[发明专利]一种用于单个蜂窝小区的蜂窝网络时频域资源分配的优化方法

说明书

本发明涉及一种用于单个蜂窝小区的蜂窝网络时频域资源分配的优化方法，其将蜂窝网络的功耗优化模型转化为结合时频域的单蜂窝用户上行链路传输系统能耗最小化模型，涉及资源分配和发送功率控制，首先根据拉格朗日对偶算法的思想得出各个蜂窝用户在各个频谱上的最优发送功率，然后结合合作博弈论对优化模型进行求解。对比常见的单一维资源分配，通过本发明的时频域资源分配优化方法极大的减小了系统的能源消耗。

技术领域

本发明涉及蜂窝网络资源分配技术领域，具体涉及一种用于单个蜂窝小区的蜂窝网络时频域资源分配的优化方法。

背景技术

随着移动多媒体业务和相关应用的快速发展，高清视频、在线直播等多媒体业务呈爆发式增长，其大流量特性给运营商的核心网和频谱资源带来巨大压力；5G就是应对移动数据流量爆炸性增长及海量设备连接需求而提出的多业务多技术融合网络，它的特点是高速度、泛在网、低功耗、低时延。所以，对蜂窝网络资源进行高效、灵活的分配，可以提升网络性能，降低系统能耗，实现可持续发展。

然而，在蜂窝网络的资源分配的现有技术只是在频域或者时域进行单一维的资源分配来提升系统的性能，其中，纯时域资源分配没有考虑子载波上的频率选择性衰落，纯频域资源分配没有考虑用户各自对不同应用所需的服务质量(Quality of Service,QoS)不同可能导致资源浪费或资源不足。

有鉴于此，本发明人针对上述蜂窝网络存在的资源分配问题进行深入构思，遂有本案产生。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于单个蜂窝小区的蜂窝网络时频域资源分配的优化方法，其将资源分配和发送功率控制相结合，最大限度降低系统能耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于单个蜂窝小区的蜂窝网络时频域资源分配的优化方法，其法包括以下步骤：

步骤1、求取蜂窝网络中所有蜂窝用户在其各自的资源分配下的能耗总和；

将整个通信系统中的能源消耗用所有蜂窝用户各自的能耗求和公式来表示，则通信系统中的总能耗可以表示为：

其中，E_i为蜂窝用户i的能耗，P_i为蜂窝用户i的发送功率，表示为

s_i·P_i,cir为用户i在发送数据的打开时间内所产生的电路能量消耗，(T-s_i)P_i,idle为蜂窝用户i在剩余时间内的空闲功率；M为蜂窝用户的数量，s_i为蜂窝用户i的设备打开时间，0≤s_i≤T，蜂窝网络中每个单蜂窝用户只有向基站传输的时候，才打开自己的发送设备；T为资源块传输时的时隙数量，P_i,cir为上行链路中，蜂窝用户在发送资源时其他电路块所消耗的功率；当蜂窝用户没有数据发送或数据全部发送完毕后，其关闭所有发送电路块以节省能量，但此时因泄漏电流的存在而造成的能量消耗称为蜂窝用户的空闲功率，表示为P_i,idle；中的X和P分别指问题所要优化的资源分配变量集和功率变量集P＝(p_i,k)，为蜂窝用户i在资源块的第k个子载波上第t个时隙的分配情况，R_i,min表示蜂窝用户i的最小速率要求；

蜂窝网络中同一个时隙上的处于不同子载波的多个蜂窝用户之间没有干扰现象，r_i,k为蜂窝用户i在子载波k上的可达速率，可表示为