[发明专利]一种高公平性的多用户OFDM子载波分配方案

说明书

技术领域

本发明属于多用户正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统子载波分配领域，涉及一种高公平性的OFDM子载波分配方案，该方案可以通过对子载波进行合理的分配，在保证用户高公平性的情况下同时提高系统容量。

背景技术

目前，随着无线通信技术的不断发展，人们对于数据传输和多媒体业务的服务质量要求也越来越高，但在如今有限的频带资源面前，人们日益增长的服务质量需求就与目前无线资源的有限性产生了很大的矛盾。为了解决这个矛盾，在无线传输中必须采用频谱利用率高、抗频率选择衰落能力强的技术，而OFDM技术独特的子载波并行调制方式为我们研究高质量、高速率的无线传输服务提供了便利的途径。相对于传统静态的资源分配技术，如：正交的时分多址技术(OFDM-TDMA)、正交的频分多址技术(OFDM-FDMA)以及正交的交织频分多址技术(OFDM-Interleaved-FDMA)，但类似的这种子载波固定分配方式并不能保证子载波分配后用户之间具有较大的公平度，更不能保证系统容量的最大化。OFDM系统中的自适应资源分配技术，特别是OFDMA系统中的自适应资源分配技术不仅可以有效地提高无线通信系统的传输速率，并且可以自适应地根据OFDM子信道的实时信道状况对资源进行合理的分配。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种既可以保证用户公平度又可以保证系统容量的子载波分配方案。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.基于速率自适应(RateAdaptive,RA)准则构建具有公平约束的优化模型：

设多用户OFDM系统中有N个子载波，K个用户，信道的带宽为B，高斯白噪声功谱密度为N₀。为第k个用户在其第n个子载波上的信道响应，p_k,n为第k个用户在其第n个子载波上分配的功率。假设P_total为总发送功率，c_k,n为子载波分配标志位，那么基于RA准则的多用户OFDM系统优化模型可以表示为：

约束条件为：

上式约束(c)中，用户速率R_k为：

(2)式中，N_k是分配给第k个用户的子载波数；b_k,n为第k个用户在其第n个子载波上分配的比特数量。

2.根据(1)式的公平约束(c)式设置公平度函数：

在所有子载波间进行等功率分配，即：

p_k,n＝P_total/N (5)

在对所有子载波进行等功率分配后，定义为用户k在子信道n上的信道增益。

3.使用比例因子a进行子载波的分配：

Step1：设R_k＝0，c_k,n＝0，for k＝1,2,…,K,n＝1,2,…,N，表示已经分配给用户k的子载波集合，并且A＝{1,2,…,N}；

Step2：a)设U＝{1,2,…,K}，则在任意用户和任意子载波中，找到一个用户k和一个子载波n，使其满足H_k,n≥H_k,m，然后利用找到的H_k,n更新c_k,n＝1，U＝U-{k}，Ω_k＝Ω_k∪{n}，A＝A-{n}和R_k＝R_k+b_k,n；

b)重复步骤a)，直到

Step3：当时，且时执行以下步骤，否则执行步骤4：

a)找到用户k，k＝argmin_k∈UR_k/λ_k；

b)在用户k下，找到子载波n，对任意的子载波使H_k,n≥H_k,u；

c)根据找到的H_k,n更新c_k,n＝1，R_k＝R_k+b_k,n，Ω_k＝Ω_k∪{n}和A＝A-{n}；

Step 4.按以下步骤继续分配剩余的(1-a)N个子载波，