基于離散多元編碼的ofdm網(wǎng)絡(luò)上行鏈路資源分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于離散多元編碼的OFDM網(wǎng)絡(luò)上行鏈路資源分配方法，主要解決現(xiàn)有的認(rèn)知OFDM網(wǎng)絡(luò)中上行鏈路資源分配方法分配效果差的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟是：(1)次用戶通過認(rèn)知設(shè)備獲取信道參數(shù)信息，并根據(jù)信道參數(shù)信息計(jì)算等效噪聲矩陣；(2)基站根據(jù)等效噪聲矩陣設(shè)計(jì)初始抗體群，并根據(jù)初始抗體群，采用免疫克隆算法計(jì)算最優(yōu)抗體；(3)基站根據(jù)最優(yōu)抗體計(jì)算子信道分配矩陣，即為子信道分配的最終結(jié)果；(4)基站根據(jù)子信道分配矩陣，計(jì)算功率分配矩陣，即為功率分配的最終結(jié)果。本發(fā)明具有資源分配效率高的優(yōu)點(diǎn)，可以有效地解決認(rèn)知OFDM網(wǎng)絡(luò)中的資源分配問題。
【專利說明】基于離散多元編碼的OFDM網(wǎng)絡(luò)上行鏈路資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種OFDM網(wǎng)絡(luò)中上行鏈路的子信道和功率資源的分配方法，可實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)中總的數(shù)據(jù)傳輸速率最大化。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的頻譜管理制度采用固定的頻譜授權(quán)機(jī)制，即頻譜由特定的頻譜管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理，該機(jī)構(gòu)在較長的時(shí)限內(nèi)將授權(quán)頻譜的使用權(quán)授權(quán)給授權(quán)用戶及主用戶使用。在授權(quán)期間，無論該頻譜是否被授權(quán)用戶使用，未得到授權(quán)的其他用戶及次用戶都無權(quán)使用該頻譜段。在這種頻譜管理機(jī)制下，當(dāng)授權(quán)用戶未使用授權(quán)頻譜時(shí)，該頻譜段將無法被有效利用，使得頻譜的利用率受到極大的限制，有研究指出，根據(jù)時(shí)間和地域的不同，不同頻譜段的利用率變化較大，一般在15% — 85%之間。特別是隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的頻譜資源愈發(fā)緊張，因此，如何有效的提高頻譜資源的利用率成為了成為當(dāng)前亟待解決的重要課題。認(rèn)知無線電技術(shù)便是為了解決頻譜資源利用率過低的問題而被提出的，其目的是在現(xiàn)有頻譜管理體制下，在不影響授權(quán)用戶對授權(quán)頻譜使用的條件下，提高已授權(quán)頻譜的利用率；其基本方法是通過動態(tài)地感知周圍無線頻譜環(huán)境獲取未被使用的空閑頻譜，并伺機(jī)接入空閑頻譜實(shí)現(xiàn)通信。
[0003]認(rèn)知無線電能夠通過與周圍環(huán)境的相互作用動態(tài)地改變發(fā)射端的參數(shù)，從而智能地選擇空閑的頻譜段進(jìn)行通信。認(rèn)知無線電主要包括兩個(gè)核心能力:認(rèn)知能力和重配置能力。認(rèn)知能力是指認(rèn)知無線電感知周圍環(huán)境的能力，重配置能力是指認(rèn)知無線電根據(jù)感知結(jié)果智能地改變發(fā)射端參數(shù)的能力。
[0004]在現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)中，OFDM技術(shù)是傳輸層的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)之一，認(rèn)知OFDM即實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電中基于OFDM的子信道和功率等網(wǎng)絡(luò)資源的分配技術(shù)。在認(rèn)知OFDM中，對于不同的用戶，各個(gè)子信道往往具有不同的傳輸特征，因此認(rèn)知OFDM技術(shù)能夠更加合理的利用信道資源，獲得更高的頻譜利用率。
