一种基于能耗的时间频率二维通信资源分配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种基于能耗的时间频率二维通信资源分配方法，其从时间频率的二维角度对资源块进行划分，与一维资源分配方法相比，二维资源分配对资源块的划分更加细致，更能充分考虑用户不同的通信需求，其通过合理分配通信资源以有效地提升了资源利用率，节省了系统能耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能耗的时间频率二维通信资源分配方法


[0001]本专利技术涉及NOMA蜂窝网络的资源分配
，具体涉及一种用于NOMA蜂窝网络的基于能耗的时间频率二维通信资源分配方法。

技术介绍

[0002]近年来，移动应用和无线智能设备的快速发展，促进了无线通信流量爆炸式增长，更多的频谱资源被占用。为了满足巨大的通信需求，我们引入了非正交多址接入(Non
‑
Orthogonal Multiple Access，NOMA)技术，其基本原理是在发射端采用叠加编码，在接收端采用连续干扰消除(Successive Interference Cancellation，SIC)，使得多个用户能够复用相同的时频通信资源。与正交多址接入技术(Orthogonal MultipleAccess，OMA)相比，NOMA可以实现更高的频谱利用率。另外，在信息传播过程中，需要消耗大量能量。为了降低系统能耗，延长无线网络中设备的寿命，越来越多人开始关注绿色通信网络设计问题。
[0003]目前，关于NOMA系统资源分配问题中，大多关注纯时域或纯频域的资源分配问题，还没有考虑过时间频率二维资源分配的NOMA系统节能通信问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于能耗的时间频率二维通信资源分配方法，其通过合理分配通信资源以有效地提升资源利用率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种基于能耗的时间频率二维通信资源分配方法，其用于NOMA蜂窝网络，所述NOMA蜂窝网络由一个基站和一组蜂窝用户组成的上行蜂窝网络，蜂窝用户集合表示为C＝{c
i
,1≤i≤|C|}，对蜂窝用户进行分组，利用NOMA技术同组用户复用相同的时频通信资源，蜂窝用户组集合表示为一个蜂窝用户组中的蜂窝用户数不应超过给定的系统参数L；
[0007]将通信资源分别在时域和频域两个维度上进行划分，在时域，将时间资源划分为多个时间帧，每个时间帧包含T个时隙；在频域，采用正交频分多址技术将总带宽划分为F个频域子信道，那么表示在子信道f中第t个时隙的资源块；
[0008]资源块RB分配时，一个非空用户组至少占用一个资源块RB进行通信，每个资源块RB至多只能分配给一个用户组；解码时，按照信道增益越大用户越先解码的解码顺序；系统中蜂窝用户的总能耗E
total
主要包含三个部分：当蜂窝用户CUs处于活跃状态时的功率放大器能耗、当蜂窝用户CUs处于活跃状态时的电路能耗、当蜂窝用户CUs处于空闲时的空闲能耗；
[0009]故E
total
被计算为：
[0010][0011]其中，x
i,j
和分别表示用户分组和资源分配情况，x
i,j
＝1表示蜂窝用户c
i
属于组G
j
，否则x
i,j
＝0；表示资源块RB
f,t
分配给G
j
；否则θ为功率放大器的漏极效率，表示CUc
i
在子信道f中发射功率，sgn(
·
)为符号函数，表示CUc
i
的电路功率，表示CUc
i
的空闲功率；
[0012]在给定用户组G
all
时，对于空用户组无需分配时频通信资源，只需要为非空用户组集合G
NE
分配资源；为用户组G
all
的非空组子集G
NE
分配时频通信资源时，已知每个蜂窝用户c
i
在子信道f中的信道增益每个蜂窝用户c
i
的速率要求一开始所有资源块RB都未被分配，即每个非空用户组G
j
在各子信道上的能耗为正无穷大，即其中E
j,f
为用户组G
j
在子信道f上的能耗；非空用户组集合G
NE
的资源分配步骤如下：
[0013]步骤1、对于每个非空用户组G
j
，执行步骤2到3；
[0014]步骤2、对于每个存在未被分配的资源块RB(s)的子信道f，根据资源块RB选择原则为每个非空用户组G
j
在子信道f中选择计算出每个非空用户组G
j
在子信道f上的初始能耗
[0015]所述资源块RB选择原则如下：
[0016]在子信道f中如果存在一个时隙t1，在时隙t1中的所有资源块RBs都未被占用时，选择资源块如果不存在时隙t1，则在子信道f未被占用的资源块RBs中，如果存在一个时隙t2，满足在时隙t2中存在一个资源块RB已被G
