專利名稱：分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)的下行資源分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)中的下行資源分配方法，特別涉及天線選擇方法和相應(yīng)的子載波分配方法和功率分配方法，屬于無線通信中的無線資源管理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
分布式天線系統(tǒng)(DAS)將若干個從屬于基站側(cè)的天線分散開來放在小區(qū)的不同位置，減小了天線離移動臺的平均距離，使頻譜利用率較傳統(tǒng)的將多個天線放在小區(qū)中心的集中式天線系統(tǒng)(CAS)有極大提高，因而成為目前的研究熱點之一。
分布式多天線正交頻分多址(OFDMA)蜂窩系統(tǒng)用OFDM的子載波區(qū)分移動用戶，在每個子載波上可以選擇分布在小區(qū)不同位置的多根天線中的若干根同時傳輸每個用戶的數(shù)據(jù)，通過多根天線的空間分集增益來降低發(fā)射功率或提高誤碼率性能。
無線資源分配是提高DAS性能的關(guān)鍵所在。目前，資源分配方法的研究大都針對傳統(tǒng)的CAS，有關(guān)DAS資源分配方法的相關(guān)研究較少。下述的三篇參考文獻(xiàn)研究總吞吐量達(dá)到最大的下行子載波和功率分配方法，參考文獻(xiàn)“Xu W，Niu K and He Z，et al.Resource Allocation in Multiuser OFDM Distributed Antenna Systems.IEEE VehicularTechnology Conference.Dublin，Ireland，20071797～1801”只考慮基站總發(fā)送功率約束；參考文獻(xiàn)“Xu W，Niu K.Time-frequency resource allocation for min-rate guaranteedservices in OFDM distributed antenna systems.IEEE Global TelecommunicationsConference.Washington，DC，USA，20073714～3718”考慮總功率和每個用戶的最小速率的約束；參考文獻(xiàn)“Song X，He Z.A hierarchical resource allocation for OFDMA distributedwireless communication systems.IEEE Global Telecommunications Conference.Washington，DC，USA，20075195～5199”不但考慮總功率和每個用戶的最小速率約束，還兼顧系統(tǒng)公平性；上述三篇文獻(xiàn)只允許每個用戶選擇一根天線，這在發(fā)送端只獲得信道幅度信息時是最優(yōu)的，但是當(dāng)發(fā)送端收到的反饋信息包括信道的幅度和相位時，每個用戶選擇多根天線優(yōu)于只選一根天線。


發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對下行分布式多天線OFDMA系統(tǒng)，在單天線約束、總功率約束、用戶最低速率要求，發(fā)送端采用最大比傳輸(MRT)以獲得分集增益的前提下，提出一種低復(fù)雜度的適用于分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行無線資源分配方法，分布式多天線OFDMA系統(tǒng)使用本發(fā)明所提的資源分配方法可獲得較高的和速率容量和覆蓋性能。
技術(shù)方案本發(fā)明提出一種分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法，其具體實現(xiàn)包括以下三個步驟 第一步將系統(tǒng)總的發(fā)送功率按照天線的功率權(quán)重分配給各根天線，稱之為天線功率分配； 第二步在每根天線的發(fā)送總功率約束下進(jìn)行子載波分配，稱之為子載波分配； 第三步利用改進(jìn)復(fù)合形算法將每根天線的功率分配給每根天線相應(yīng)的子載波，稱之為子載波功率分配。
上述分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法中，第一步所述的天線功率分配方法為 1)將系統(tǒng)總的發(fā)送功率平均分配給每根天線；在每根天線上應(yīng)用本發(fā)明所提出的子載波分配方法和功率平均分配方法進(jìn)行資源預(yù)分配； 2)計算每根天線的和速率容量R1，R2，…，RM，M為系統(tǒng)基站側(cè)的天線數(shù)，定義天線m的功率權(quán)重為天線m分配的功率Pm＝min{wmPT，p0}，b＝(P1，P2，…，PM)T為系統(tǒng)總的發(fā)送功率，p0為每根天線上的發(fā)送總功率；如果再把剩余的功率按照Rm由大到小的順序依次分配給Rm未達(dá)到p0的天線。
上述分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法中，其實現(xiàn)步驟中的第二步子載波分配方法包括以下步驟 1)在每根天線上，定義用戶集合K＝{1，2，…，K}，K表示系統(tǒng)的移動用戶數(shù)，令所有未分配子載波的集合為N＝{1，2，…，N}，N表示系統(tǒng)總的子載波數(shù)，令子載波分配標(biāo)識ρk(n)＝0，ρk(n)表示第k個用戶的子載波分配標(biāo)識，若第n個子載波被第k個用戶使用，則ρk(n)＝1；否則ρk(n)＝0；令分配給用戶k的子載波集合為

