE|)，即所有資源塊均被分配完成；

步驟13、根據每一輪的系統能耗找到最小所對應的輪數u^*；

其中，計算為，

P_i^max為用戶c_i在每個時隙的最大發射功率；

步驟14、輪數u^*對應的系統能耗為得到最終系統能耗各組用戶CUs的能耗各用戶CU在各子信道的發射功率資源塊RB分配情況為

2.根據權利要求1所述的一種基于能耗的時間頻率二維通信資源分配方法，其特征在于：所述系統中蜂窩用戶的總能耗E_total包含三個部分：當蜂窩用戶CUs處于活躍狀態時的功率放大器能耗、當蜂窩用戶CUs處于活躍狀態時的電路能耗、當蜂窩用戶CUs處于空閑時的空閑能耗；

故E_total被計算為：

其中，x_i,j和分別表示用戶分組和資源分配情況，x_i,j＝1表示蜂窩用戶c_i屬于組G_j，否則x_i,j＝0；表示資源塊RB_f,t分配給G_j；否則θ為功率放大器的漏極效率，表示CUc_i在子信道f中發射功率，sgn(·)為符號函數，表示CUc_i的電路功率，表示CUc_i的空閑功率。