一種功率最小化的雙層迭代ofdm子載波分配算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，具體地說，設(shè)及到一種能夠使基站的發(fā)送功率最小化 的OFDM子載波分配算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著各種智能終端的快速普及，無線業(yè)務(wù)的需求增長迅速，無線通信產(chǎn)業(yè)的能量 消耗W驚人的速度增長。從環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙重角度來看，提高能量效率，降低網(wǎng)絡(luò) 的能量消耗，已成為未來移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)普遍關(guān)注的問題。
[0003] 為了滿足用戶的需求，傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通常按照小區(qū)容量的峰值進(jìn)行設(shè)計(jì)。在晚上 的辦公區(qū)域、白天的居民區(qū)，大部分的網(wǎng)絡(luò)很少一直處于峰值狀態(tài)。因此，按照小區(qū)的負(fù)載 變化動(dòng)態(tài)的調(diào)整基站的發(fā)送功率就顯得很有必要。根據(jù)香農(nóng)容量公式，發(fā)送速率與可分配 的帶寬或子載波數(shù)成線性關(guān)系，與發(fā)送功率成對(duì)數(shù)關(guān)系。因此，在保持用戶服務(wù)質(zhì)量的前提 下，可W調(diào)整頻譜和發(fā)送功率之間的關(guān)系，W達(dá)到功率節(jié)省的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種功率最小化的雙層迭代OFDM子載波分配算 法，該算法在滿足用戶最小速率請(qǐng)求的條件下，W較低的復(fù)雜度把系統(tǒng)中的OFDM子載波分 配給用戶，可使基站的功率消耗最小。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為:該算法包括內(nèi)外兩層迭代。在內(nèi)層迭代中，當(dāng)兩個(gè)相鄰用戶 的子載波數(shù)目固定時(shí)，內(nèi)層迭代函數(shù)loca化est用來尋找運(yùn)兩個(gè)用戶的局部最優(yōu)的子載波 分配值。將每個(gè)用戶從左向右排列，內(nèi)層迭代算法每次向右移動(dòng)一個(gè)用戶，直到移動(dòng)到最后 一個(gè)用戶。因此，每次外層迭代包括化-1)次內(nèi)層迭代。在進(jìn)行化-1)次內(nèi)層迭代后，本次外 層迭代通過和上次外層迭代結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，判斷是否終止迭代過程。所述算法具體步驟如 下：
[0006] (1)參數(shù)初始化，所述參數(shù)包括用戶數(shù)K、子載波個(gè)數(shù)L、子載波帶寬W、用戶的最小 速率請(qǐng)求rk、基站到每個(gè)用戶的信道噪聲比Gk、迭代終止口限值ε;
[0007] (2)迭代初始化，隨機(jī)初始化Κ個(gè)用戶的子載波分配，并計(jì)算Κ個(gè)用戶總的功率消 耗；
[000引（3)雙層迭代:包括內(nèi)外兩層迭代，每次外層迭代包括化-1)次內(nèi)層迭代；
[0009] (4)計(jì)算經(jīng)過化-1)次內(nèi)層迭代后本次外層迭代系統(tǒng)總的功率消耗；
[0010] (5)迭代收斂判別:計(jì)算本次外層迭代的功率消耗相對(duì)上次外層迭代的功率消耗 節(jié)省值，如果功率節(jié)省值小于判決口限值，停止迭代，本次外層迭代的子載波分配為最優(yōu)的 子載波分配;否則，重復(fù)進(jìn)行下一次外層迭代過程。