，用戶k的速率Rk＝0； 2)對所有的用戶k∈K ①找出信道條件最好的子載波其中

表示第m根天線在子載波n上分配給用戶k的發(fā)送功率，

表示基站的第m根發(fā)送天線與用戶k之間的信道在第n個子載波上的衰落系數(shù)，σ2表示用戶k在子載波n上的加性高斯白噪聲功率，

表示用戶k在第n個子載波上的接收信噪比； ②將信道條件最好的子載波n*分配給用戶k，令N＝N\{n*}，Nk＝Nk∪{n*}，其中W為下行傳輸帶寬，β為在一定誤碼率BERreq要求下M-QAM調(diào)制信號與Shannon容量的信噪比差值，在AWGN信道下，β＝-1.5/ln(5BERreq)； 3)判斷是否所有的用戶速率都大于最小速率要求Rmin，如果成立，轉(zhuǎn)至4)；否則，循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直至

或

； ①在K中找出速率最小的用戶 ②找出對于用戶k*來說信道條件最好的子載波 ③將對于用戶k*來說信道條件最好的子載波n*分配給用戶k*，令N＝N\{n*}，同時，比較

與Rmin，如果則令K＝K\{k*}； 4)如果

，結(jié)束算法；如果

，循環(huán)執(zhí)行以下步驟直至

，若

，需重新設(shè)置K＝{1，2，…，K}； ①找出對于用戶k*來說信道條件最好的子載波 ②將對于用戶k*來說信道條件最好的子載波n*分配給用戶k*，令N＝N\{n*}，其中 上述分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法中，其實現(xiàn)步驟中的第二步子載波分配萬法包括以下步驟 1)設(shè)置收斂程度ε＝10-3，初始復(fù)合形的規(guī)模τ＝7N，按隨機(jī)產(chǎn)生初始復(fù)合形頂點X0，X1，…Xτ-1，其中X＝(α1，α2，…，αn，…，αN)T，上標(biāo)T表示向量的轉(zhuǎn)置，A+為A的Moore-Penrose逆陣，b＝(P1，P2，…，PM)T，I為N階單位矩陣，Y為任意的N維列向量， 2)找出X0，X1，…Xτ-1中最好點XH和最壞點XL表示頂點X的和速率容量，即 3)求X0，X1，…Xτ-1中除去XL外其余τ-1個頂點的中心點 4)以中心點XC為軸心，求最壞點XL的映射點XR＝XC+t(XC-XL)，其中t＝1.3；然后檢查XR是否在可行域內(nèi)，若不在可行域內(nèi)，則將映射系數(shù)t減半，使XR向可行點XC靠攏；若仍在可行域外，則將t再次減半，直到XC成為可行點為止； 5)計算XR的目標(biāo)函數(shù)值f(XR)，并與最壞點的目標(biāo)函數(shù)值f(XL)比較，若f(XR)>f(XL)，則將XL替換為XR，檢驗收斂條件是否滿足，若滿足，由XH根據(jù)求出

結(jié)束算法；若不滿足收斂條件，轉(zhuǎn)2)；若f(XR)≤f(XL)，將t減半，轉(zhuǎn)3)；若t≤0.01但仍未找到滿足條件的XR，此時，用次壞點XL′代替XL’轉(zhuǎn)3)。
有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提出的分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法同時考慮單天線功率約束、總功率約束、用戶最低速率要求等條件，以系統(tǒng)和速率容量最大為目標(biāo)進(jìn)行資源分配；由于本發(fā)明所提的分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的資源分配方法根據(jù)天線的功率權(quán)重進(jìn)行天線功率分配，充分利用了分布式天線系統(tǒng)最大比傳輸?shù)男诺捞匦?，并采用改進(jìn)復(fù)合形方法進(jìn)行子載波功率分配，因此分布式多天線OFDMA系統(tǒng)采用本方法進(jìn)行資源分配能夠獲得很好的系統(tǒng)和速率容量和覆蓋性能。



