上行ofdm系统子载波与功率分配方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种上行OFDM系统子载波与功率分配方法及系统，所述方法包括如下步骤：获取小区内各用户的公平性权值、最大功率约束信息及各用户在相应子载波上的信道信噪比；根据各公平性权值、信道信噪比及最大功率约束信息建立混合变量优化问题；根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息；根据迭代计算的结果分别对各子载波及功率进行分配。本发明能快速有效地进行子载波与功率分配。
【专利说明】上行OFDM系统子载波与功率分配方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，特别是涉及一种上行OFDM系统子载波与功率分配方法以及一种上行OFDM系统子载波与功率分配系统。
【背景技术】
[0002]正交频分多址(OFDMA,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是无线通讯系统的标准，是一种多址技术，WiMax、LTE都支持0FDMA。目前，OFDMA技术已被广泛研究，并已成为3GPP LTE的下行链路的主流多址方案。在优化OFDMA系统性能过程中，资源分配其者重要作用。通常，无线资源分配主要的度量指标之一是频谱效率。同时，能效在通信系统设计中也越来越引起人们关注。
[0003]针对上行OFDM系统子载波、功率快速分配技术及装置研究，已存在不少技术方案。现有的技术方案主要为:首先对服务区频率规划即小区间先进行小区间干扰协调，将小区间的频率干扰抵消。因此，分别考虑单个小区内上行OFDM系统子载波、功率快速分配。分配过程的目标函数是各个用户公平性加权吞吐量之和；相关的约束条件包括:每个子载波不能同时分配给两个或以上用户；每个用户的移动终端的功率受限；功率值为正。基于多用户上行资源分配的必要条件，进行相关的用户子载波分配；基于单用户资源分配的最优条件，注水分配每个用户对应的子载波的功率；将子载波分配及功率分配进行有机结合，形成计算复杂度不高的子载波、功率迭代分配算法。
[0004]现有技术中整体以子载波分配推进，每次分配一个，然后更新相关的功率分配值，进入下一个子载波分配。但是所有分配过的子载波不因后面迭代信息的交互而调整，不利于得到最优的分配结果。并且，在单用户资源分配中，采用注水算法给予相应的功率分配。这无法保证所获的功率分配是最优的，严重影响下次迭代中子载波的分配，最终导致子载波、功率分配不合理，系统性能受到很大影响。
【发明内容】
[0005]基于此，本发明提供一种上行OFDM系统子载波与功率分配方法及系统，能够提高子载波与功率分配的效率和合理性，提升系统性能。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0007]一种上行OFDM系统子载波与功率分配方法，包括如下步骤:
[0008]获取小区内各用户的公平性权值、最大功率约束信息及各用户在相应子载波上的信道信噪比；
[0009]根据各公平性权值、信道信噪比与最大功率约束信息建立混合变量优化问题；
[0010]根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息；
[0011]根据迭代计算的结果分别对各子载波及功率进行分配。
[0012]—种上行OFDM系统子载波与功率分配系统，包括:
[0013]获取模块，用获取小区内各用户的公平性权值、最大功率约束信息及各用户在相应子载波上的信道信噪比；
[0014]第一计算模块，用于根据各公平性权值、信道信噪比与最大功率约束信息建立混合变量优化问题；
[0015]第二计算模块，用于根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息；
[0016]分配模块，用于根据迭代计算的结果分别对各子载波及功率进行分配。
[0017]由以上方案可以看出，本发明的一种上行OFDM系统子载波与功率分配方法及系统，在获取小区内各用户的公平性权值、最大功率约束信息及各用户在相应子载波上的信道信噪比后，建立混合变量优化问题，然后根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息；并根据迭代计算的结果分别对各子载波及功率进行分配。本发明的方案通过对算子载波的分配信息及功率的配置信息两者轮流交替计算形成一次迭代，两者之间信息不断交流使得子载波及功率配置趋于最优化，大大降低了计算复杂度，从而提高了子载波与功率分配的效率和合理性，实现快速有效地进行子载波与功率分配。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例中一种上行OFDM系统子载波与功率分配方法的流程示意图；
[0019]图2为本发明实施例中根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息的流程示意图；
[0020]图3为本发明实施例中功率分配的流程示意图；
[0021]图4为本发明实施例中一种上行OFDM系统子载波与功率分配系统的结构不意图。【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]以下以采用KKT (Karush-Kuhn-Tucker)最优条件为例,进行子载波分配；同时,采用Fenchel对偶原理对每个用户分配的子载波进行功率分配，得到上行OFDM系统子载波与功率分配方案。
[0024]参见图1所示，一种上行OFDM系统子载波与功率分配方法，包括以下步骤:
[0025]步骤S101，获取小区内各用户的公平性权值、最大功率约束信息及各用户在相应子载波上的信道信噪比；
