基于离散多元编码的ofdm网络上行链路资源分配方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于离散多元编码的OFDM网络上行链路资源分配方法，主要解决现有的认知OFDM网络中上行链路资源分配方法分配效果差的问题。其实现步骤是：(1)次用户通过认知设备获取信道参数信息，并根据信道参数信息计算等效噪声矩阵；(2)基站根据等效噪声矩阵设计初始抗体群，并根据初始抗体群，采用免疫克隆算法计算最优抗体；(3)基站根据最优抗体计算子信道分配矩阵，即为子信道分配的最终结果；(4)基站根据子信道分配矩阵，计算功率分配矩阵，即为功率分配的最终结果。本发明具有资源分配效率高的优点，可以有效地解决认知OFDM网络中的资源分配问题。
【专利说明】基于离散多元编码的OFDM网络上行链路资源分配方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线网络【技术领域】，特别涉及一种OFDM网络中上行链路的子信道和功率资源的分配方法，可实现通信网络中总的数据传输速率最大化。
【背景技术】
[0002]现有的频谱管理制度采用固定的频谱授权机制，即频谱由特定的频谱管理机构进行管理，该机构在较长的时限内将授权频谱的使用权授权给授权用户及主用户使用。在授权期间，无论该频谱是否被授权用户使用，未得到授权的其他用户及次用户都无权使用该频谱段。在这种频谱管理机制下，当授权用户未使用授权频谱时，该频谱段将无法被有效利用，使得频谱的利用率受到极大的限制，有研究指出，根据时间和地域的不同，不同频谱段的利用率变化较大，一般在15% — 85%之间。特别是随着无线通信技术的发展，现有的频谱资源愈发紧张，因此，如何有效的提高频谱资源的利用率成为了成为当前亟待解决的重要课题。认知无线电技术便是为了解决频谱资源利用率过低的问题而被提出的，其目的是在现有频谱管理体制下，在不影响授权用户对授权频谱使用的条件下，提高已授权频谱的利用率；其基本方法是通过动态地感知周围无线频谱环境获取未被使用的空闲频谱，并伺机接入空闲频谱实现通信。
[0003]认知无线电能够通过与周围环境的相互作用动态地改变发射端的参数，从而智能地选择空闲的频谱段进行通信。认知无线电主要包括两个核心能力:认知能力和重配置能力。认知能力是指认知无线电感知周围环境的能力，重配置能力是指认知无线电根据感知结果智能地改变发射端参数的能力。
[0004]在现代无线网络中，OFDM技术是传输层的主要实现技术之一，认知OFDM即实现认知无线电中基于OFDM的子信道和功率等网络资源的分配技术。在认知OFDM中，对于不同的用户，各个子信道往往具有不同的传输特征，因此认知OFDM技术能够更加合理的利用信道资源，获得更高的频谱利用率。
[0005]在大多数情况下，认知无线网络的资源分配问题是一个非线性的优化问题，属于NP-hard问题，当问题规模较大时，传统的数学方法处理这类问题需要消耗大量时间。认知OFDM网络资源分配涉及多个子信道和次用户，传统的贪婪方法处理认知OFDM网络资源分配问题虽然可以获得最优的分配结果，然而该方法的时间复杂度非常高，难以实际应用。美国学者Nallanathan提出的两阶段分配子信道和功率的方法得到了许多学者的认可和改进，这类方法能够在可接受的时间复杂度下实现认知无线网络的资源分配，但是这类方法由于将子信道的分配和功率的分配分为两个阶段分别处理，无法充分利用两种资源之间的相互联系，因此获得的结果与最优结果差距较大。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于离散多元编码的OFDM网络上行链路资源分配方法，以减小时间复杂度，提高分配效果。[0007]实现本发明目的技术方案包括如下步骤:
[0008](I)次用户通过认知设备获取周围无线信道参数信息，计算信道带宽W ;将信道划
分成η个子信道，分别计算第i次用户在第k个子信道上的信道增益gik，及信道噪声功率
谱密度N ;按照下式计算第i次用户在第k个子信道上的等效噪声Sik:
[0009]
【权利要求】
1.一种基于离散多元编码的OFDM网络上行链路资源分配方法，包括如下步骤: (1)次用户通过认知设备获取周围无线信道参数信息，计算信道带宽W;将信道划分成η个子信道，分别计算第i次用户在第k个子信道上的信道增益gik，及信道噪声功率谱密度N ;按照下式计算第i次用户在第k个子信道上的等效噪声Sik:
2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤(6)中的变异操作，按如下步骤进行: 6a)选取抗体群B中的每个抗体b，作为长度为η的向量H ; 6b)选取向量H的第y个分量h，y为区间[l，n]内随机生成一个整数； 6c)构造概率向量L:
L = (Ii)m, 式中，Ii表示概率向量L的第i个分量，按下式计算:
Ii = siy, 式中，siy表示第i个次用户在第y个子信道上的等效噪声； 6d)设Ih = O, Ih表示概率向量L的第h个分量； 6e)根据概率向量L构造归一化概率向量ζ:
3.根据权利要求1所述的方法，所述步骤(8)所述的计算子代抗体群O中每个抗体q的适应度值f，按如下步骤进行: 8a)取子代抗体群O中每个抗体q，作为长度为η的向量Ψ，设向量T=V ； Sb)根据向量Τ，计算子信道分配矩阵Ω ； Sc)根据子信道分配矩阵Ω，按照注水定理计算功率分配矩阵D ; 8d)根据子信道分配矩阵Ω和功率分配矩阵D，计算网络数据传输速率R ; 8e)以网络数据传输速率R作为每个抗体q的适应度值f。
【文档编号】H04W16/14GK103442367SQ201310390173
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】尚荣华, 焦李成, 张坤, 吴建设, 王爽, 刘宪龙, 马文萍, 李阳阳, 马晶晶 申请人:西安电子科技大学