圖1為本發(fā)明所提分布式多天線OFDMA系統(tǒng)資源分配方法的流程。
圖2為系統(tǒng)和速率容量性能比較。
圖3為系統(tǒng)覆蓋性能比較。

具體實施例方式 本發(fā)明提出一種分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法，其具體實現(xiàn)包括以下三個步驟 第一步將系統(tǒng)總的發(fā)送功率按照天線的功率權(quán)重分配給各根天線，稱之為天線功率分配； 第二步在每根天線的發(fā)送總功率約束下進(jìn)行子載波分配，稱之為子載波分配； 第三步利用改進(jìn)復(fù)合形算法將每根天線的功率分配給每根天線相應(yīng)的子載波，稱之為子載波功率分配。
上述分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法中，第一步所述的天線功率分配方法為 1)將系統(tǒng)總的發(fā)送功率平均分配給每根天線；在每根天線上應(yīng)用本發(fā)明所提出的子載波分配方法和功率平均分配方法進(jìn)行資源預(yù)分配； 2)計算每根天線的和速率容量R1，R2，…，RM，M為系統(tǒng)基站側(cè)的天線數(shù)，定義天線m的功率權(quán)重為天線m分配的功率Pm＝min{wmPT，P0}，b＝(P1，P2，…，PM)T為系統(tǒng)總的發(fā)送功率，P0為每根天線上的發(fā)送總功率；如果再把剩余的功率按照Rm由大到小的順序依次分配給Rm未達(dá)到P0的天線。
上述分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法中，其實現(xiàn)步驟中的第二步子載波分配方法包括以下步驟 1)在每根天線上，定義用戶集合K＝{1，2，…，K}，K表示系統(tǒng)的移動用戶數(shù)，令所有未分配子載波的集合為N＝{1，2，…，N}，N表示系統(tǒng)總的子載波數(shù)，令子載波分配標(biāo)識ρk(n)＝0，ρk(n)表示第k個用戶的子載波分配標(biāo)識，若第n個子載波被第k個用戶使用，則ρk(n)＝1；否則ρk(n)＝0；令分配給用戶k的子載波集合為

，用戶k的速率Rk＝0； 2)對所有的用戶k∈K ①找出信道條件最好的子載波其中

表示第m根天線在子載波n上分配給用戶k的發(fā)送功率，

表示基站的第m根發(fā)送天線與用戶k之間的信道在第n個子載波上的衰落系數(shù)，σ2表示用戶k在子載波n上的加性高斯白噪聲功率，

表示用戶k在第n個子載波上的接收信噪比； ②將信道條件最好的子載波n*分配給用戶k，令ρk(n*)＝1，N＝N\{n*}，Nk＝Nk∪{n*}，其中W為下行傳輸帶寬，β為在一定誤碼率BERreq要求下M-QAM調(diào)制信號與Shannon容量的信噪比差值，在AWGN信道下，β＝-1.5/ln(5BERreq)； 3)判斷是否所有的用戶速率都大于最小速率要求Rmin，如果成立，轉(zhuǎn)至4)；否則，循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直至

或

； ①在K中找出速率最小的用戶 ②找出對于用戶k*來說信道條件最好的子載波 ③將對于用戶k*來說信道條件最好的子載波n*分配給用戶k*，N＝N\{n*}，同時，比較

