一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配方法、装置及计算机存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配方法、装置及计算机存储介质；该方法包括：S101：基于系统内用户在系统内各子载波上的信道质量获得初始化的系统容量上限向量，并根据初始化的系统容量上限向量生成初始化的系统容量上限向量集合；S102：从系统容量上限向量集合中抽取符合设定的选取策略的系统容量上限向量；S103：针对被选的系统容量上限向量通过设定的规划算法获取可达程度值；S104：相应于可达程度值与1之间的差值不符合设定的阈值数值，基于被选的系统容量上限向量和可达程度值对系统容量上限向量集合进行更新，获取更新的系统容量上限向量集合并返回S102；S105：相应于可达程度值与1之间的差值符合设定的阈值数值，基于被选的系统容量上限向量和可达程度值对系统子载波和功率进行分配。

A Subcarrier and Power Allocation Method, Device and Computer Storage Medium for OFDMA System Based on Monotone Optimization Method

【技术实现步骤摘要】
一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配方法、装置及计算机存储介质
本专利技术实施例涉及无线通信
，尤其涉及一种基于单调优化法的正交频分多址(OFDMA，OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess)系统子载波及功率分配方法、装置及计算机存储介质。
技术介绍
通信技术的飞速发展以及对无线宽带日益增长的需求刺激了第五代移动通信网络(5G，5th-Generation)的快速发展。然而日益增长的频谱需求和有限的频谱资源之间的矛盾，成为制约无线通信发展的主要因素之一，在这一前提下OFDMA由于其具有较高的频谱效率及能量效率进入了人们的视野。并且，当设定电磁频谱空间中发生的频谱事件的个数为N，其中，第n个事件可能发生在不同时间、地点、频率的组合可能有Mn种，每种情况出现的概率为pn,m，那么能够获得一个被下式定义的频谱信息熵：作为正交频分复用(OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术的演进，OFDMA是一种在利用OFDM技术对信道进行子载波化后，在部分子载波上加载传输数据的传输技术。在即将到来的5G时代，作为电气和电子工程师协会(IEEE，InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)802.22无线区域网络的候选接入方法，OFDMA仍会被广泛使用；但是面对有限的无线频谱资源与多媒体业务不断提高的服务质量需求之间日益尖锐的矛盾，目前迫切需要既能提高网络整体性能又可以支持高质量多媒体业务的无线频谱资源分配与功率分配的策略。当前已有的子载波分配与功率分配方案中，大多数方案是将子载波分配与功率分配分开考虑，也就是说在寻求子载波分配的最优解之后再在已有的子载波分配方案中进行功率分配。虽然这些方案能够提升系统性能，但是将原有的单一问题分解为两个子问题，尽管对于每个子问题都可以采用匹配论等方法求得最优解，可是最终每个子问题所得到的最优解大多只是局部最优解，可以理解的，局部最优解之和并不一定是全局最优解。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配方法、装置及计算机存储介质；能够将子载波分配与功率分配进行联合考虑，从而获得整体最优解。不仅能够针对系统实现子载波分配与功率分配，而且该整体最优解还可以作为后续其他关于子载波及功率分配算法的性能参考标准。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配方法，所述方法包括：S101：基于系统内用户在系统内各子载波上的信道质量获得初始化的系统容量上限向量，并根据所述初始化的系统容量上限向量生成初始化的系统容量上限向量集合；S102：从所述系统容量上限向量集合中抽取符合设定的选取策略的系统容量上限向量；S103：针对被选的系统容量上限向量通过设定的规划算法获取可达程度值；其中，所可达程度值用于描述系统对于所述被选的系统容量上限向量的可达程度；S104：相应于所述可达程度值与1之间的差值不符合设定的阈值数值，基于所述被选的系统容量上限向量和所述可达程度值对所述系统容量上限向量集合进行更新，获取更新的系统容量上限向量集合并返回S102；S105：相应于所述可达程度值与1之间的差值符合设定的阈值数值，基于所述被选的系统容量上限向量和所述可达程度值对系统子载波和功率进行分配。第二方面，本专利技术实施例提供了一种子载波及功率分配装置，所述装置包括：初始化部分、抽取部分、获取部分、更新部分和分配部分；其中，所述初始化部分，配置为基于系统内用户在系统内各子载波上的信道质量获得初始化的系统容量上限向量，并根据所述初始化的系统容量上限向量生成初始化的系统容量上限向量集合；所述抽取部分，配置为从所述系统容量上限向量集合中抽取符合设定的选取策略的系统容量上限向量；所述获取部分，配置为针对被选的系统容量上限向量通过设定的规划算法获取可达程度值；其中，所可达程度值用于描述系统对于所述被选的系统容量上限向量的可达程度；以及，相应于所述可达程度值与1之间的差值不符合设定的阈值数值，触发所述更新部分；以及，相应于所述可达程度值与1之间的差值符合设定的阈值数值，触发所述分配部分；所述更新部分，配置为基于所述被选的系统容量上限向量和所述可达程度值对所述系统容量上限向量集合进行更新，获取更新的系统容量上限向量集合并触发所述抽取部分；所述分配部分，配置为基于所述被选的系统容量上限向量和所述可达程度值对系统子载波和功率进行分配。第三方面，本专利技术实施例提供了一种子载波及功率分配装置，所述装置包括：网络接口、存储器和处理器；其中，所述网络接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；所述存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配程序，所述基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。本专利技术实施例提供了一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配方法、装置及计算机存储介质；基于OFDMA系统，那么可以通过系统内各用户在各子载波上的信道质量与系统针对每一子载波所限制的功率上限获得系统最初的系统容量上限向量；并且基于系统容量上限向量生成系统容量上限向量集合，接着从系统容量上限向量集合中抽取被选的系统容量上限向量并获取可达程度值，最终基于该可达程度值与1之间的差值确定是否能够对系统子载波和功率进行优化分配；当该可达程度值与1之间的差值无法对系统子载波和功率进行优化分配时，更新系统容量上限向量集合并获取更新后的可达程度值，直至该可达程度值与1之间的差值能够对系统子载波和功率进行优化分配。由于系统容量上限向量既和子载波有关，也和子载波功率有关，那么本专利技术实施例的技术方案能够将子载波分配与功率分配进行联合考虑，从而获得整体最优解。不仅能够针对系统实现子载波分配与功率分配，而且该整体最优解还可以作为后续其他关于子载波及功率分配算法的性能参考标准。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配方法流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配方法的具体示例流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种系统的可行域示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种系统容量上限向量的更新示意图；图5为本专利技术实施例提供的另一种系统容量上限向量的更新示意图；图6为本专利技术实施例提供的又一种系统容量上限向量的更新示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种系统最优解的示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种子载波及功率分配装置组成示意图；图9为本专利技术实施例提供的一种子载波及功率分配装置的具体硬件结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图1，其示出了本专利技术实施例提供的一种基于单调优化法的OFDMA系统子载波及功率分配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单调优化法的正交频分多址OFDMA系统子载波及功率分配方法，其特征在于，所述方法包括：S101：基于系统内用户在系统内各子载波上的信道质量获得初始化的系统容量上限向量，并根据所述初始化的系统容量上限向量生成初始化的系统容量上限向量集合；S102：从所述系统容量上限向量集合中抽取符合设定的选取策略的系统容量上限向量；S103：针对被选的系统容量上限向量通过设定的规划算法获取可达程度值；其中，所可达程度值用于描述系统对于所述被选的系统容量上限向量的可达程度；S104：相应于所述可达程度值与1之间的差值不符合设定的阈值数值，基于所述被选的系统容量上限向量和所述可达程度值对所述系统容量上限向量集合进行更新，获取更新的系统容量上限向量集合并返回S102；S105：相应于所述可达程度值与1之间的差值符合设定的阈值数值，基于所述被选的系统容量上限向量和所述可达程度值对系统子载波和功率进行分配。

