專利名稱：分組mimo-mc-cdma系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法。
背景技術(shù)：
隨著移動通信技術(shù)的高速發(fā)展，以多媒體業(yè)務為代表的各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務不斷
增長，并逐漸成為核心業(yè)務。未來無線通信系統(tǒng)要求盡可能的提高系統(tǒng)資源利用率，同時，用戶的服務質(zhì)量(QoS)也是個亟待考慮的問題。MM0-MC-CDMA系統(tǒng)具有分集系統(tǒng)，多載波調(diào)制系統(tǒng)和擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點，可以最大限度的利用系統(tǒng)的分集資源，抗多徑衰落，同時具有很高的用戶容量，擁有高的數(shù)據(jù)傳輸速率和良好的可靠性，在未來無線通信中有很好的前景。對MM0-MC-CDMA系統(tǒng)，已提出一些資源分配算法。例如，運用拉格朗日乘子法對下行MIM0-MC-CDMA系統(tǒng)進行功率和子信道的分配，來最大化系統(tǒng)的容量ErnestS. Loj Peter W. C. Chan, V. K. N. Lauj R. S. Cheng, K. B. Letaief，R. D. Murch, and W. H. Mow,‘‘AdaptiveResource Allocation and Capacity Comparison of Downlink MultiuserMIM0-MC-CDMA andMIMO-OFDMA”，IEEE Transcations on Wireless Communications.March 2007，Vol.6，No.3:pp. 1083-1093.。有些也會從發(fā)送功率角度考慮問題，用貪婪算法和拉格朗日乘子法對分別對系統(tǒng)進行比特分配，來使系統(tǒng)發(fā)送功率的最小化PeerapongUthansakul and MarekE. Bialkowski, “Performance Comparisons between Greedy andLagrange Algorithms in AdaptiveMIMO MC-CDMA Systems，，，Asia-Pacific Conferenceon Communications, Perth, WesternAustralia, 2005. pp. 163-167.。另一方面，為了更容易實現(xiàn)多用戶檢測，提出了分組MC-CDMA系統(tǒng)S. Hara andR. Prasad, “Overview of multicarrier CDMA”，IEEE Commun. Mag. Dec. 1997, pp. 126-133.[X. Cai，S. Zhouand G. B. Giannakis, Group-orthogonal multicarrier CDMA, IEEE Trans.Commun. , Jan 2004，vol. 52，no. I.。在分組MC-CDMA系統(tǒng)中，用戶被分到不同的組里。每一組中的用戶通過各自的正交擴頻碼來區(qū)分，且同一組用戶共同使用同一組載波。不同組使用不同組的載波。由于分組MC-CDMA系統(tǒng)的以上特點及MMO技術(shù)的一些優(yōu)點，分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)就被一些人所關(guān)注，提出了一些對該系統(tǒng)的資源分配方法。對STBCMC-CDMA系統(tǒng)(2個發(fā)送天線，2個接收天線)提出了一種用戶分組算法來使系統(tǒng)的發(fā)送功率最小Antonis Phasouliotisand Daniel K. C. So, “User Grouping Algorithm forPower Minimization in STBC MC-CDMAsystems，，，IEEE 21st International Symposiumon Personal Indoor and Mobile RadioCommunication, 2010, pp. 1071-1075.。為了避免系統(tǒng)資源被一部分用戶獨占，用戶公平性也是系統(tǒng)資源分配時要考慮的問題。用戶速率比例要求是從一個角度來考慮用戶之間的公平性，而在分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)中此方面的研究幾乎是空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法，本發(fā)明是將基于用戶的速率比例公平性提出的一種用戶分組，子載波分配的算法用于分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)中，解決了 MM0-MC-CDMA系統(tǒng)中存在的資源不能得到合理利用的問題，使系統(tǒng)的資源得到充分利用的同時又能滿足不同用戶速率的需求，提高系統(tǒng)資源利用率。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng) 中基于比例公平性的資源分配算法，包括以下具體步驟步驟(1)，依據(jù)分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)吞吐量最大化問題和分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)不同用戶速率的要求，建立分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；步驟(2)，根據(jù)用戶在每個不同的子載波上的等價空間信道增益對用戶進行分組；步驟(3)，根據(jù)不同用戶速率的要求及吞吐量最大化的要求對子載波進行分配。所述步驟(I)中，分組MIM0-MC-CDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)模型表示為maxRtotal(6)sj±Pk,g = ^(6.1)