與Rmin，如果則令K＝K\{k*}； 4)如果

，結(jié)束算法；如果

，循環(huán)執(zhí)行以下步驟直至

，若

，需重新設(shè)置K＝{1，2，…，K}； ①找出對于用戶k*來說信道條件最好的子載波 ②將對于用戶k*來說信道條件最好的子載波n*分配給用戶k*，令N＝N\{n*}，其中 上述分布式多天線OFDMA系統(tǒng)的下行資源分配方法中，其實現(xiàn)步驟中的第二步子載波分配方法包括以下步驟 1)設(shè)置收斂程度ε＝10-3，初始復(fù)合形的規(guī)模τ＝7N，按隨機(jī)產(chǎn)生初始復(fù)合形頂點X0，X1，…Xτ-1，其中X＝(α1，α2，…，αn，…，αN)T，上標(biāo)T表示向量的轉(zhuǎn)置，A+為A的Moore-Penrose逆陣，b＝(P1，P2，…，PM)T，I為N階單位矩陣，Y為任意的N維列向量， 2)找出X0，X1，…Xτ-1中最好點XH和最壞點表示頂點X的和速率容量，即 3)求X0，X1,…Xτ-1中除去XL外其余τ-1個頂點的中心點 4)以中心點XC為軸心，求最壞點XL的映射點XR＝XC+t(XC-XL)，其中t＝1.3；然后檢查XR是否在可行域內(nèi)，若不在可行域內(nèi)，則將映射系數(shù)t減半，使XR向可行點XC靠攏；若仍在可行域外，則將t再次減半，直到XC成為可行點為止； 5)計算XR的目標(biāo)函數(shù)值f(XR)，并與最壞點的目標(biāo)函數(shù)值f(XL)比較，若f(XR)>f(XL)，則將XL替換為XR，檢驗收斂條件是否滿足，若滿足，由XH根據(jù)求出

結(jié)束算法；若不滿足收斂條件，轉(zhuǎn)2)；若f(XR)≤f(XL)，將t減半，轉(zhuǎn)3)；若t≤0.01但仍未找到滿足條件的XR，此時，用次壞點XL′代替XL’轉(zhuǎn)3)。
下面對本發(fā)明的具體實施方案作出更為詳細(xì)地說明?？紤]單小區(qū)分布式多天線OFDMA下行移動通信系統(tǒng)中的無線資源分配問題。設(shè)系統(tǒng)的基站側(cè)有M根天線分布在小區(qū)的不同位置，每根基站天線的最大發(fā)送功率為P0，基站總的發(fā)送功率不超過PT。假設(shè)系統(tǒng)共用的下行傳輸帶寬為W，系統(tǒng)按照OFDMA的方式將帶寬劃分為N個子載波；一個OFDM子載波只能分配給一個移動用戶，每個移動用戶可同時使用多個子載波。設(shè)小區(qū)內(nèi)的移動用戶數(shù)為K，顯然K≤N。假設(shè)無線信道是慢時變的，也即在一個傳輸時間間隔(TTI)內(nèi)所有OFDM子載波的信道衰落系數(shù)保持恒定，

為基站的第m根發(fā)送天線與用戶k之間的信道在第n個子載波上的衰落系數(shù)。移動用戶通過信道估計方法測量信道的參數(shù)，并能通過反饋信道將所測量的信道狀態(tài)信息反饋給基站?；疽宰畲蠡滦袀鬏斎萘康脑瓌t為所有的用戶選擇發(fā)送天線以及這些發(fā)送天線上的子載波，并為子載波分配功率。設(shè)

表示第m根天線在子載波n上分配給用戶k的發(fā)送功率，

為在某個TTI基站通過子載波n向用戶k發(fā)送的信息符號，該符號具有歸一化的功率，發(fā)送端采用最大比傳輸，則用戶k在子載波n上接收到的信號為 其中，xk(m)表示用戶k的天線選擇標(biāo)識，若用戶k使用第m根天線傳輸信號，則xk(m)＝1，否則，xk(m)＝0；