j
占用，则选择资源块如果不存在时隙t2，则在子信道f中选择一个未被占用的RB，即其满足在时隙t3中未被占用RB数量最多；
[0017]步骤3、找出所有初始能耗中的最小能耗对应的子信道f
*
，将对应的资源块分配给相应地非空用户组G
j
；
[0018]步骤4、记录当前系统的能耗各组蜂窝用户CUs的能耗各蜂窝用户CU在各子信道中的发射功率资源块RB分配情况
[0019]步骤5、令轮数u＝1；
[0020]步骤6、所有非空用户组G
j
在所有子信道f的能耗变化ΔE
j,f
设为负无穷；对于每个非空用户组G
j
，执行步骤7；
[0021]步骤7、对于每个存在未被分配资源块的子信道f，根据上述步骤2中资源块RB选择原则为非空用户组G
j
在子信道f中选择资源块计算出G
j
子信道f上的能耗和能耗减少量
[0022]步骤8、找到能耗减少量ΔE
j,f
最大值所对应的用户组和子信道f
*
；
[0023]步骤9、计算临时能耗减少量找到最大值所对应的用户组和子信道f
#
；
[0024]步骤10、如果用户组在子信道f
*
中选择的未被占用的资源块RB所对应的时隙对于用户组来说，时隙属于未被占用的时隙，且时隙中有资源块RB已经被分配，且在子信道f
#
中选择的未被占用的资源块RB所对应的时隙属于用户组已占的时隙，则将资源块分配给用户组否则，将资源块分配给非空用户组
[0025]步骤11、记录此时系统能耗各组用户CUs能耗各用户CU在各子信道中的发射功率资源块RB分配情况
[0026]步骤12、令轮数u＝u+1，执行步骤6到11，直到u大于(F
×
T
‑
|G
NE
|)，即所有资源块均被分配完成；
[0027]步骤13、根据每一轮的系统能耗找到最小所对应的轮数u
*
；
[0028]其中，计算为，
[0029][0030]P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能耗的时间频率二维通信资源分配方法，其特征在于：所述资源分配方法用于NOMA蜂窝网络，所述NOMA蜂窝网络由一个基站和一组蜂窝用户组成的上行蜂窝网络，蜂窝用户集合表示为C＝{c
i
,1≤i≤|C|}，对蜂窝用户进行分组，利用NOMA技术同组用户复用相同的时频通信资源，蜂窝用户组集合表示为一个蜂窝用户组中的蜂窝用户数不应超过给定的系统参数L；将通信资源分别在时域和频域两个维度上进行划分，在时域，将时间资源划分为多个时间帧，每个时间帧包含T个时隙；在频域，采用正交频分多址技术将总带宽划分为F个频域子信道，那么表示在子信道f中第t个时隙的资源块；资源块RB分配时，一个非空用户组至少占用一个资源块RB进行通信，每个资源块RB至多只能分配给一个用户组；解码时，按照信道增益越大用户越先解码的解码顺序；在给定用户组G
all
时，对于空用户组无需分配时频通信资源，只需要为非空用户组集合G
NE
分配资源；为用户组G
all
的非空组子集G
NE
分配时频通信资源时，已知每个蜂窝用户c
i
在子信道f中的信道增益每个蜂窝用户c
i
的速率要求一开始所有资源块RB都未被分配，即每个非空用户组G
j
在各子信道上的能耗为正无穷大，即其中E
j,f
为用户组G
j
在子信道f上的能耗；非空用户组集合G
NE
的资源分配步骤如下：步骤1、对于每个非空用户组G
j
，执行步骤2到3；步骤2、对于每个存在未被分配的资源块RB(s)的子信道f，根据资源块RB选择原则为每个非空用户组G
j
在子信道f中选择计算出每个非空用户组G
j
在子信道f上的初始能耗所述资源块RB选择原则如下：在子信道f中如果存在一个时隙t1，在时隙t1中的所有资源块RBs都未被占用时，选择资源块如果不存在时隙t1，则在子信道f未被占用的资源块RBs中，如果存在一个时隙t2，满足在时隙t2中存在一个资源块RB已被G
j
占用，则选择资源块如果不存在时隙t2，则在子信道f中选择一个未被占用的RB，即其满足在时隙t3中未被占用RB数量最多；步骤3、找出所有初始能耗中的最小能耗对应的子信道f
*
，将对应的资源块分配给相应地非空用户组G
j
；步骤4、记录当前系统的能耗各组蜂窝用户CUs的能耗各蜂窝用户CU在各子信道中的发射功率资源块RB分配情况步骤5、令轮数u＝1；
步骤6、所有非空用户组G
j
在所有子信道f的能耗变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：林世俊，汤慧新，石江宏，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：