[发明专利]一种功率最小化的双层迭代OFDM子载波分配算法

说明书

本发明公开了一种OFDM子载波分配算法，在满足用户最小速率请求的前提下，使基站的发送功率最小化。该算法的步骤包括：参数初始化，参数包括调度的用户数、系统带宽、子载波个数、子载波带宽、调度用户的最小速率请求、用户的信道噪声比和迭代终止门限值；迭代初始化，初始化用户的子载波分配，并计算总的功率消耗；迭代过程，每一次外层迭代包括（K‑1）次内层迭代。经过（K‑1）次内层迭代，计算本次外层迭代后系统总的功率消耗，本次外层迭代结束。迭代收敛判别，若小于迭代终止门限值，停止迭代，此次迭代结果为最优的子载波分配值；否则，重复进行下一次外层迭代。本发明通过内外两层迭代进行子载波分配，可使基站的发送功率最小化。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体地说，涉及到一种能够使基站的发送功率最小化的OFDM子载波分配算法。

背景技术

随着各种智能终端的快速普及，无线业务的需求增长迅速，无线通信产业的能量消耗以惊人的速度增长。从环境保护和经济发展的双重角度来看，提高能量效率，降低网络的能量消耗，已成为未来移动蜂窝网络设计普遍关注的问题。

为了满足用户的需求，传统蜂窝网络通常按照小区容量的峰值进行设计。在晚上的办公区域、白天的居民区，大部分的网络很少一直处于峰值状态。因此，按照小区的负载变化动态的调整基站的发送功率就显得很有必要。根据香农容量公式，发送速率与可分配的带宽或子载波数成线性关系，与发送功率成对数关系。因此，在保持用户服务质量的前提下，可以调整频谱和发送功率之间的关系，以达到功率节省的目的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种功率最小化的双层迭代OFDM子载波分配算法，该算法在满足用户最小速率请求的条件下，以较低的复杂度把系统中的OFDM子载波分配给用户，可使基站的功率消耗最小。

本发明的技术方案为：该算法包括内外两层迭代。在内层迭代中，当两个相邻用户的子载波数目固定时，内层迭代函数localbest用来寻找这两个用户的局部最优的子载波分配值。将每个用户从左向右排列，内层迭代算法每次向右移动一个用户，直到移动到最后一个用户。因此，每次外层迭代包括(K-1)次内层迭代。在进行(K-1)次内层迭代后，本次外层迭代通过和上次外层迭代结果进行对比，判断是否终止迭代过程。所述算法具体步骤如下：

(1)参数初始化，所述参数包括用户数K、子载波个数L、子载波带宽W、用户的最小速率请求rk、基站到每个用户的信道噪声比G_k、迭代终止门限值ε；

(2)迭代初始化，随机初始化K个用户的子载波分配，并计算K个用户总的功率消耗；

(3)双层迭代：包括内外两层迭代，每次外层迭代包括(K-1)次内层迭代；

(4)计算经过(K-1)次内层迭代后本次外层迭代系统总的功率消耗；

(5)迭代收敛判别：计算本次外层迭代的功率消耗相对上次外层迭代的功率消耗节省值，如果功率节省值小于判决门限值，停止迭代，本次外层迭代的子载波分配为最优的子载波分配；否则，重复进行下一次外层迭代过程。

进一步地，步骤(1)中所述的最小速率请求，是满足用户服务质量的前提下，用户需要的最小发送速率。

进一步地，步骤(2)中所述的随机初始化K个用户的子载波分配，是把L个子载波分配给K个用户，并满足用户的最小速率请求。

进一步地，步骤(2)中所述的K个用户，需要对K个用户进行排序并标注用户的顺序。

进一步地，所述步骤(3)中，第t次外层迭代时内层迭代过程如下：

for m＝1:K-1

end

令