是用戶k在子載波n上的加性高斯白噪聲，其功率為σ2。用戶k在第n個子載波上的接收信噪比(SNR)為 由Shannon定理可得到用戶k在第n個子載波上的比特傳輸速率 其中，β為在一定誤碼率BERreq要求下M-QAM調(diào)制信號與Shannon容量的SNR差值，在AWGN信道下，β＝-1.5/ln(5BERreq)。這樣，用戶k獲得的傳輸速率為 其中，ρk(n)表示第k個用戶的子載波選擇標(biāo)識，若第n個子載波被第k個用戶使用，則ρk(n)＝1；否則ρk(n)＝0。在每根天線上的發(fā)送總功率不能超過P0，有 本發(fā)明考慮基站資源受限的情況，設(shè)基站的最大發(fā)送功率為PT，即 資源分配的目的是在保證系統(tǒng)具有一定公平性的前提下，最大化下行和速率容量，因此，本發(fā)明所研究分布式天線OFDMA系統(tǒng)的資源分配最優(yōu)化模型為 s.t. 其中，C1給出了子載波分配的準(zhǔn)則，即同一個子載波不能在不同的用戶之間共享；C2-C4給出了功率分配約束；C5給出信道容量和功率之間的對應(yīng)關(guān)系；C6給出了MRT傳輸方式下信噪比的求解公式；C7給出了用戶最小速率要求的限制條件。
式(7)是一個復(fù)雜的混合優(yōu)化問題，在有限的時間內(nèi)找到最優(yōu)解是非常困難的，本發(fā)明給出一種低復(fù)雜度的次優(yōu)算法。該算法首先將系統(tǒng)總的發(fā)送功率按照天線不同的功率權(quán)重不等地分配給各根天線，稱之為天線功率分配；然后在每根天線的功率約束下進(jìn)行子載波分配；最后利用改進(jìn)復(fù)合形算法將每根天線上的功率分配給每根天線的子載波，稱之為子載波功率分配。
本發(fā)明所提資源分配算法在天線功率分配和載波分配后，利用改進(jìn)復(fù)合形算法進(jìn)行子載波上的功率分配，為此下文先給出基于改進(jìn)復(fù)合形算法的子載波功率分配算法。
定理1 在子載波功率分配過程中，設(shè)用戶k使用子載波n，則當(dāng)且僅當(dāng) 成立時，用戶k能夠獲得最大的傳輸速率。
證明 由式錯誤！未找到引用源。知，用戶k的傳輸速率

取決于

達(dá)到最大時，相應(yīng)的

也最大，由式錯誤！未找到引用源。知，噪聲功率是一定的，最大化

等價于最大化信號功率，又由Schwartz不等式知 (9) 等號成立的條件是式(8)成立，定理1得證。
令 其中上標(biāo)T表示向量的轉(zhuǎn)置，由定理1知，子載波功率分配的優(yōu)化模型可以簡化為 其中b＝(P1，P2，…，PM)T。式(11)的維數(shù)由原問題的MN降為N，這大大降低了問題的復(fù)雜度。一般地，式(11)的約束條件等式成立時其目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最大，有 其中，I為N階單位矩陣，

A+為A的Moore-Penrose逆陣。本發(fā)明對復(fù)合形算法進(jìn)行改進(jìn)，提出改進(jìn)復(fù)合形算法優(yōu)化式(11)，具體步驟如表1所示。
表1 基于改進(jìn)復(fù)合形算法的子載波功率分配

