[发明专利]一种用于OFDMA系统多下行用户多载波的分配方法

说明书

一种用于OFDMA系统多下行用户多载波的分配方法，包括：步骤1，将每个子载波能够匹配的多个下行用户组成一个用户集合，找出所有子载波对应用户集合中重复出现的下行用户；步骤2，对于重复用户，将所有能够与其匹配的子载波组成一个子载波集合，取出其中能使该用户速率达到最大的子载波；步骤3，该子载波对应用户集合中保留该用户，其余子载波对应用户集合中删除该用户；步骤4，判断是否所有重复用户都完成初步分配，如否，返回步骤2，如是，进入步骤5；步骤5，从每个子载波对应用户集合中找出获得最大速率的用户，完成用户与子载波的分配。本发明可以有效解决子载波与下行用户匹配时的冲突问题，并且可以使下行链路总速率尽可能大。

技术领域

本发明属于物联网中终端设备的接入技术领域，尤其涉及一种用于OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址)系统多下行用户多载波的分配方法。

背景技术

OFDMA是在OFDM基础上发展起来的一种多址接入技术，现已成为3GPP LTE的下行链路的主流多址方案。OFDMA技术与OFDM技术相比，用户可以选择条件较好的子载波进行数据传输，而不像OFDM技术那样，一个用户在整个频带内发送。通过把可用带宽资源分配给需要的用户，显著提高系统性能，因此OFDMA系统中的资源分配问题一直是当今通信领域研究的热点。

然而，在OFDMA系统中，由于采用全双工的传输方式，其中的资源分配问题更具挑战性，尤其是在一些用户设备不具有全双工能力等场景中。此外，要使资源得到最佳分配，通常要求子载波和功率进行联合分配，其中必然会涉及非线性非凸问题的求解，意味着计算复杂度会很高，不能满足实时性要求高的系统。

近年来，不少文献中也提出了各种多用户与多载波分配的方案。

例如：

1、速率比例公平约束下的的自适应子载波分配方案

该方案分配时，用户的速率事先满足一定的比例，基站先随机为用户分配子载波，当分配到第i个用户时，在未分配的子载波中选择信道增益较好的子载波分配给当前用户。

2、基于最小容量最大化算法的子载波分配方案

该方案先为每个子载波分配相等的功率，再依次为每个用户分配一个信道条件较好的子载波，在最大化最小速率的前提下，每次为速率最小的用户分配一个子载波，以此最大化系统容量。

3、基于婚姻匹配算法(Gale-Shapley)的多用户与多载波分配方案该方案是目的是在子载波与用户中间达到最优分配，即互相都没有更好的选择。在此方案中，要先在子载波和用户之间按照匹配程度排好序，子载波先选择与其最匹配的用户，然后开始迭代。在每轮迭代过程中，子载波选择用户时有两种情况:(a)该用户未被别的子载波选择，用户就与其匹配成功。(b)该用户已经被选择(匹配)，则用户将已匹配的子载波与当前子载波比较，若发现当前子载波更匹配，就换成与当前子载波匹配，否则保留原匹配子载波。重复上述迭代，直到所有子载波都找到匹配的用户，达到一个匹配稳定的情况。

上述的方案虽然很好的解决了多载波与多用户分配的问题，但是这些方案都有一定程度的缺陷。方案一以固定用户速率比例进行资源随机分配，没有考虑到优化吞吐量的问题。方案二从系统吞吐量来说，还是有所降低，而且当用户最小速率相同即发生冲突的情况没有考虑进去。方案三基于婚姻匹配算法，要求用户数和子载波数必须相同时才适用，有很大的局限性，也是开始并没有考虑按匹配程度排序时出现冲突的情况。

此外，上述方案都是在子载波与用户之间不受限地分配，也就是每个子载波都有与每个用户匹配的可能性，但在本发明所考虑的应用场景中，考虑到上行用户对下行用户的干扰问题，因此每个子载波只能选取部分用户进行分配，且每个子载波所选的部分用户也是不全相同的。在此应用场景下，考虑重复出现的用户，使下行速率尽可能大。

发明内容