[发明专利]一种OFDMA 系统中基于部分信道信息的资源分配方法

权利要求书

1.一种OFDMA系统中基于部分信道信息的资源分配方法，其特征在于包括以下具体步骤：

(1)获取OFDMA系统的发送端接收到的第k个用户在第n个子载波上的信道信息h_k，n；

(2)根据h_k，n计算第k个用户在第n个子载波上的信道增益H_k，n的概率密度函数，记为f(Hk,n|Hk,n~)=1ρk,ne-Hk,n+Hk,n~ρk,nI0(2ρk,nHk,nHk,n~),]]>其中，H_k，n＝|h_k，n|²/(N₀B/N)，“||”为取绝对值符号，B表示OFDMA系统的总可用带宽，N表示OFDMA系统的总子载波数，N₀表示噪声单边功率谱密度，表示H_k，n的估计值，Hk,n~=|hk,n~|2/(N0B/N),]]>表示h_k，n的估计值，I₀表示第一类零阶改进型贝塞尔函数，ρ_k，n表示反馈错误方差与噪声功率比，ρk,n=σk,n2/(N0B/N),]]>表示反馈错误方差；

(3)根据计算第k个用户在第n个子载波上的遍历速率，记为Rk,n(pk,n,Hk,n~)=∫0∞log2(1+pk,nHk,n)f(Hk,n|Hk,n~)dHk,n,]]>其中，p_k，n表示第k个用户在第n个子载波上所分配的功率；

(4)根据总功率约束条件、比例公平约束条件和建立最大化系统总速率模型；

(5)构造与最大化系统总速率模型相关的拉格朗日方程：L(pk,n,ak,n,λ,β,γ,δ,μ)=Σk=1KΣn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)+λ(PT-Σk=1KΣn=1Nak,npk,n)+Σn=1Nβn(1-Σk=1Kak,n)+Σk=1KΣn=1Nγk,nak,n+Σk-1KΣn=1Nδk,npk,n+Σk-1Kμk(Σn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)-φkΣk-1KΣn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)),]]>其中，P_T表示OFDMA系统的总功率，K表示OFDMA系统的总用户数，a_k，n表示子载波分配因子，即为第k个用户在第n个子载波上占用的比例数，φ_k表示第k个用户的速率比例因子，φ_k之0且λ、β_n、γ_k，n、δ_k，n、μ_k分别为式PT-Σk=1KΣn=1Nak,npk,n,]]>1-Σk=1Kak,n,]]>a_k，n、p_k，n、Σn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)-φkΣk=1KΣn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)]]>的拉格朗日算子；

(6)将L(pk,n,ak,n,λ,β,γ,δ,μ)=Σk=1KΣn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)+λ(PT-Σk=1KΣn=1Nak,npk,n)+Σn=1Nβn(1-Σk=1Kak,n)+Σk=1KΣn=1Nγk,nak,n+Σk=1KΣn-1Nδk,npk,n+Σk=1Kμk(Σn-1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)-φkΣk=1KΣn-1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~))]]>分别对a_k，n和p_k，n求导，获得一阶KKT必要条件，然后根据一阶KKT必要条件推导出最优功率分配解和最优子载波分配解

(7)将拉格朗日算子λ的初始值λ⁰代入L(pk,n,ak,n,λ,β,γ,δ,μ)=Σk=1KΣn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)+λ(PT-Σk=1KΣn=1Nak,npk,n)+Σn=1Nβn(1-Σk=1Kak,n)+Σk=1KΣn=1Nγk,nak,n+Σk-1KΣn=1Nδk,npk,n+Σk-1Kμk(Σn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~)-φkΣk-1KΣn=1Nak,nRk,n(pk,n,Hk,n~))]]>中，并应用迭代搜索的方法获得最优功率值p′_k，n，其中，λ0=1NK(PTN0B/N+Σk=1KΣn=1N1hk,n2);]]>

(8)根据p′_k，n计算最优用户速率，记为R_k，Rk=Σn=1NRk,n(pk,n′,Hk,n~);]]>

(9)根据R_k，按照最大最小原则的分配方法将子载波和功率分配给各个用户。