[发明专利]基于能效的子信道分配方法

说明书

技术领域

本发明属于无线移动通信网络中的资源分配技术领域，具体涉及无线移动通信网络中的子信道分配方法。

背景技术

随着无线移动通信网络规模和其数据速率要求的提高，通信过程中所消耗的能量显著上升，温室气体排放不断增加，造成的环境污染日趋严重，其节能问题已经引起了全社会的关注，绿色通信的概念应运而生。它不仅是通信领域一个核心课题，也是影响可持续发展的一个重大障碍。面对无线通信能耗问题的严峻挑战，注重资源使用效率，节约网络运营所需能耗，降低网络运营成本已成为运营商发展焦点，围绕绿色通信的学术研究也越来越广泛。

在现有基于能效的无线资源分配算法的设计中，为了降低算法的计算复杂度，大多研究将其分解为固定功率分配下的子信道分配与固定子信道分配下的功率控制两个子问题进行探讨。值得注意的是，固定子信道发射功率分配，以最大化系统能效为目标的子信道分配问题等价于最大化系统总速率的子信道分配问题，并且通常是一个0-1线性整数规划问题，属于NP-难问题，求解最优解的典型方法是分支定界法和割平面法，但这两种方法的最坏情况时间复杂度都非常高，因此很难满足对于存在大量子信道和用户的实际通信系统对资源分配算法的时间要求。因此，能够在多项式时间内求得子信道分配结果的算法更具有实际意义。

关于子信道分配问题，文献Energy efficient resource allocation in non-cooperative multi-cell OFDMA systems提出了DSA算法，其核心思想是贪婪策略，但该算法不能保障用户的最小速率要求，而在DSA算法中进入用户最小速率要求的保障机制后，贪婪策略不再能达到最优解。文献Energy-Efficient Resource Allocation in OFDMA Networks中提出了MDSA算法，通过最大化最小用户能效来得到分配方案的次优解，但仿真表明某些场景下这种次优解的性能不佳。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的无线移动通信网络子信道分配阶段的问题，提出了一种基于能效的子信道分配方法。

为了便于本领域的普通技术人员理解本发明，首先对技术术语做出如下定义：

子信道：是无线移动通信网络下行链路在频域分配给用户的最小单位，基站可以在每次通信中动态分配子信道，并控制每个子信道上的发射功率。

能效：传输速率和消耗功率的比，其中，消耗功率包括电路功率和发射功率。

子信道可达速率：将子信道分配给某一用户集合中的用户，在该子信道上可以获得的最大速率。

归属用户：若将某一子信道分配给某一用户，则称该用户为该信道的归属用户。

用户最小速率约束：为保障用户业务所必须达到的最小速率。

自由子信道：若将某一子信道分配给任意其他用户，该子信道原归属用户的最小速率要求依然满足，则称其为自由子信道；相反，若该子信道原归属用户的最小速率要求不满足，则称为非自由子信道。

替补：对于非自由子信道i，将其归属用户由a变更为b，同时存在一个子信道j，j是自由子信道或分配给用户b的非自由子信道，变更j的归属用户为a，若此时所有用户的速率最小速率要求仍然满足，并且变更后i、j的和速率上升，则称为j替补i。

子信道速率可提升空间：子信道的最大可达速率与实际速率的差值为该子信道的速率可提升空间。

本发明技术方案是：一种基于能效的子信道分配方法，具体包括以下步骤：

S1.确定初始子信道分配方案；

S2.在步骤S1初始子信道分配方案的基础上，更改自由子信道的归属用户为该子信道上速率最大的用户；

S3.按照速率可提升空间从大到小选取一个非自由子信道，对其进行替补操作。

进一步的，步骤S1具体包括如下分步骤：