[0011] 進(jìn)一步地，步驟（1)中所述的最小速率請(qǐng)求，是滿足用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下，用戶 需要的最小發(fā)送速率。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的隨機(jī)初始化Κ個(gè)用戶的子載波分配，是把L個(gè)子載波分 配給κ個(gè)用戶，并滿足用戶的最小速率請(qǐng)求。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的Κ個(gè)用戶，需要對(duì)Κ個(gè)用戶進(jìn)行排序并標(biāo)注用戶的順 序。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，第t次外層迭代時(shí)內(nèi)層迭代過程如下：
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)中第m次內(nèi)層迭代，在保證上次迭代兩個(gè)相鄰用戶m和m+1 的子載波之和不變的情況下，對(duì)兩個(gè)用戶的子載波數(shù)進(jìn)行重新分配，使運(yùn)兩個(gè)用戶的功率 消耗之和最小化，記錄第m個(gè)用戶的子載波為本次內(nèi)層迭代的子載波數(shù)，第m+1個(gè)用戶的子 載波分配結(jié)果參與到下一次內(nèi)層迭代。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟(3)中從第一次內(nèi)層迭代到第化-2)次內(nèi)層迭代，前一個(gè)用戶的子 載波數(shù)為本次迭代后的更新值，后一個(gè)用戶的子載波數(shù)參與到下一次內(nèi)部迭代的運(yùn)算，第 化-1)次迭代對(duì)最后兩個(gè)用戶的子載波數(shù)進(jìn)行更新。
[0022] 進(jìn)一步地，步驟(5)在進(jìn)行化-1)次內(nèi)層迭代后，進(jìn)行本次外層迭代。
[0023] 進(jìn)一步地，步驟(6)中的迭代收斂判別，如果功率節(jié)省值小于判決口限值，停止迭 代，其外層迭代次數(shù)是不確定的。
[0024] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明可W在滿足用戶最小速率請(qǐng)求的條件下，通過雙層迭 代把系統(tǒng)中的OFDM子載波分配給用戶，從而使基站的發(fā)送功率最小。另外，本算法具有較低 的復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0025] 圖1表示Ξ種不同子載波初始化條件下總功率消耗隨迭代次數(shù)的變化情況。
[0026] 圖2表示提出的雙層迭代算法與窮捜算法和平均分配子載波時(shí)基站總的功率消耗 對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。本實(shí) 施例的主要功能，是提供一種功率最小化的雙層迭代OFDM子載波分配算法，該算法在滿足 用戶最小速率請(qǐng)求的條件下，W較低的復(fù)雜度對(duì)系統(tǒng)子載波進(jìn)行分配，使系統(tǒng)的功率消耗 最小。
[0028] 設(shè)小區(qū)半徑為500米，用戶在小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)均勻分布，假設(shè)用戶的最小數(shù)據(jù)速率 請(qǐng)求都相同，為1kbps。每個(gè)子載波帶寬為1曲Z。假設(shè)噪聲功率為-115地m。假設(shè)在每個(gè)時(shí)隙 對(duì)Ξ個(gè)用戶進(jìn)行調(diào)度。本算法可W應(yīng)用到更多子載波和更多用戶的情形。本實(shí)施例的接入 方法具體包括W下步驟：
[0029] 第一步:參數(shù)初始化，包括用戶數(shù)K，子載波數(shù)L，用戶k的信道噪聲比Gk及最小速率 請(qǐng)求rk，子載波帶寬W，迭代終止口限值ε ;
[0030]第二步：迭代初始化，初始化用戶的子載波分配，.…計(jì)算總的功率消耗 護(hù)。令|片，盡…，劇=[/|。，/?，...，禮
[0031 ]第Ξ步:第t次外層迭代時(shí)內(nèi)層迭代過程
[0038] 第m次內(nèi)層迭代，在保證上次迭代兩個(gè)相鄰用戶m和m+1的子載波之和不變的情況 下，對(duì)兩個(gè)用戶的子載波數(shù)進(jìn)行重新分配，使運(yùn)兩個(gè)用戶的功率消耗之和最小化，記錄第m 個(gè)用戶的子載波為本次內(nèi)層迭代的子載波數(shù)，第m+1個(gè)用戶的子載波分配結(jié)果參與到下一 次內(nèi)層迭代。