[发明专利]基于能效的OFDMA子载波分配方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于能效的正交频分多址(OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiple Access)子载波分配方法。 

背景技术

随着高速率无线数据业务的迅速发展，能耗问题越来越受到更多的关注，据报道对于移动运营商，无线接入方面消耗的能量占据整个网络能耗的70%，而基站是移动运营过程中最主要的能耗来源，致力于基站节能问题的研究，开展基于能量效率的设计变得越来越重要并且成为一种不可避免的趋势。 

OFDMA技术将系统传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集，将不同的子载波集分配给不同的用户实现多址。OFDMA系统可动态地把空闲带宽资源分配给多用户，使得系统资源的更加优化利用，并且由于抗多户和符号间干扰能力强、频谱利用率高、传输速率高等优良性能，OFDMA技术被广泛用于下一代无线通信网络，如WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)和LTE(Long Term Evolution)。在OFDMA网络中，网络资源包括频谱、时间和功率等都是由基站进行负责管理调度，基于能效的资源分配方案研究在基站端节能具有十分重要的作用。然而传统的资源分配方法，如速率自适应(RA)和边缘自适应(MA)，前者将最大化网络吞吐量作为优化目标，而后者将最小化传输功率作为优化目标，很少考虑到基站资源分配的能效问题。 

通过对已有OFDMA网络中基于能效资源分配方法的研究，可以知道，基于能效的资源分配问题是一个非多项式问题，已经证明这个问题最优解唯一存在，可以用穷举法求得但是计算复杂度太高；能量效率和频谱效率之间是一种平衡折衷关系。代表性研究主要有以下两种： 

(1)基于时分技术的联合资源分配算法(参见文献A.Akbari,R.Hoshyar,and R.Tafazolli,Energy-efficient resource allocation in wireless OFDMA systems,in Proc.of IEEE21st International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications(PIMRC2010),Istambul,Turkey,September2010，1731-1735)：该算法通过假定用户分配的子载波可以为小数，将资源分配问题进行了转化，然后通过子载波和功率联合分配，利用循环迭代的方法来得到近似最优解，但是算法的计算复杂度取决于循环迭代达到收敛的次数，算法的计算复杂度较高。 

(2)Maximizing-EE-lower-bound-based Downlink Subcarrier Allocation(MDSA)+Bisection-based Power Adaptation(BPA)资源分配算法(参见文献C.Xiong,G.Y.Li,S.Zhang, Y.Chen,and S.Xu,Energy-Efficient Resource Allocation in OFDMA Networks,Proc.IEEE Global Communications Conference,Houston,Texas,USA,Dec.2012.)：该算法将资源分配问题分解为子载波分配和功率分配两个子问题，BPA是功率分配算法，是在子载波分配确定的基础上进行二分法最优功率搜索；MDSA是子载波分配算法，该算法是通过最大化最小用户EE来趋近最优解，具体操作采用贪婪算法来实现，子载波总是分配给EE最小的用户，分配完成后更新用户的EE，进入下一次分配。子载波分配算法MDSA所得到的网络EE接近最优解，进行MDSA算法之前需要计算每个用户所占电路总功率的比例，这个求解过程是在解一个多变量多限制非线性最优化问题，计算复杂度较高，并且网络信道发生变化时，这些比例系数需要重新计算，因而MDSA算法计算复杂度偏高。 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有OFDMA网络中基于能效资源分配存在的上述算法复杂度高问题，提出了一种基于能效的OFDMA子载波分配方法。 

本发明采用的技术方案如下：一种基于能效的OFDMA子载波分配方法，具体包括以下步骤： 

步骤S1.初始化网络参数，根据每个用户基本传输速率占总传输速率比例，确定每个用户应分配的子载波数目；