本发明专利技术公开了一种多用户OFDM资源分配方法，其根据每个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目和每个用户的平均信道增益，并利用能量有效化条件，调整分配给每个用户的子载波数目，再根据分配给每个用户的子载波，并利用能量有效化条件，调整分配给每个用户在每个子载波上的比特数，使得系统达到的功率最小，本发明专利技术方法不仅能满足每个用户的误比特率及最低比特要求，而且能够有效地降低系统的复杂度，仿真结果表明，在同样满足用户误比特率及比特要求的条件下，本发明专利技术方法与现有的一种经典分布式BABS-ACG方法相比功率可减小1～3dB。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种OFDM资源分配技术，尤其是涉及ー种多用户OFDM资源分配方法。
技术介绍
随着用户对多媒体业务需求的増加和互联网的迅猛发展，下一代无线通信系统必须采用效率更高、抗干扰能力更强的新型技木。而在当前提供的高速无线传输解决方案中，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,0FDM)技术由于其频谱利用率高、抗衰落能力强，且在频率选择性衰落中能进行高速传输等优势被认为最有前途的方案之一。OFDM系统中资源分配问题是保证用户服务质量、提高系统容量和频谱利用率的重要手段，成为很多学者研究的热点。在OFDM系统中，子载波、比特、功率都是可以优化使用的资源，需要合理的分配才 能使OFDM系统达到最佳性能。根据优化目标的不同，OFDM自适应资源分配分为速率自适应(Rate Adaptive, RA)和边缘自适应(Margin Adaptive,MA)两个优化准则。RA准则为OFDM系统的总发射功率一定，在满足误比特率要求的条件下，调整功率分配，使OFDM系统的数据传输速率达到最大；MA准则为OFDM系统的数据传输速率一定，在满足误比特率要求的条件下，自适应分配比特，使整个OFDM系统的发射功率最小。针对RA问题，许多典型的OFDM自适应资源分配方法被提出，如基于最大-最小准则的公平资源分配方法、基于比例公平的分配资源方法、基于权重的资源分配方法等，这些方法在考虑OFDM系统容量的同时还兼顾了用户的公平性。针对MA问题，由于其联合优化问题是很复杂的，因此很多研究工作是着重于寻找性能次优、复杂度较低的方法，总体可分为凸优化方法、启发式方法及分布式方法三种，其中，凸优化方法是利用凸优化理论中的对偶理论、分解理论将一个复杂的问题转化为若干个独立的子问题，并通过对子问题的求解获得原问题的解；启发式方法是利用仿生算法，如遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等，追求在一定复杂度下求得问题的近似解；分布式方法是将功率、比特及子载波联合分配的问题分别进行考虑，固定其中某种资源分配方式，对其余的资源进行分配。其中，比较经典的一种资源分布式方法是BABS ACG方法，该方法的主要过程大致为第一步资源分配，根据用户的平均信道增益确定每个用户应该分配的子载波数目；第二步子载波分配，在第一歩为每个用户确定子载波数目的基础上为其分配具体的子载波；最后在每个用户分配的子载波上进行单用户的功率和比特分配。然而，该方法为每个用户分配子载波数目时是逐个分配的，直到所有的子载波分配完毕，当子载波数量很大，而用户数量相对较小时，这种分配方式的效率是很低的，而且针对子载波分配，实际中还存在这样的问题如果某个用户需要的子载波数很多，而这个用户在大部分子载波上的増益与其他用户在这些子载波上的増益相比都不是最大的，那么将可能导致该用户会被分配信道增益很小的子载波。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供ー种多用户OFDM资源分配方法，其能够有效提高分配效率、降低OFDM系统的复杂度，而且能够很好地满足每个用户的误比特率及最低比特要求，能够为信道条件较差的用户分配信道増益较大的子载波。