[发明专利]一种基于OFDM的中继系统能效优化方法

摘要

本发明公开一种基于OFDM的中继系统能效优化方法，属于移动通信技术领域。包括步骤：建立系统模型，系统场景分析，问题归结，使用凸优化方法求解最优化问题。本发明在最大总功率和最小用户瞬时速率的约束下，结合完整的信道状态信息，考虑使能量效率最大化的兼顾公平性的联合优化问题，并给出用户公平性的数学表达式。本发明针对最优化问题的求解，采用凸优化处理，转化优化问题的目标函数，不经过近似计算，不影响问题的精度的同时极大的降低的计算复杂度，减少系统开销产生的时延。本发明算法设计合理，易于实现。

主权项

一种基于OFDM的中继系统能效优化方法，其特征在于：包括步骤1:建立系统模型；系统中存在一个基站位于圆心，小区辐射半径是R，K个中继节点距离中心为r(r＜R)，M个用户节点，传输带宽被分为N个子载波，每个子载波均分WHz的系统带宽并且经历独立的瑞利衰落，AGWN功率谱密度为N0，所有中继节点都应用半双工的AF中继方式，并且可以获得不同子载波下的瞬时信道信息，每一对子载波只能由一个用户所使用；定义基站节点为S，M表示用户节点的集合，M＝{1,2,3,...M}，N表示子载波的集合N＝{1,2,3,...N}，K表示中继节点的集合，K＝{1,2,3,...K}，S到k在子载波n上的信道增益为k到m在子载波n上的信道增益为基站和各个中继处的最大发射功率分别为与S到k在子载波n上的功率为k到m在子载波n上的功率为m到k的链路对m‑k对子载波n的占用情况表示为1表示链路得到子载波，0表示未得到；基站S到中继k在子载波m链路S‑k‑m上的速率为其中系统总功率消耗为S到k和k到m在子载波n上的SNR为与每个用户节点的速率可以表示为步骤2:系统场景分析，问题归结；定义比例公平算法数学模型以最大化用户瞬时速率对数和为目标，在考虑功率因素的情况下，该场景下的最优化问题归结为：P1:maxps,kn,pk,mn,ρΣm=1MlnRmP=maxps,kn,pk,mn,ρΣm=1Mln(Σk=1KΣn=1Nρk,mnRs,k,mn)PC+Σk=1KΣn=1NΣm=1M(ps,kn+pk,mn)s.t.C1:ρk,mn=P{0,1},∀k,m,nC2:Σk=1KΣm=1Mρk,mn≤1,∀nC3:ps,kn≥0,∀k,nC4:pk,mn≥0,∀k,m,nC5:Σk=1KΣn=1NΣm=1Mps,kn≤PSmaxC6:Σn=1NΣm=1Mpk,mn≤Pkmax,∀k;]]>步骤3:使用凸优化方法求解最优化问题；所述优化问题P1的求解可以采用拉格朗日因子方法：L(ps,kn,pk,mn,ρk,mn,βρ,n,βs,βr,k)=Σm=1Mln(Σk=1KΣn=1Nρk,mnRs,k,mn)PC+Σk=1KΣn=1NΣm=1M(ps,kn+pk,mn)-βρ,n(Σk=1KΣm=1Mρk,mn-1)-βs(Σk=1KΣn=1NΣm=1Mps,kn-PSmax)-βr,k(Σn=1NΣm=1Mpk,mn-Pkmax)]]>再联立和并用次梯度方法迭代求解，其中βρ,n,βs,βr,k是相应的拉格朗日因子。