[发明专利]一种室外到室内通信系统中高能效的资源分配方法

说明书

技术领域

本文涉及移动通信领域，特别地，本发明是用于第五代(5th-Generation)移动通信系统中室外到室内通信的一种资源分配的方法。

背景技术

4G移动网络如今已进入快速普及阶段，与此同时世界各国都在积极地研究5G技术，争相把本国的标准推向国际化，5G标准也开始渐渐崭露头角。率先利用感知无线电技术，由网络自动决定提供的频段，实现多网融合是5G的一个显著特点。我国的5G工作也已取得初步成绩。高数据速率、高能量效率和覆盖范围广是5G无线通信系统的基本要求。资源分配的高自由度使得大规模多输入多输出(MIMO)成为了5G通信系统的一个有力的候选方案。但是，最先进的个人设备通常配备少量的接收天线，这限制了MIMO向个人用户设备提供的空间复用增益。如何解决这一矛盾给5G网络设计与优化带来了了新的机遇和挑战。

由于在传统的移动通信系统中，大部分的移动数据流量都是在室内使用，为了得到更好的通信质量以及高质量的语音、图像、视频等多媒体服务，人们开始考虑在利用光纤铺设高速家庭小基站，然而过高的实施费用使得这一方案不切合实际。另一方面，毫米波频带有着巨大的带宽可供使用，但是，毫米波波长较短，通过建筑墙时损耗很大，这就限制了毫米波基站的可行性。为了适应网络发展的新需求、新形势，一种新的可行的，满足5G通信系统QOS需求的室外到室内通信网络架构亟待提出。

为了实现5G通信系统所要求的高能量效率、高数据速率，提出了一种用户侧多天线低功率无线接入节点(Small Cell)网络架构。该网络架构用来协助5G移动通信中正交频分多址(OFDMA)的传输。为了提升单天线用户设备的空间复用增益，该Small Cell配备两组天线，一组在授权频带中使用，工作于室外基站到室内家庭小基站链路，另一组在非授权频带中使用，工作于室内家庭小基站到用户设备链路。

发明内容

本发明主要针对5G室外到室内高数据速率、高能量效率通信中的资源分配问题，提出了一种基于家庭基站网络架构和渐进最优迭代的资源分配方法。该方法为单天线用户设备提供了多并行数据流，在系统能量效率和频谱效率方面获得了重大的性能提升。

为了解决上述问题，本发明首先提供了一种高能效的最优化资源分配方案，该方案分为两个部分，第一部分更新能量效率，第二部分在给定即时能量效率的条件下更新下行链路传输功率和子载波分配指标。

第一部分更新能量效率的方法步骤如下：

步骤1：初始化最大迭代次数H_max和收敛容限v。

步骤2：设置迭代指数h＝0，初始化能量效率η_EE。

步骤3：对于给定的η_EE，转入第二部分([0017])，得到最佳功率分配策略和子载波分配策略

步骤4：判断是否成立。式中k∈{1,...,K}为子载波的集合，i∈{1,...,I}为用户设备(UE)的集合，m∈{1,...,M}为空间信道的集合，P_C为系统电路总功耗，其他涉及的变量将在下文中详细说明。

步骤5:如果成立，收敛性满足，返回最优能量效率 程序终止。

步骤6：如果不成立，则按照更新η_EE，并使h＝h+1。

步骤7：判断迭代次数是否达到最大值H_max。

步骤8：如果达到，则结束程序；如果没有达到则转入步骤3([0010])，进行下一次能量效率的迭代过程。

第二部分更新下行链路传输功率和子载波分配指标的方法步骤如下：

步骤1：初始化最大迭代次数L_max和收敛容限Δ。

步骤2：设置迭代指数l＝0，初始化下行链路传输功率和子载波分配策略τ_k,i(l)，l＝l+1。

步骤3：对于给定的和τ_k,i(l)，将代入由收敛约束条件得到的公式求得即时资源分配策略

步骤4：对于得到的和τ_k,i(l)，将代入另一由收敛约束条件得到的公式求得即时资源分配策略

步骤5：根据得到的和τ_k,i(l)及相关公式进行更新，得到即时下行子载波分配策略τ_k,i'(l)。

判断是否成立。

步骤7:如果成立，收敛性满足，返回即得到最佳功率分配策略和子载波分配策略，迭代过程结束，并将结果送到第一部分的步骤4。