[发明专利]CR OFDM系统中具有QoS要求的资源分配方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其是一种应用在认知无线电(cognitive radio，简称CR)正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，简称OFDM)系统中的资源分配算法。

背景技术

随着多媒体业务在无线通信中的广泛使用，无线通信已进入一个高速数据传输时代。然而，数据传输速率越高，码间串扰越厉害，对系统性能的影响也越严重。OFDM技术则可很好地解决这一问题，它将高速的数据流通过串并转换，变成传输速率相对较低的数据流在若干个子载波上传输，大大减轻了码间串扰对信号的破坏，提高了系统在高速数据传输下的性能。

认知无线电是一种新的提高频谱利用率的技术，它可以将一些区域中暂时没有被授权用户(licensed users，简称LU)使用的频段借给未授权用户(也称作认知用户cognitive radio user，简称CRU)使用来提高频谱利用率。认知无线电是一个智能的无线通信系统，它能够通过对无线电环境的学习，相应地动态调整其传输参数。由于OFDM技术可以灵活地分配子载波，并控制其功率，因此CR和OFDM两种技术相结合的CR OFDM系统，已成为未来通信系统的重要组成部分。在CR OFDM系统中，授权用户和认知用户将会经常同时使用相邻的频谱资源，这将产生互干扰，这种互干扰是认知用户在使用授权用户的频段时必须考虑的。同时，在CR OFDM系统中，认知用户的业务不仅有传统的语音和数据等业务，还有不断增长的实时语音视频等流媒体业务，这些多媒体业务将对QoS(Quality ofService，即服务质量)有着不同的要求，因而必须要对各种多媒体业务进行QoS考虑。如果系统分配的资源不能满足认知用户QoS的需求，将会严重影响认知用户的通信质量。因此，在CR OFDM系统中，怎样分配子载波、功率和比特资源才能使认知用户产生对授权用户的干扰不超过授权用户的干扰门限，同时又能提高系统的频谱利用率和满足认知用户的QoS要求已成为一个重要的研究问题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种自适应资源配置方法，实现CR OFDM系统在分配载波资源时认知用户对授权用户的干扰不超过授权用户的干扰门限，同时满足认知用户的QoS要求并尽可能提高系统的频谱利用率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种CR OFDM系统中具有QoS要求的资源分配方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1.对基站的资源分配系统进行初始化，完成以下工作：

设定待分配的子载波集S_N和待分配的认知用户集U_M并设定认知用户对授权用户的干扰I＝0；从认知用户的请求资源信息中得到认知用户的最低传输比特速率并转换成一个OFDM符号内的比特数需求R_m和误码率上限要求BER，从授权用户的信号中得到授权用户的干扰门限I_th；根据授权用户的发射功率谱和发射信道增益依次计算出授权用户对各个子载波上认知用户信号产生的干扰S_mn(d_n)、每个认知用户在各个子载波上的增益因子γ_mn、每个子载波上所有认知用户的平均增益因子γ_n、每个子载波上要分配的功率值P_n和每个认知用户在所有子载波上的平均增益因子γ_m；

步骤2.基站的资源分配系统对认知用户进行满足QoS要求的资源分配：

2.1、资源分配系统从待分配的认知用户集U_M选择γ_m最大的认知用户，按照增益因子γ_mn大为优先的原则或比特数接近的原则给认知用户分配合适的子载波、功率和比特数，并重新确定待分配的子载波集S_N和待分配的认知用户集U_M；

2.2、重新计算认知用户对主用户产生的干扰值I，如果干扰值I大于授权用户的干扰门限值I_th，则取消本次子载波及其上功率和比特的分配并结束系统的分配工作，否则进入步骤2.3；

2.3、如果认知用户集U_M中已没有待分配的认知用户且待分配的子载波集S_N中仍有待分配的子载波资源，则跳到步骤3，否则进入步骤2.4；

2.4、如果待分配的子载波集S_N中已没有待分配的子载波资源那么结束系统的分配工作，否则跳到步骤2.1；