【技术特征摘要】
1.一种基于单调优化法的正交频分多址OFDMA系统子载波及功率分配方法，其特征在于，所述方法包括：S101：基于系统内用户在系统内各子载波上的信道质量获得初始化的系统容量上限向量，并根据所述初始化的系统容量上限向量生成初始化的系统容量上限向量集合；S102：从所述系统容量上限向量集合中抽取符合设定的选取策略的系统容量上限向量；S103：针对被选的系统容量上限向量通过设定的规划算法获取可达程度值；其中，所可达程度值用于描述系统对于所述被选的系统容量上限向量的可达程度；S104：相应于所述可达程度值与1之间的差值不符合设定的阈值数值，基于所述被选的系统容量上限向量和所述可达程度值对所述系统容量上限向量集合进行更新，获取更新的系统容量上限向量集合并返回S102；S105：相应于所述可达程度值与1之间的差值符合设定的阈值数值，基于所述被选的系统容量上限向量和所述可达程度值对系统子载波和功率进行分配。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于系统内用户在系统内各子载波上的信道质量获得初始化的系统容量上限向量，包括：获取系统内各用户在所有信道的质量向量Gm；其中，Gm＝[gm,1,gm,2,...,gm,f,...,gm,F]，m表示用户标识，F表示系统内每个用户能够使用的子载波数量上限值，表示用户m在子载波f上无同频干扰的信道质量，|hm,f|2为用户m在子载波f上的信道增益，Nm,f为用户m在子载波f上的噪声功率；将系统内所有用户的质量向量Gm生成系统内总用户的信道质量向量G＝[G1,G2,...,Gm,...,GM]T，其中，M表示系统内的用户总数；根据所述系统内各用户在所有信道的质量向量Gm获取各用户的容量上限向量Zm＝[zm,1,zm,2,...,zm,f,...,zm,F]；其中，zm,f＝(1+gm,fpmax)，pmax表示用户m在子载波f上的最大发射功率；将系统内所有用户的容量上限向量Zm生成所述初始化的系统容量上限向量Z＝[Z1,Z2,...,Zm,...,ZM]T。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始化的系统容量上限向量生成初始化的系统容量上限向量集合，包括：生成一空集合；将所述初始化的系统容量上限向量加入所述空集合中，获得所述初始化的系统容量上限向量集合。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从所述系统容量上限向量集合中抽取符合设定的选取策略的系统容量上限向量，包括：基于下式所示的选取策略，获得被选的系统容量上限向量Z：将所述被选的系统容量上限向量从所述系统容量上限向量集合中删除，获取抽取后的系统容量上限向量集合。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述针对被选的系统容量上限向量通过设定的规划算法获取可达程度值，包括：根据所述被选的系统容量上限向量中各元素所对应的子载波分配状态，更新所述系统内总用户的信道质量向量G′；其中，G′中的元素表示使用同一子载波f的用户m′对用户m的干扰因子，pm′,f表示用户m′使用子载波f的发送功率；确定所述可达程度值...

【专利技术属性】
技术研发人员：白健，石嘉，李赞，赵钟灵，廖晓闽，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61