[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

摘要

本发明公开了一种OFDMA系统中基于部分信道信息的资源分配方法，其优点在于在构造最大化系统总速率模型时考虑到比例公平约束条件，保证用户间速率成比例公平约束，接着构造与最大化系统总速率模型相关的拉格朗日方程，然后对该拉格朗日方程求导获得一阶KKT必要条件，再接着对一阶KKT必要条件进行推导获得最优功率解，并通过对拉格朗日算子的迭代搜索获得最优功率值，根据最优功率值获得最优用户速率，进而根据最优用户速率和最大最小原则分配子载波和功率给各个用户，从而在保证各个用户速率满足业务需要的情况下，高效率的利用系统的资源。

主权项

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。