[0005]在大多數(shù)情況下，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的資源分配問題是一個(gè)非線性的優(yōu)化問題，屬于NP-hard問題，當(dāng)問題規(guī)模較大時(shí)，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法處理這類問題需要消耗大量時(shí)間。認(rèn)知OFDM網(wǎng)絡(luò)資源分配涉及多個(gè)子信道和次用戶，傳統(tǒng)的貪婪方法處理認(rèn)知OFDM網(wǎng)絡(luò)資源分配問題雖然可以獲得最優(yōu)的分配結(jié)果，然而該方法的時(shí)間復(fù)雜度非常高，難以實(shí)際應(yīng)用。美國學(xué)者Nallanathan提出的兩階段分配子信道和功率的方法得到了許多學(xué)者的認(rèn)可和改進(jìn)，這類方法能夠在可接受的時(shí)間復(fù)雜度下實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的資源分配，但是這類方法由于將子信道的分配和功率的分配分為兩個(gè)階段分別處理，無法充分利用兩種資源之間的相互聯(lián)系，因此獲得的結(jié)果與最優(yōu)結(jié)果差距較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于離散多元編碼的OFDM網(wǎng)絡(luò)上行鏈路資源分配方法，以減小時(shí)間復(fù)雜度，提高分配效果。[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案包括如下步驟:
[0008](I)次用戶通過認(rèn)知設(shè)備獲取周圍無線信道參數(shù)信息，計(jì)算信道帶寬W ;將信道劃
分成η個(gè)子信道，分別計(jì)算第i次用戶在第k個(gè)子信道上的信道增益gik，及信道噪聲功率
譜密度N ;按照下式計(jì)算第i次用戶在第k個(gè)子信道上的等效噪聲Sik:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種基于離散多元編碼的OFDM網(wǎng)絡(luò)上行鏈路資源分配方法，包括如下步驟: (1)次用戶通過認(rèn)知設(shè)備獲取周圍無線信道參數(shù)信息，計(jì)算信道帶寬W;將信道劃分成η個(gè)子信道，分別計(jì)算第i次用戶在第k個(gè)子信道上的信道增益gik，及信道噪聲功率譜密度N ;按照下式計(jì)算第i次用戶在第k個(gè)子信道上的等效噪聲Sik:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(6)中的變異操作，按如下步驟進(jìn)行: 6a)選取抗體群B中的每個(gè)抗體b，作為長度為η的向量H ; 6b)選取向量H的第y個(gè)分量h，y為區(qū)間[l，n]內(nèi)隨機(jī)生成一個(gè)整數(shù)； 6c)構(gòu)造概率向量L:
L = (Ii)m, 式中，Ii表示概率向量L的第i個(gè)分量，按下式計(jì)算:
Ii = siy, 式中，siy表示第i個(gè)次用戶在第y個(gè)子信道上的等效噪聲； 6d)設(shè)Ih = O, Ih表示概率向量L的第h個(gè)分量； 6e)根據(jù)概率向量L構(gòu)造歸一化概率向量ζ:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(8)所述的計(jì)算子代抗體群O中每個(gè)抗體q的適應(yīng)度值f，按如下步驟進(jìn)行: 8a)取子代抗體群O中每個(gè)抗體q，作為長度為η的向量Ψ，設(shè)向量T=V ； Sb)根據(jù)向量Τ，計(jì)算子信道分配矩陣Ω ； Sc)根據(jù)子信道分配矩陣Ω，按照注水定理計(jì)算功率分配矩陣D ; 8d)根據(jù)子信道分配矩陣Ω和功率分配矩陣D，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率R ; 8e)以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率R作為每個(gè)抗體q的適應(yīng)度值f。
【文檔編號】H04W16/14GK103442367SQ201310390173
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】尚榮華, 焦李成, 張坤, 吳建設(shè), 王爽, 劉憲龍, 馬文萍, 李陽陽, 馬晶晶 申請人:西安電子科技大學(xué)