資源分配算法的詳細(xì)實現(xiàn)步驟如表2所示。
表2 資源分配算法

表3 子載波分配算法
設(shè)小區(qū)半徑R＝500m，M根天線均勻地分布在以小區(qū)中心點為圓心，半徑為R/2的圓周上；系統(tǒng)采用0.5ms的子幀，即每個TTI為0.5ms，每個子幀由6個OFDM符號組成。無線信道模型考慮了路徑損耗、陰影衰落和多徑衰落。路徑損耗Lpath＝d-α/2，d為移動用戶到基站的距離，單位為m，其最小值為dmin；陰影衰落服從均值為0dB，方差為8dB的對數(shù)正態(tài)分布；多徑衰落采用獨立的6徑瑞利衰落信道，每一徑的功率參照vehicular channel B信道模型；最差信噪比(WSNR)定義為天線集中放置在圓心時不考慮陰影衰落和快衰落的小區(qū)邊緣的平均SNR，其它參數(shù)如表4所示。
表4 仿真參數(shù)設(shè)置
圖2所示為分布式多天線OFDMA系統(tǒng)和集中式多天線OFDMA系統(tǒng)分別采用本發(fā)明所提資源分配算法(CS)和注水資源分配算法(WF)所獲得的系統(tǒng)和速率容量性能，WF算法的資源分配也分三步完成，其第一步和第二步與CS算法相同，第三步采用注水功率分配算法取代CS算法所采用的子載波功率分配算法。由仿真結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，CS算法和WF算法在DAS和CAS中獲得的系統(tǒng)和速率容量隨用戶數(shù)的增加而增大，且M＝4時兩種算法獲得的系統(tǒng)和速率容量均大于M＝3時所獲得的和速率容量。在天線數(shù)相同的情況下，DAS的系統(tǒng)和速率容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CAS的系統(tǒng)和速率容量，這是因為DAS將CAS中的天線分散放在小區(qū)的不同位置，增加了空間分集效果；在相同的系統(tǒng)配置下，CS算法的系統(tǒng)和速率容量性能優(yōu)于WF算法，且在DAS中，這種性能優(yōu)越性表現(xiàn)得更明顯，這是因為CS算法充分利用了DAS最大比傳輸?shù)男诺捞匦?，采用改進(jìn)復(fù)合形算法進(jìn)行子載波功率分配。圖3給出分布式多天線OFDMA系統(tǒng)和集中式多天線OFDMA系統(tǒng)分別采用CS算法和WF算法獲得的系統(tǒng)覆蓋性能，系統(tǒng)覆蓋率定義為系統(tǒng)中滿足最低速率要求的用戶數(shù)占總用戶數(shù)的比例。由圖3可知，CS算法和WF算法在DAS和CAS中獲得的系統(tǒng)覆蓋性能隨用戶數(shù)的增加而降低，這是因為，用戶數(shù)越多，平均每個用戶使用的子載波和功率相對減少；M＝4時兩種算法獲得的系統(tǒng)覆蓋性能優(yōu)于M＝3的情況。在天線數(shù)相同的情況下，DAS的系統(tǒng)覆蓋率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CAS的系統(tǒng)覆蓋率；在相同的系統(tǒng)配置下，CS算法的系統(tǒng)覆蓋性能優(yōu)于WF算法。由此可得出結(jié)論，本發(fā)明所提資源分配方法可在分布式多天線OFDMA系統(tǒng)中獲得較高的和速率容量和覆蓋性能。
權(quán)利要求
1.一種分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)的下行資源分配方法，其特征在于，其具體實現(xiàn)包括以下三個步驟
第一步將系統(tǒng)總的發(fā)送功率按照天線的功率權(quán)重分配給各根天線，稱之為天線功率分配；
第二步在每根天線的發(fā)送總功率約束下進(jìn)行子載波分配，稱之為子載波分配；
第三步利用改進(jìn)復(fù)合形算法將每根天線的功率分配給每根天線相應(yīng)的子載波，稱之為子載波功率分配。
2.如權(quán)利要求1所述的分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)的下行資源分配方法，其特征在于，第一步所述的天線功率分配方法為
1)將系統(tǒng)總的發(fā)送功率平均分配給每根天線；在每根天線上應(yīng)用本發(fā)明所提出的子載波分配方法和功率平均分配方法進(jìn)行資源預(yù)分配；
2)計算每根天線的和速率容量R1，R2，…，PM，M為系統(tǒng)基站側(cè)的天線數(shù)，定義天線m的功率權(quán)重為天線m分配的功率Pm＝min{ωmPT，P0}，PT為系統(tǒng)總的發(fā)送功率，P0為每根天線上的發(fā)送總功率；如果再把剩余的功率按照Rm由大到小的順序依次分配給Rm未達(dá)到P0的天線。
