[发明专利]一种基于速率自适应的OFDMA资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种资源分配技术，尤其是涉及一种基于速率自适应的OFDMA资源分配方法。

背景技术

多用户正交频分多址（OFDMA，Orthogonal Frequency Division MultipleAccess）是下一代无线通信物理层首选的多址方式，它是基于OFDM（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用）调制方式的一种无线接入方式，具有频谱利用率高、抗衰落能力强、传输速率高、资源分配灵活及同时支持多个用户等特点，被认为是下一代宽带无线接入方式的关键技术。OFDMA多址接入系统将传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集，将不同的子载波集分配给不同的用户实现多址，并能够根据信道状态，动态地把可用带宽资源分配给需要的用户，很容易实现系统资源的优化利用，因此它是保证用户服务质量，提高系统容量及频谱利用率的重要手段，已成为国内外学者研究的热点之一。

动态资源分配问题可以有效的利用用户的多样性，提高系统的容量。在OFDM系统中，根据优化目标的不同，资源分配问题一般可以分为两种形式：一种是基于发射功率最小化的MA(MarginAdaptive)问题，它是在用户数据率固定的条件下，使总的发射功率达到最小化；另一种是基于速率最大化的RA（RateAdaptive）问题，它是在总功率固定的条件下，保证系统的容量达到最大化。针对RA问题，分为静态资源分配和动态资源分配，其中静态资源分配为OFDM-TDMA（每个用户被分配一组预定的时隙，

在给定的时隙内该用户可以使用所有的子载波）和OFDM-FDMA（每个用户被分配一组预定的连续频带的子载波，在每个OFDM符号内该用户固定地使用被分得的那一组子载波)；动态资源分配，即每个用户可在不同的时隙使用不固定的子载波，分配的依据是各用户在各子信道的瞬时信道特性。目前已有许多典型的动态OFDM自适应资源分配方法被提出，如基于最大-最小（Max-Min）准则的公平资源分配方法、基于比例公平的资源分配方法、基于权重的资源分配方法等。在Max-Min方法中，首先把总功率平均分配给每个子载波，然后采用最大化最低用户速率的方法实现系统容量和用户公平性的最大化，由于该方法是基于平均功率分配的，没有考虑到信道的时变特性，因而是一种次优的方法。在比例公平的资源分配方法中，Shen提出了OFDMA系统中在速率成比例约束条件下的资源分配方案，首先基于Max-Min方法找出最优的子信道分配，然后采用迭代搜索方法找出了最优的功率分配，然而这种方法进行了大量的迭代搜索，计算复杂度很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种计算复杂度低，且能够实现总传输的传输速率最大化，并能够满足用户的速率要求与公平性要求的基于速率自适应的OFDMA资源分配方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于速率自适应的OFDMA资源分配方法，其特征在于包括以下步骤：

①根据每个用户预设的速率要求对应的比例系数，确定初始分配给每个用户的子载波数目，将初始分配给第k个用户的子载波数目记为N_k′，然后根据初始分配给K个用户的子载波数目，计算初始未被分配的子载波数目，记为N^*，其中，1≤k≤K，K表示用户总数，N表示子载波总数；

②根据初始分配给每个用户的子载波数目，为每个用户分配应被分配的子载波，在分配过程中总是优先给速率要求与对应的比例系数之比最小的用户分配相对信道增益最好的信道，直至所有用户初始应被分配的子载波数目得到满足；然后将剩下的子载波分配给相对信道增益最大的用户；

③在分配给每个用户的每个子载波上进行功率分配，将分配给第k个用户的第n个子载波上的功率记为P_k,n。

所述的步骤①中初始分配给第k个用户的子载波数目N_k′的确定过程为：假设第k个用户预设的速率要求对应的比例系数为θ_k，则根据θ_k计算初始分配给第k个用户的子载波数目N_k′，其中，θ_i表示第i个用户的速率要求对应的比例系数，为向下取整符号。

所述的步骤②的具体过程为：