[发明专利]一种基于子载波合并的多播资源调度方法

权利要求书

1.一种基于子载波合并的多播资源调度方法，用于一蜂窝小区，该蜂窝小区中某一多播业务有K个服务用户，共有N个子载波可用来传输多播数据；其特征在于，包括以下步骤：

1)根据每个子载波上的最差用户编号，将最差用户编号相同的子载波划归同一子载波子集合；子载波配对尝试只在不同子载波子集间进行；

2)先假定子载波间功率均分，采用多轮贪婪算法完成子载波配对；最多允许两个子载波在一起作合并，合并方案采用最大比合并，同时根据子载波合并增益大小，自适应选择合并或者非合并；

3)在步骤2)基础上，以最大化多播总容量为目标，完成子载波间功率分配；整个子载波间功率分配过程，被解耦为两个独立的子过程：子载波对内的功率分配和子载波对间的功率分配。

2.根据权利要求1所述的基于子载波合并的多播资源调度方法，其特征在于，步骤1)的具体方法如下：

根据每个子载波上的最差用户，将整个子载波集合SET_total划分为用户数个子载波子集合；其中，最差用户相同的子载波被划归为同一个子载波子集合中，并将此子载波子集合称之为此最差用户的子载波子集合，记为SET_{最差用户编号}；此时，每个用户对应一个子载波子集合。

3.根据权利要求1所述的基于子载波合并的多播资源调度方法，所述步骤2)的具体步骤如下：

2-1)初始化集合Φ＝SET_total，子载波配对集合编号t＝1，总的子载波对数目T＝0，K个用户对应的子载波子集合Ψ_k＝SET_UEk，k＝{1，…，K}；

2-2)从子载波集合Φ中任选一个子载波Sc_Φ作为贪婪算法的初始值；设子载波Sc_Φ上的最差用户编号为子载波Sc_Φ所在的用户子载波子集为初始化一个新的集合为以及一个子载波配对集合为set_t＝{Sc_Φ}，其合并增益Δ＝0；在此之后，将子载波Sc_Φ从所在的用户子载波子集中去除，即

2-3)从Θ中任取一个子载波Sc_Θ，并将其从Θ去除；此时Θ＝Θ-Sc_Θ；

2-4)令子载波配对尝试集合set_buffer＝{Sc_Φ，Sc_Θ}，算出其载波合并增益为如果则set_t＝set_buffer，其中，子载波合并增益计算方法如下：

2-4-1)计算子载波合并前，各个用户在子载波Sc_Φ和Sc_Θ上的接收SNR，并找出两个子载波上相应的最差用户i和j；子载波合并前各个用户接收SNR的计算公式如下：

SNRk,ScΦ=PScΦ|hk,ScΦ|2BN0---(1)]]>

其中，为子载波合并前用户k在子载波Sc_Φ上的接收SNR，为子载波Sc_Φ上的发射功率，为子载波Sc_Φ上的第k个用户的信道系数，N₀指噪声功率谱密度，B为子载波间隔带宽；

2-4-2)计算子载波合并后，各个用户将从子载波1_Φ和上接收到的信号做最大比合并后的接收SNR，并找出子载波合并后的最差用户x；子载波合并后各个用户接收SNR的计算公式如下：

SNRk,{ScΦ,ScΘ}=SINRk,ScΦ+SINRk,ScΘ=PScΦ|hk,ScΦ|2+PScΘ|hk,ScΘ|2BN0---(2)]]>

其中，为子载波合并后用户k在子载波对{Sc_Φ，Sc_Θ}上的接收SNR，和分别为子载波Sc_Φ和Sc_Θ上的发射功率，和分别为子载波Sc_Φ和Sc_Θ上的第k个用户的信道系数；

2-4-3)计算子载波Sc_Φ和Sc_Θ合并前后，两个子载波上的总速率为：

                              (3)

设子载波合并增益为Δ^{n，m}，其计算公式为：

2-5)循环第2-3)步与第2-4)步，直至并将得到子载波配对集合从集合Φ中去除，即Φ＝Φ-set_t，并令T＝t，t＝t+1；如果即子载波Sc_Θ与载波Sc_Φ配对成功，则将子载波Sc_Θ从其所在的用户子载波子集中去除，即：ΨUEScΘ=ΨUEScΘ-ScΘ;]]>

2-6)循环第2-2)步到第2-5)步，并将每次循环得到的配对集合记录下来，直到

最后，总共可得到的T个载波配对集合set_t，即为所得到的子载波配对的结果；其中，

4.根据权利要求3所述的基于载波合并的多播资源调度方法，所述步骤3)的具体步骤如下：

3-1)在步骤2)子载波配对结果的基础上，将整个子载波间的功率分配解耦为两个过程：子载波对内的功率分配和子载波对间的功率分配；

3-2)针对由两个子载波构成的子载波对，作子载波对内的功率分配；对于由两个子载波构成的子载波对中的任意一个子载波对{n，m}，对内功率分配的优化模型建立如下：

max{Pn,Pm}mink{SNRk,{n,m}}]]>

                                 (7)

s.t.P_n≥0，P_m≥0

令此时(7)式可变形为：

maxPratemink{|hk,n|2+Prate(|hk,m|2-|hk,n|2)},]]>其中P_rate∈[0，1](8)

原功率分配问题变为求解最优的功率P_rate，其求解方法如下：先求出使得用户两两间SNR_k，{n，m}相等时的P_rate临界点，再从这些临界点及两个边界点(0和1)中找出最优的P_rate；

3-3)同一子载波对内的几个子载波作为一个整体参与子载波对间的功率分配；优化模型建立如下：

max{Pt}Σt=1Tlog2(1+SNR(t))]]>

s.t.Σt=1TPt=PtotalPt≥0,t=1,···T---(10)]]>

其中，T为总的子载波对的数目，SNR^(t)为在3-2)步骤完成的基础上，得到的第t个子载波对上最差用户的接收SNR；对于此优化问题，采用注水算法予以求解。