上行ofdm系統(tǒng)子載波與功率分配方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法及系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟：獲取小區(qū)內(nèi)各用戶的公平性權(quán)值、最大功率約束信息及各用戶在相應(yīng)子載波上的信道信噪比；根據(jù)各公平性權(quán)值、信道信噪比及最大功率約束信息建立混合變量優(yōu)化問題；根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息；根據(jù)迭代計(jì)算的結(jié)果分別對各子載波及功率進(jìn)行分配。本發(fā)明能快速有效地進(jìn)行子載波與功率分配。
【專利說明】上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法以及一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]正交頻分多址(OFDMA,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是無線通訊系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，是一種多址技術(shù)，WiMax、LTE都支持0FDMA。目前，OFDMA技術(shù)已被廣泛研究，并已成為3GPP LTE的下行鏈路的主流多址方案。在優(yōu)化OFDMA系統(tǒng)性能過程中，資源分配其者重要作用。通常，無線資源分配主要的度量指標(biāo)之一是頻譜效率。同時(shí)，能效在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也越來越引起人們關(guān)注。
[0003]針對上行OFDM系統(tǒng)子載波、功率快速分配技術(shù)及裝置研究，已存在不少技術(shù)方案?，F(xiàn)有的技術(shù)方案主要為:首先對服務(wù)區(qū)頻率規(guī)劃即小區(qū)間先進(jìn)行小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)，將小區(qū)間的頻率干擾抵消。因此，分別考慮單個(gè)小區(qū)內(nèi)上行OFDM系統(tǒng)子載波、功率快速分配。分配過程的目標(biāo)函數(shù)是各個(gè)用戶公平性加權(quán)吞吐量之和；相關(guān)的約束條件包括:每個(gè)子載波不能同時(shí)分配給兩個(gè)或以上用戶；每個(gè)用戶的移動(dòng)終端的功率受限；功率值為正?；诙嘤脩羯闲匈Y源分配的必要條件，進(jìn)行相關(guān)的用戶子載波分配；基于單用戶資源分配的最優(yōu)條件，注水分配每個(gè)用戶對應(yīng)的子載波的功率；將子載波分配及功率分配進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成計(jì)算復(fù)雜度不高的子載波、功率迭代分配算法。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中整體以子載波分配推進(jìn)，每次分配一個(gè)，然后更新相關(guān)的功率分配值，進(jìn)入下一個(gè)子載波分配。但是所有分配過的子載波不因后面迭代信息的交互而調(diào)整，不利于得到最優(yōu)的分配結(jié)果。并且，在單用戶資源分配中，采用注水算法給予相應(yīng)的功率分配。這無法保證所獲的功率分配是最優(yōu)的，嚴(yán)重影響下次迭代中子載波的分配，最終導(dǎo)致子載波、功率分配不合理，系統(tǒng)性能受到很大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，本發(fā)明提供一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法及系統(tǒng)，能夠提高子載波與功率分配的效率和合理性，提升系統(tǒng)性能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，包括如下步驟:
[0008]獲取小區(qū)內(nèi)各用戶的公平性權(quán)值、最大功率約束信息及各用戶在相應(yīng)子載波上的信道信噪比；
[0009]根據(jù)各公平性權(quán)值、信道信噪比與最大功率約束信息建立混合變量優(yōu)化問題；
[0010]根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息；
[0011]根據(jù)迭代計(jì)算的結(jié)果分別對各子載波及功率進(jìn)行分配。
[0012]—種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配系統(tǒng)，包括:
[0013]獲取模塊，用獲取小區(qū)內(nèi)各用戶的公平性權(quán)值、最大功率約束信息及各用戶在相應(yīng)子載波上的信道信噪比；
[0014]第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)各公平性權(quán)值、信道信噪比與最大功率約束信息建立混合變量優(yōu)化問題；