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为ー种多用户OFDM资源分配方法，其特征在于包括以下步骤①根据每个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，确定预分配给每个用户的子载波数目，将预分配给第k个用户的子载波数目记为Nk’，其中，I < k < K，K表示用户总数；②根据预分配给每个用户的子载波数目和每个用户的平均信道増益，并利用能量有效化条件，对预分配给每个用户的子载波数目进行调整，得到最終分配给每个用户的子载波数目，将最终分配给第k个用户的子载波数目记为Mk，ΣΜκ = #，其中，N表示子载波 总数；③根据最終分配给每个用户的子载波数目，为每个用户找出最优的信道对应的子载波；④根据步骤③分配给每个用户的子载波和每个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，确定平均预分配给每个用户在分配给其的每个子载波上的比特数，然后对剩余的未被分配的比特数进行随机分配，对于第k个用户，将平均预分配给其在Mk个子载波中的每个子载波上的比特数记为' b'k= r^m ，然后将剩余的乳个比特数在Mk个子载波上随机分配，将预分配给第k个用户在Mk个子载波中的第i个子载波上的比Mk特数记为がニ尽，其中，も表示第k个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，tI为向下取整符号；⑤利用能量有效化条件，对步骤④确定的预分配给每个用户在其的每个子载波上的比特数进行调整，得到最終分配给每个用户在分配给其的每个子载波上的比特数，对于第k个用户在Mk个子载波中的第i个子载波上，将最终分配给其的比特数记为RいΣ及::ニ凡。 ·=Ι所述的步骤①中确定预分配给每个用户的子载波数目的具体过程为①-I、假设K个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目分别为Ri，R2，…,Rk,…，Rk，则确定初始分配给K个用户的子载波数目分别为N1, N2, - ,Nk,…，Nk，对于K个用户中的第k个用户，根据其在每个OFDM符号内要求的最低比特数目Rk，确定初始分配给其的子载波数目Nk= NxRkZJ^Ri，其中，I彡k彡K，K表示用户总数，R1表示第I个用户_ /=1 _在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，R2表示第2个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，Rk表示第K个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，N1表示初始分配给第I个用户的子载波数目，N2表示初始分配给第2个用户的子载波数目，Nk表示初始分配给第K个用户的子载波数目，“L」”为向下取整符号，N表示子载波总数，Ri表示第i个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目；①-2、根据初始分配给K个用户的子载波数目，计算初始末被分配的子载波数目，记为 ν*，λτ=#-ΣΜ;①-3、将初始未被分配的子载波数目N*随机分配给K个用户，得到预分配给每个用户的子载波数目，将预分配给第k个用户的子载波数目记为Nk’。所述的步骤②中最終分配给每个用户的子载波数目的获取过程为②-I、根据每个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目和预分配给每个用户的子载波数目，计算每个用户在预分配给其的子载波数目上分配的平均比特数，对于第k个用户，将第k个用户在预分配给其的子载波数目Nk’上分配的平均比特数记为Ik ’ か=^7，其中，I彡k彡K，K表示用户总数，Rk表示第k个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，Nk’表示预分配给第k个用户的子载波数目；②_2、计算每个用户的平均信道増益，对于第k个用户，将其平均信道増益记为gk, =Σ=|&υ|ζ#，其中，N表示子载波总数，表示第k个用户在第η个子载波上的信道増益幅度值，符号“ I I ”为绝对值符号；②_3、根据每个用户在预分配给其的子载波数目上分配的平均比特数和每个用户的平均信道増益，分别计算每个用户在预分配给其的子载波数目上減少ー个子载波、増加一个子载波所帯来的功率差值，对于第k个用户，将第k个用户在预分配给其的子载波数目Nk'上減少一个子载波、増加一个子载波所帯来的功率差值对应的记为 Δ e (N；)和 Δ e (N； +本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多用户OFDM资源分配方法，其特征在于包括以下步骤：①根据每个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，确定预分配给每个用户的子载波数目，将预分配给第k个用户的子载波数目记为Nk“，其中，1≤k≤K，K表示用户总数；②根据预分配给每个用户的子载波数目和每个用户的平均信道增益，并利用能量有效化条件，对预分配给每个用户的子载波数目进行调整，得到最终分配给每个用户的子载波数目，将最终分配给第k个用户的子载波数目记为Mk，其中，N表示子载波总数；③根据最终分配给每个用户的子载波数目，为每个用户找出最优的信道对应的子载波；④根据步骤③分配给每个用户的子载波和每个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，确定平均预分配给每个用户在分配给其的每个子载波上的比特数，然后对剩余的未被分配的比特数进行随机分配，对于第k个用户，将平均预分配给其在Mk个子载波中的每个子载波上的比特数记为然后将剩余的个比特数在Mk个子载波上随机分配，将预分配给第k个用户在Mk个子载波中的第i个子载波上的比特数记为其中，Rk表示第k个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，为向下取整符号；⑤利用能量有效化条件，对步骤④确定的预分配给每个用户在其的每个子载波上的比特数进行调整，得到最终分配给每个用户在分配给其的每个子载波上的比特数，对于第k个用户在Mk个子载波中的第i个子载波上，将最终分配给其的比特数记为Σi=1MkRki=Rk.FDA00001997163100011.jpg,FDA00001997163100012.jpg,FDA00001997163100013.jpg,FDA00001997163100014.jpg,FDA00001997163100015.jpg,FDA00001997163100016.jpg,FDA00001997163100017.jpg,FDA00001997163100018.jpg...
【技术特征摘要】
1.ー种多用户OFDM资源分配方法，其特征在于包括以下步骤①根据每个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，确定预分配给每个用户的子载波数目，将预分配给第k个用户的子载波数目记为2.根据权利要求I所述的ー种多用户OFDM资源分配方法，其特征在于所述的步骤①中确定预分配给每个用户的子载波数目的具体过程为①-I、假设K个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目分别为R1, R2,…，Rk，…，RK，则确定初始分配给K个用户的子载波数目分别为N1, N2,…，Nk,…，Νκ，对于K个用户中的第k个用户，根据其在每个OFDM符号内要求的最低比特数目Rk，确定初始分配给其的子载波数目3.根据权利要求I或2所述的ー种多用户OFDM资源分配方法，其特征在于所述的步骤②中最終分配给每个用户的子载波数目的获取过程为②-I、根据每个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目和预分配给每个用户的子载波数目，计算每个用户在预分配给其的子载波数目上分配的平均比特数，对于第k个用户，将第k个用户在预分配给其的子载波数目Nk’上分配的平均比特数记为$丨'=ホ，其中，I < k < K，K表示用户总数，Rk表示第k个用户在每个OFDM符号内要求的最低比特数目，Nk’表示预分配给第k个用户的子载波数目；②-2、计算每个用户的平均信道増益，对于第k个用户，将其平均信道増益记为gk，4.根据权利要求3所述的ー种多用户OFDM资源分配方法，其特征在于所述的步骤③的具体过程为③-I、将K个用户在与N个信道一一对应的N个子载波上的信道增益矩阵记为[gk,n]KXN，其中，5.根据权利要求4所述的ー种多用户OFDM资源分配方法，其特征在于所述的步骤⑤中最終分配给第k个用户在分配给其的第i个子载波上的比特数^的获取过程为⑤_1、令$的初始值为g，计算第k个用户在分配给其的第i个子载波上的比特数为$时与第k个用户在分配给其的第i个子载波上減少一个比特数后的功率差值，记为<(和)，.4.(%) = /(/ζ)/‘-/(珥-1)/‘，其中,/(/ )表示当信道增益为I时第k个用户在分配...
【专利技术属性】
技术研发人员：李有明，汪照，赵翠茹，朱星，王炯滔，金明，王刚，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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