[0026]步骤S102，根据各公平性权值、信道信噪比与最大功率约束信息建立混合变量优化问题；
[0027]步骤S103，根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置
信息；
[0028]步骤S104，根据迭代计算的结果分别对各子载波及功率进行分配。因此可以按照按子载波分配集合及功率分配的结果来设定相应小区内各用户子载波使用和功率配置。
[0029]作为一个较好的实施例，所述根据各公平性权值、信道信噪比与最大功率约束信息建立混合变量优化问题的过程具体可以包括以下步骤:
[0030]获取各小区用户集合、小区总频率划分的集合、用户对应信道信噪比、各用户移动终端的公平性权值及功率限制；
[0031]根据所获取的各小区用户集合、小区总频率划分的集合、用户对应信道信噪比、各用户移动终端的公平性权值及功率限制所述建立用户加权吞吐量的和最大的目标，即:
【权利要求】
1.一种上行OFDM系统子载波与功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤: 获取小区内各用户的公平性权值、最大功率约束信息及各用户在相应子载波上的信道信噪比； 根据各公平性权值、信道信噪比及最大功率约束信息建立混合变量优化问题； 根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息； 根据迭代计算的结果分别对各子载波及功率进行分配。
2.根据权利要求1所述的上行OFDM系统子载波与功率分配方法，其特征在于，所述根据各公平性权值、信道信噪比及最大功率约束信息建立混合变量优化问题的过程包括以下步骤: 获取各小区用户集合、小区总频率划分的集合、用户对应信道信噪比、各用户移动终端的公平性权值及功率限制； 根据所获取的各小区用户集合、小区总频率划分的集合、用户对应信道信噪比、各用户移动终端的公平性权值及功率限制所述建立用户加权吞吐量的和最大的目标，即:
3.根据权利要求2所述的上行OFDM系统子载波与功率分配方法，其特征在于，根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息的过程依次包括以下步骤: 步骤S1031，对用户k的功率赋初始值，即:功率值Pk，n=Pk/N ； 步骤S1032，根据各公平性权值、上一次迭代的功率值及信道信噪比计算相应用户子载波的分配信息，并获取各用户对应的子载波分配集合; 步骤S1033，根据上一次迭代的功率值、信道信噪比及各用户相应的子载波分配集合UuKL计算新的功率值的配置信息；步骤S1034，判断迭代计算的次数是否达到预定值； 步骤S1035，若否，则返回执行步骤S1032。
4.根据权利要求3所述的上行OFDM系统子载波与功率分配方法，其特征在于，所述步骤S1031之前包括以下步骤: 在各小区内测量并计算相关的信道信噪比匕。;设定相应用户公平性权值 Kt及功率限制
5.根据权利要求3所述的上行OFDM系统子载波与功率分配方法，其特征在于，根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息的过程还包括以下步骤: 当迭代计算的次数达到预定值时，则停止迭代，并输出各用户子载波分配集合及其相应的功率。
6.根据权利要求3所述的上行OFDM系统子载波与功率分配方法，其特征在于，所述根据各公平性权值、上一次迭代的功率值及信道信噪比计算相应用户子载波的分配信息的过程包括以下步骤: 步骤 S10321，初始化参数、U、f，并令 i=0 ； 步骤S10322，对用户k e U，计算
7.根据权利要求3所述的上行OFDM系统子载波与功率分配方法，其特征在于，所述根据上一次迭代的功率值、信道信噪比及各用户相应的子载波分配集合计算新的功率值的配置信息的过程包括以下步骤: 步骤S10331，给子载波和用户集合U及f赋值，即:各用户的子载波分配
eU，ne/}、{gk,?l、及初始功率 Ptn ; 步骤S10332，对任意用户k，将零元素Xtn对应的pk，n从Pk中减掉，将剩余量作为新的Pk值； 步骤S10333，对任意的用户k所对应的序列{giv, C1将行排序，次序从小到大，对任意相邻的点间需要其驻点，将其与序列
8.—种上行OFDM系统子载波与功率分配系统,其特征在于,包括: 获取模块，用获取小区内各用户的公平性权值、最大功率约束信息及各用户在相应子载波上的信道信噪比； 第一计算模块，用于根据各公平性权值、信道信噪比与最大功率约束信息建立混合变量优化问题； 第二计算模块，用于根据所述混合变量优化问题迭代计算子载波的分配信息及功率的配置信息； 分配模块，用于根据迭代计算的结果分别对各子载波及功率进行分配。
9.根据权利要求8所述的上行OFDM系统子载波与功率分配系统，其特征在于，所述第一计算模块包括: 获取子模块，获取各小区用户集合、小区总频率划分的集合、用户对应信道信噪比、各用户移动终端的公平性权值及功率限制； 构建模块，根据所获取的各小区用户集合、小区总频率划分的集合、用户对应信道信噪t匕、各用户移动终端的公平性权值及功率限制所述建立用户加权吞吐量的和最大的目标，.max X η., X1" log(l + g, ,spk"),Ul.-'k'n 我n.同时，满足以下条件:子载波不能同时分配多个用户；移动终端的总功率要有限制；子载波分配变量集合的元素为I或者0，分别代表用户是否获取该子载波；用户功率分配集合为非负数； 采用以下公式建立混合变量优化问题的约束:
【文档编号】H04W52/04GK103780532SQ201410021275
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】丁胜培, 肖恒辉, 李炯城, 陈运动, 赖志坚 申请人:广东省电信规划设计院有限公司