[0015]第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息；
[0016]分配模塊，用于根據(jù)迭代計(jì)算的結(jié)果分別對各子載波及功率進(jìn)行分配。
[0017]由以上方案可以看出，本發(fā)明的一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法及系統(tǒng)，在獲取小區(qū)內(nèi)各用戶的公平性權(quán)值、最大功率約束信息及各用戶在相應(yīng)子載波上的信道信噪比后，建立混合變量優(yōu)化問題，然后根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息；并根據(jù)迭代計(jì)算的結(jié)果分別對各子載波及功率進(jìn)行分配。本發(fā)明的方案通過對算子載波的分配信息及功率的配置信息兩者輪流交替計(jì)算形成一次迭代，兩者之間信息不斷交流使得子載波及功率配置趨于最優(yōu)化，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度，從而提高了子載波與功率分配的效率和合理性，實(shí)現(xiàn)快速有效地進(jìn)行子載波與功率分配。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法的流程示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息的流程示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中功率分配的流程示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖。【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]以下以采用KKT (Karush-Kuhn-Tucker)最優(yōu)條件為例,進(jìn)行子載波分配；同時(shí),采用Fenchel對偶原理對每個(gè)用戶分配的子載波進(jìn)行功率分配，得到上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方案。
[0024]參見圖1所示，一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，包括以下步驟:
[0025]步驟S101，獲取小區(qū)內(nèi)各用戶的公平性權(quán)值、最大功率約束信息及各用戶在相應(yīng)子載波上的信道信噪比；
[0026]步驟S102，根據(jù)各公平性權(quán)值、信道信噪比與最大功率約束信息建立混合變量優(yōu)化問題；
[0027]步驟S103，根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置
信息；
[0028]步驟S104，根據(jù)迭代計(jì)算的結(jié)果分別對各子載波及功率進(jìn)行分配。因此可以按照按子載波分配集合及功率分配的結(jié)果來設(shè)定相應(yīng)小區(qū)內(nèi)各用戶子載波使用和功率配置。
[0029]作為一個(gè)較好的實(shí)施例，所述根據(jù)各公平性權(quán)值、信道信噪比與最大功率約束信息建立混合變量優(yōu)化問題的過程具體可以包括以下步驟:
[0030]獲取各小區(qū)用戶集合、小區(qū)總頻率劃分的集合、用戶對應(yīng)信道信噪比、各用戶移動(dòng)終端的公平性權(quán)值及功率限制；
[0031]根據(jù)所獲取的各小區(qū)用戶集合、小區(qū)總頻率劃分的集合、用戶對應(yīng)信道信噪比、各用戶移動(dòng)終端的公平性權(quán)值及功率限制所述建立用戶加權(quán)吞吐量的和最大的目標(biāo)，即:
【權(quán)利要求】
1.一種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，其特征在于，包括如下步驟: 獲取小區(qū)內(nèi)各用戶的公平性權(quán)值、最大功率約束信息及各用戶在相應(yīng)子載波上的信道信噪比； 根據(jù)各公平性權(quán)值、信道信噪比及最大功率約束信息建立混合變量優(yōu)化問題； 根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息； 根據(jù)迭代計(jì)算的結(jié)果分別對各子載波及功率進(jìn)行分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，其特征在于，所述根據(jù)各公平性權(quán)值、信道信噪比及最大功率約束信息建立混合變量優(yōu)化問題的過程包括以下步驟: 獲取各小區(qū)用戶集合、小區(qū)總頻率劃分的集合、用戶對應(yīng)信道信噪比、各用戶移動(dòng)終端的公平性權(quán)值及功率限制； 根據(jù)所獲取的各小區(qū)用戶集合、小區(qū)總頻率劃分的集合、用戶對應(yīng)信道信噪比、各用戶移動(dòng)終端的公平性權(quán)值及功率限制所述建立用戶加權(quán)吞吐量的和最大的目標(biāo)，即:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，其特征在于，根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息的過程依次包括以下步驟: 