一种高铁通信架构下的功率分配方法
【专利摘要】本发明涉及一种高铁通信架构下的功率分配方法，该方法针对车载移动基站的通信架构，在OFDM的调制方式下，通过分配基站以及车载移动基站的功率，对抗车地之间Doppler对系统的影响，最大化系统容量。主要包括：建立高铁车载移动基站通信架构下的信道容量函数，优化分配车载移动基站端的发射功率，优化分配基站端的发射功率。本发明的功率分配方法对高速铁路场景通信架构下的系统性能优化具有重要意义。
【专利说明】一种高铁通信架构下的功率分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线移动通信【技术领域】，特别是涉及一种高铁通信架构下的功率分配方法。
【背景技术】
[0002]最近几年，中国高铁迅速发展并取得了举世瞩目的成就。2011年7月京沪高速开通运营，中国自主创新研制的CRH380系列高速列车在世界规模最大的中国高速铁路网上实现运营，并创造了 486.lkm/h世界铁路最高运营试验速度。作为旅游及商务最受欢迎的交通工具之一，旅客们希望列车运行中得到丰富的数据服务，包括因特网接入，高品质语音服务和移动视频广播等。因此，在高铁系统中应用宽带无线通信已成为必然的发展趋势。
[0003]在高铁下，人们已经提出各种通信架构。其中，采用车载移动基站的网络架构得
到广泛的认同，如附图1所示。位于车顶的移动基站(mobile base station-MBS)将
从地面上基站(base station-BS)接收到的数据转发到车厢内部的用户设备(user
equipment——UE)。通过这种“两跳”的通信架构，一方面可以避免由车厢带来的穿透损耗。另一方面，MBS可以通过信号处理(例如:功率分配，载波分配，编码等)来改进系统性能。
[0004]另一方面，OFDMA由于有良好的抗频率选择性衰落能力，并且易于进行资源分配，已经成为下一代无线通信的下行传输技术。将OFDMA技术与“两跳”的通信架构相结合，弓丨进到高铁下是未来研究的热点之一。但是，OFDM对于时变信道很敏感。在BS-MBS链路，由高速移动产生的Doppler会破坏载波间的正交性,导致产生载波间干扰(inter subcarrier
interference-1CI)。随着移动速度的增加,载波间干扰越来越明显,并会降低系统性
能。本发明将通过功率分配来改进系统性能。
【发明内容】
[0005]针对以上现有技术的不足，本发明在高铁的通信架构下，以最大化系统容量为目标函数，提出一种高铁的通信架构下的功率分配方法。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种高铁的通信架构下的功率分配方法，所述方法包括以下步骤:
[0008]步骤201:建立系统模型，计算目标函数
[0009]步骤202:初始化BS端子载波的功率。
[0010]步骤203:进入BS端与MBS端的迭代功率优化，初始化迭代次数1=1。
[0011]步骤204:在MBS端，初始化拉格朗日算子λκ，设定步长值Sr。
[0012]步骤205:设MBS端迭代次数为Ik=I，最大迭代次数为Ik _。
[0013]步骤206:采用凸优化方法优化MBS端的子载波功率= 1,2,-,N。
[0014]步骤207:采用次梯度方法计算拉格朗日算子λκ。
[0015]步骤208:在BS端，初始化拉格朗日算子λκ，设定步长值Sr。
[0016]步骤209:设BS端的迭代功率优化，设迭代次数为Ib，最大迭代次数为lB max。[0017]步骤210:BS端的子载波依次迭代优化，设当前优化的子载波编号m=l:N。
[0018]步骤211:固定,优化BS端第m(m=l，2，…，N)个子载波功率
(m = l，2,...，#)，更新第m个子载波的功率值为当前优化得到的功率值，返回步骤210，
直至N个子载波的优化功率全部更新完毕，且每个子载波功率收敛于固定值
[0019]步骤212:计算BS处的拉格朗日算子。
[0020]步骤213:判断BS与MBS处的和m = 1,2，...,#是否收敛于固定值，如果否，返回步骤303，如果是，进入步骤214。
[0021]步骤214:输出BS与MBS端最终优化得到的各个子载波的功率值。
[0022]所述步骤201，BS与MBS处的功率分别服从不同的功率约束Pb和Ρκ。
[0023]所述步骤201，MBS只进行每个子载波上功率的重新分布，没有译码和在编码功倉泛。
[0024]所述步骤201中，在BS端第m个子载波传输的数据，在MBS处仍旧在第m个载波传输。如有完整的载波配对算法，也可以按照载波配对算法，在BS端第m个子载波传输的数据，可以在MBS端第η个子载波传输。
[0025]所述步骤202中，也可先对MBS端的子载波功率进行初始化，优先的
【权利要求】
1.一种高铁通信架构下的功率分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 步骤201:建立系统模型，计算系统容量，高铁下的OFDM系统，含有N个子载波，地面上的基站BS通过车厢顶部的车载移动基站MBS与车厢内部用户UE通信，假设在连续的两跳中，信道的瞬时增益保持不变，在第一跳中，BS将信号发送到MBS，在第二跳中，MBS重新分配载波功率，并将信号转发给UE，,和p?分别表示分配给BS端第m个子载波的功率和MBS端第m个子载波的功率，则优化的系统容量目标函数表达式为:
【文档编号】H04W52/34GK103796293SQ201410056605
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】邱佳慧, 林子怀, 陶成, 谈振辉, 刘留, 刘扬 申请人:北京交通大学