[发明专利]基于能效最优的自适应比特功率加载方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，具体涉及基于能效最优的自适应比特功率加载方法及设备。

背景技术

正交频分复用（OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术作为超三代（B3G）无线通信系统的标志性技术，通过将频带划分为一定数量的子载波进行并行数据传输，提高了数据的传输速率。由于子载波所处于不同的信道环境，导致其传输能力的不同。为了进一步提高频谱效率，根据各个子载波的传输能力，自适应加载与其相应的信息比特数和发射功率。自适应比特功率加载方法的设计目标主要包括：提高频谱效率，即在保证一定误比特率的条件下，最大化传输速率或者最小化发射功率；提高能量效率，即在能量受限网络中，对单位能量可传输的信息比特数进行优化。而后者已逐渐成为自适应比特功率加载算法的一个重要的评估指标。在总功率受限，误比特率门限以及最小传输速率的约束条件下，最大化能量效率问题数学表达为：

BER_i≤BER_th,i

其中，N个子载波加载的发射功率和信息比特数可以分别表示为向量P=[P₁,P₂,…,P_N]^T和b=[b₁,b₂,…,b_N]^T，且每个子载波上加载的比特数为正整数Z⁺；T_s为OFDM符号周期；P_c为静态功率损耗，包括电路功率损耗和基带处理等；1/ζ为功率放大效率；P_max为最大发射总功率；R_min为最小传输速率；BER_i和BER_th,i分别表示第i个子载波的误比特率和门限误比特率。所述优化问题涉及到整数优化变量b_i，并且一般为非凸问题。

为解决该问题，S.Gao等人提出的算法通过放松优化变量b_i的整数条件，将问题转化为一个无整数约束的能量效率优化问题，对实数变量b_i实施传统的分式规划方法进行求解，再对最优解进行近似取整。由于约束条件的放松，所得结果仅为次优解，导致系统性能不佳。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供基于能效最优的自适应比特功率加载方法及设备，本发明实现了以较低运算复杂度的高性能算法，基于能量效率最优的比特功率加载方案的快速生成。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于能效最优的自适应比特功率加载方法，其特征在于，该方法包括：

根据传输要求确定子载波关于最大发射总功率、误比特率门限和最小传输速率的约束条件；

基于贪婪算法，利用能量效率关于总信息比特数的增减性，在所述约束条件下确定每个子载波加载的发射功率和信息比特数，使得能量效率最大；

根据所述每个子载波加载的发射功率和信息比特数，确定各子载波的调制方式，将信息比特映射为调制信号。

优选地，所述基于贪婪算法，利用能量效率关于总信息比特数的增减性，在所述约束条件下确定每个子载波加载的发射功率和信息比特数，使得能量效率最大包括：

初始化每个子载波对发射功率和信息比特数的加载；

逐个加载信息比特，在每加载一个信息比特之前，找到加载此信息比特所需要增加的发射功率最小的子载波，并判断是否满足：所述子载波需要增加的发射功率与已加载发射功率之和不大于所述最大发射总功率，并且加载此信息比特后能量效率关于总信息比特数处于其单调递增区间；或者，加载此信息比特后传输速率小于所述最小传输速率；

若是则使该子载波加载此信息比特，并开始下一个信息比特的加载；

若否则不加载此信息比特，并且停止信息比特的加载，并将此时每个子载波加载的发射功率和信息比特数确定为最终每个子载波加载的发射功率和信息比特数。

一种基于能效最优的自适应比特功率加载方法，其特征在于，该方法包括：

根据传输要求确定子载波关于最大发射总功率、误比特率门限和最小传输速率的约束条件；

基于二分法，利用能量效率关于总信息比特数的增减性，在所述约束条件下确定每个子载波加载的发射功率和信息比特数，使得能量效率最大；