步驟S1031，對用戶k的功率賦初始值，即:功率值Pk，n=Pk/N ； 步驟S1032，根據(jù)各公平性權(quán)值、上一次迭代的功率值及信道信噪比計(jì)算相應(yīng)用戶子載波的分配信息，并獲取各用戶對應(yīng)的子載波分配集合; 步驟S1033，根據(jù)上一次迭代的功率值、信道信噪比及各用戶相應(yīng)的子載波分配集合UuKL計(jì)算新的功率值的配置信息；步驟S1034，判斷迭代計(jì)算的次數(shù)是否達(dá)到預(yù)定值； 步驟S1035，若否，則返回執(zhí)行步驟S1032。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，其特征在于，所述步驟S1031之前包括以下步驟: 在各小區(qū)內(nèi)測量并計(jì)算相關(guān)的信道信噪比匕。;設(shè)定相應(yīng)用戶公平性權(quán)值 Kt及功率限制
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，其特征在于，根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息的過程還包括以下步驟: 當(dāng)?shù)?jì)算的次數(shù)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，則停止迭代，并輸出各用戶子載波分配集合及其相應(yīng)的功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，其特征在于，所述根據(jù)各公平性權(quán)值、上一次迭代的功率值及信道信噪比計(jì)算相應(yīng)用戶子載波的分配信息的過程包括以下步驟: 步驟 S10321，初始化參數(shù)、U、f，并令 i=0 ； 步驟S10322，對用戶k e U，計(jì)算
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配方法，其特征在于，所述根據(jù)上一次迭代的功率值、信道信噪比及各用戶相應(yīng)的子載波分配集合計(jì)算新的功率值的配置信息的過程包括以下步驟: 步驟S10331，給子載波和用戶集合U及f賦值，即:各用戶的子載波分配
eU，ne/}、{gk,?l、及初始功率 Ptn ; 步驟S10332，對任意用戶k，將零元素Xtn對應(yīng)的pk，n從Pk中減掉，將剩余量作為新的Pk值； 步驟S10333，對任意的用戶k所對應(yīng)的序列{giv, C1將行排序，次序從小到大，對任意相鄰的點(diǎn)間需要其駐點(diǎn)，將其與序列
8.—種上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配系統(tǒng),其特征在于,包括: 獲取模塊，用獲取小區(qū)內(nèi)各用戶的公平性權(quán)值、最大功率約束信息及各用戶在相應(yīng)子載波上的信道信噪比； 第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)各公平性權(quán)值、信道信噪比與最大功率約束信息建立混合變量優(yōu)化問題； 第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述混合變量優(yōu)化問題迭代計(jì)算子載波的分配信息及功率的配置信息； 分配模塊，用于根據(jù)迭代計(jì)算的結(jié)果分別對各子載波及功率進(jìn)行分配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的上行OFDM系統(tǒng)子載波與功率分配系統(tǒng)，其特征在于，所述第一計(jì)算模塊包括: 獲取子模塊，獲取各小區(qū)用戶集合、小區(qū)總頻率劃分的集合、用戶對應(yīng)信道信噪比、各用戶移動(dòng)終端的公平性權(quán)值及功率限制； 構(gòu)建模塊，根據(jù)所獲取的各小區(qū)用戶集合、小區(qū)總頻率劃分的集合、用戶對應(yīng)信道信噪t匕、各用戶移動(dòng)終端的公平性權(quán)值及功率限制所述建立用戶加權(quán)吞吐量的和最大的目標(biāo)，.max X η., X1" log(l + g, ,spk"),Ul.-'k'n 我n.同時(shí)，滿足以下條件:子載波不能同時(shí)分配多個(gè)用戶；移動(dòng)終端的總功率要有限制；子載波分配變量集合的元素為I或者0，分別代表用戶是否獲取該子載波；用戶功率分配集合為非負(fù)數(shù)； 采用以下公式建立混合變量優(yōu)化問題的約束:
【文檔編號】H04W52/04GK103780532SQ201410021275
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】丁勝培, 肖恒輝, 李炯城, 陳運(yùn)動(dòng), 賴志堅(jiān) 申請人:廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司