3.如權(quán)利要求1所述的分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)的下行資源分配方法，其特征在于，其實現(xiàn)步驟中的第二步子載波分配方法包括以下步驟
1)在每根天線上，定義用戶集合κ＝{1，2，…，K}，K表示系統(tǒng)的移動用戶數(shù)，令所有未分配子載波的集合為N＝{1，2，…，N}，N表示系統(tǒng)總的子載波數(shù)，令子載波分配標(biāo)識ρk(n)＝0，ρk(n)表示第k個用戶的子載波分配標(biāo)識，若第n個子載波被第k個用戶使用，則ρk(n)＝1；否則ρk(n)＝0；令分配給用戶k的子載波集合為
用戶k的速率Rk＝0；
2)對所有的用戶k∈κ
①找出信道條件最好的子載波其中
表示第m根天線在子載波n上分配給用戶k的發(fā)送功率，
表示基站的第m根發(fā)送天線與用戶k之間的信道在第n個子載波上的衰落系數(shù)，σ2表示用戶k在子載波n上的加性高斯白噪聲功率，
表示用戶k在第n個子載波上的接收信噪比；
②將信道條件最好的子載波n*分配給用戶k，令N＝N\{n*}，Nk＝Nk∪{n*}，其中W為下行傳輸帶寬，β為在一定誤碼率BERreq要求下M-QAM調(diào)制信號與Shannon容量的信噪比差值，在AWGN信道下，β＝-1.5/ln(5BERreq)；
3)判斷是否所有的用戶速率都大于最小速率要求Rmin，如果成立，轉(zhuǎn)至4)；否則，循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直至
或
①在κ中找出速率最小的用戶
②找出對于用戶k*來說信道條件最好的子載波
③將對于用戶k*來說信道條件最好的子載波n*分配給用戶k*，令N＝N\{n*}，同時，比較
與Rmin，如果則令κ＝κ\{k*}；
4)如果
結(jié)束算法；如果
循環(huán)執(zhí)行以下步驟直至
若
需重新設(shè)置κ＝{1，2，…，K}；
①找出對于用戶k*來說信道條件最好的子載波
②將對于用戶k*來說信道條件最好的子載波n*分配給用戶k*，令其中
4.如權(quán)利要求1所述的分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)的下行資源分配方法，其特征在于，其實現(xiàn)步驟中的第三步子載波功率分配方法包括以下步驟
1)設(shè)置收斂程度ε＝10-3，初始復(fù)合形的規(guī)模＝7N，按隨機(jī)產(chǎn)生初始復(fù)合形頂點
，其中X＝(α1，α2，…，αn，…，αN)T，上標(biāo)T表示向量的轉(zhuǎn)置，A+為A的Moore-Penrose逆陣，b＝(P1，P2，…，PM)T，I為N階單位矩陣，Y為任意的N維列向量，
2)找出
中最好點XH和最壞點XL表示頂點X的和速率容量，即
3)求
中除去XL外其余
個頂點的中心點
4)以中心點XC為軸心，求最壞點XL的映射點XR＝XC+t(XC-XL)，其中t＝1.3；然后檢查XR是否在可行域內(nèi)，若不在可行域內(nèi)，則將映射系數(shù)t減半，使XR向可行點XC靠攏；若仍在可行域外，則將t再次減半，直到XC成為可行點為止；
5)計算XR的目標(biāo)函數(shù)值f(XR)，并與最壞點的目標(biāo)函數(shù)值f(XL)比較，若f(XR)>f(XL)，則將XL替換為XR，檢驗收斂條件是否滿足，若滿足，由XH根據(jù)求出
結(jié)束算法；若不滿足收斂條件，轉(zhuǎn)2)；若f(XR)≤f(XL)，將t減半，轉(zhuǎn)3)；若t≤0.01但仍未找到滿足條件的XR，此時，用次壞點XL′代替XL，轉(zhuǎn)3)。
全文摘要
分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)的下行資源分配方法涉及一種針對下行分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)低復(fù)雜度的次優(yōu)資源分配方法，該方法在單天線功率約束、總功率約束和用戶最低速率要求等條件下，以和速率容量最大為目標(biāo)進(jìn)行資源分配，首先將系統(tǒng)總的發(fā)送功率按照天線的功率權(quán)重分配給各根天線，然后在每根天線的發(fā)送總功率約束下進(jìn)行子載波分配，最后利用改進(jìn)復(fù)合形算法將每根天線的功率分配給相應(yīng)的子載波。本發(fā)明所提資源分配方法可在分布式多天線正交頻分多址系統(tǒng)中獲得較高的和速率容量和覆蓋性能。
文檔編號H04W52/00GK101459958SQ20091002913
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者錢文玲, 唐蘇文, 明 陳 申請人:東南大學(xué)