[发明专利]一种用于蜂窝多小区OFDMA系统的资源分配和功率分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种蜂窝多小区系统的功率分配方法，尤其是一种针对用户具有最低传输速率限制的基于MIMO-OFDMA技术的蜂窝多小区系统的功率分配方法。

背景技术

多天线OFDMA技术是包括LTE、Wimax等后3代移动通信的基本物理层技术，通过采用更大的带宽、更高的频谱效率使得能提供的峰值速率远大于现在的3G蜂窝移动通信系统。OFDMA技术可使得基站能够在频域的子载波上调度用户的频域资源和发送功率、调制方式等，相对于3G系统具有更加灵活的特点，并且在小区内能实现用户间不存在相互干扰。为了使得载频资源能够得到更有效的利用，需要在每用户分配的子载波上实现功率的分配，但目前的功率分配算法都集中在单小区内的用户间资源和功率的分配，而且很少考虑用户的QoS要求。另外，因为OFDMA系统在相邻的小区会采用频率复用的方式，使得OFDMA对小区间用户之间的干扰不能忽视，尤其在小区边缘部分会极大的降低用户的频谱效率，甚至系统给小区边缘用户分配了较多的频域资源，并且功率也不能达到用户的传输速率要求，降低了小区内的整体频谱效率。如果要降低小区之间用户信号的干扰，实现相邻小区多用户联合的最优功率和频域资源分配，则需要一个能够对多基站进行集中式控制的控制设备，需要多个相邻基站都将互干扰信息向上反馈给中心控制器进行集中式处理和分配，但这与未来LTE、Wimax扁平化的网络结构是相矛盾的。并且，由于载波数较大，要保障用户的传输速率的功率分配和载波分配联合优化问题会变得极其复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中基于OFDMA的功率分配方法在后3代的大规模布网时抑制小区间干扰的不足，特别是在未来网络结构中并不存在集中式的基站功率控制节点，提供一种基于MIMO-OFDMA技术的蜂窝多小区系统的功率分配方法，该分配方法仅需基站间存在有限的协作，通过干扰代价因子在基站间的共享，各基站可独立确定其发送功率，有效的控制小区间干扰水平，并且优化系统系能。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种用于蜂窝多小区OFDMA系统的资源分配和功率分配方法，具体包括以下步骤：

1)初始化

定义干扰代价因子为当前小区随邻小区子载波的发射功率增长的边际代价增长速率，将移动蜂窝通信系统中的多个基站的发送载波功率以及干扰代价因子初始化为零，假定各基站对本小区内的用户信道衰落系数已知；

2)制定各小区的带宽分配方案

考虑当前小区为第m小区，基站根据本小区内各用户的速率要求、子载波信道衰落系数、干扰代价因子，采用M-BABS算法确定小区内每个用户的所需子载波个数；m为自然数；

3)确定用户的子载波分配方案

系统中的各小区根据步骤2)中的带宽分配方案，采用M-RCG算法为小区内每个用户分配合适的子载波；

4)给各小区分配子载波功率

根据步骤3)本小区的用户子载波分配情况，计算每个子载波上的拉格朗日乘子根据算得的拉格朗日乘子计算给本小区每个用户分配的子载波功率其中表示将第m个小区的第s个子载波分配给第k个用户的功率；所述k和s均为自然数；所述本小区是指系统中的任意一个小区；

5)计算并发送相邻小区的干扰代价因子

设第n小区与第m小区是相邻小区，根据拉格朗日乘子和上步求得的子载波功率计算第m小区对第n小区的干扰代价因子并通过小区间数据接口将干扰代价因子发送给第n小区；所述n为自然数；

6)本小区更新相邻小区发给本小区的干扰代价因子，转至步骤2)执行下一周期的带宽和功率分配，以此循环重复步骤2)至步骤6)。

进一步，以上步骤4)中：拉格朗日乘子的计算公式如下：