k=t K -V Xf
_3] ZII/4=4 ,續(xù))
左二| 丨 /二1
rnn,A-i *I II=麗，2， ，JV0.，k\，.=&g(6-3)Pkjg = Pn,g whenpk；n = IPkjg^ Pn,g whenpk；n = 0(6.4)
R1: R2 I--: Rk = (p2'--(pK(6.5)
K式(6. I)表示每個組有個用戶。式(6. 2)是總功率約束。式(6. 3)指的是同一
G
組用戶共用同一組子載波。式(6. 4)說明了 01;，11，01;，8和Pg，n的關(guān)系，當Ptn=I,表示子載波n被用戶k占用，就是說用戶k如果在第g組時，所占用的子載波n也在相應的第g組子載波中，否則Ptn = O。式(6. 5)為用戶速率比例約束。所述步驟(I)分為以下具體步驟根據(jù)分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)有K個用戶和N個子載波，且接收天線數(shù)為R和發(fā)送天線數(shù)為T ;RXT維的信道狀態(tài)矩陣Ht 通過奇異值分解(SVD)為
A-/Hk， =H,OlXiCd)'⑴
/=I式中，n(n = 1，2，. . .，N)表示第n個子載波，k(k = 1，2，. . .，K)表示第k個用戶，M = min(R, T)是矩陣Htn的秩，i (i = 1，2，. . .，M)表示第i個特征空間子信道，A是矩陣Htn的奇異值，u和V是相應的左，右奇異矢量；這樣MMO信道被分解為M個獨立的子信道。子載波被分為G組，每一個子載波的帶寬為B。，G和B。都人為確定。為了簡便，假設(shè)K能被G整除，即是一個整數(shù)。加性高斯白噪聲的功率譜密度用Ntl表示。同一組的用
權(quán)利要求
1.一種分組mmo-mc-cdma系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法，其特征是，包括以下具體步驟 步驟(I)，依據(jù)分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)吞吐量最大化問題和分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)不同用戶速率的要求，建立分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)模型； 步驟(2)，根據(jù)用戶在每個不同的子載波上的等價空間信道增益對用戶進行分組；步驟(3)，根據(jù)不同用戶速率的要求及吞吐量最大化的要求對子載波進行分配。
2.如權(quán)利要求I所述的一種分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法，其特征是，所述步驟(I)中，分組MIM0-MC-CDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)模型表示為 ) 式(6. I)表示每個組有*個用戶，式(6. 2)是總功率約束，式(6. 3)指的是同一組用戶共用同一組子載波，式(6. 4)說明了 Pk，n，0,，8和Pg，n的關(guān)系，當Ptn= 1，表示子載波n被用戶k占用，就是說用戶k如果在第g組時，所占用的子載波n也在相應的第g組子載波中，否則Ptn = 0，式(6. 5)為用戶速率比例約束。
3.如權(quán)利要求I所述的一種分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法，其特征是，所述步驟(2)用戶分組分為以下具體步驟 步驟(2-1):對于每一個用戶，計算在N個子載波上的信道增益的平均值，N個子載波上的信道增益的平均值粗略的反映了用戶在所有子載波上的整體信道增益； 步驟(2-2):對N個子載波上的信道增益的平均值進行降序排列，一個接一個的對用戶進行分組，當前一組的用戶數(shù)達到K/G，接下來的用戶就要分到下一組。
4.如權(quán)利要求I所述的一種分組MMO-MC-⑶MA系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法，其特征是，步驟(3)子載波分配分為以下具體步驟 步驟(3-1):初始化； 步驟(3-2):初始子載波分配； 步驟(3-3):按照增強的比例公平性原則，對每個組進行基于優(yōu)先權(quán)的子載波分配； 步驟(3-4):分配剩余的Nun個子載波，增強系統(tǒng)的吞吐量； 通過步驟(3-1)、步驟(3-2 )、步驟(3-3 )、步驟(3-4 )完成了子載波的分配。
5.如權(quán)利要求3所述的一種分組MM0-MC-CDMA系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法，所述用戶分組算法是基于用戶數(shù)據(jù)速率依賴于信道增益，用平均信道增益來衡量用戶在信道上的增益大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分組MIMO-MC-CDMA系統(tǒng)中基于比例公平性的資源分配算法，其特征是，包括以下具體步驟步驟(1)，依據(jù)分組MIMO-MC-CDMA系統(tǒng)吞吐量最大化問題和分組MIMO-MC-CDMA系統(tǒng)不同用戶速率的要求，建立分組MIMO-MC-CDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；步驟(2)，根據(jù)用戶在每個不同的子載波上的等價空間信道增益對用戶進行分組；步驟(3)，根據(jù)不同用戶速率的要求及吞吐量最大化的要求對子載波進行分配。本發(fā)明的有益效果解決了MIMO-MC-CDMA系統(tǒng)中存在的資源不能得到合理利用的問題，使系統(tǒng)的資源得到充分利用的同時又能滿足不同用戶速率的需求，提高系統(tǒng)資源利用率。
文檔編號H04W72/04GK102958172SQ201210473899
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者曹葉文, 賈曉劍 申請人:山東大學