基站额定功率固定的下行OFDMA系统的高能效资源分配方法

摘要

本发明涉及一种基站额定功率固定的下行OFDMA系统的高能效资源分配方法。该分配方法包括最优的子载波分配算法和最优功率分配算法。在进行子载波分配时，基站发射出来的每没个子载波分配给信道最强的用户。在最佳功率分配算法中，利用注水算法和二分法找到最佳的基站总功率。本发明方法对大功率OFDM信号发射基站的能源节约效果十分明显，并且具有低复杂度的特点。

主权项

一种基站额定功率固定的下行OFDMA系统的高能效资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据能效的定义，确定优化问题(P1)的目标函数和约束条件：目标函数：其中，且约束条件：f(P)≤P_t；其中，B为基站发射OFDM信号的带宽，K为发射的子载波数，h_u,k(k＝1,…,K,u＝1,…,U)为从基站到用户的子载波的基带信道系数，ξ_s(ξ_s＜1)为基站的功率放大器的效率，P_c为基站和所有用户的总电路功率，σ²(Watt)为每个用户接收机所对应的每个子载波的噪声功率，P_k为基站发射OFDM信号的第k个子载波的平均功率，P_t为基站的额定总功率，P表示各子载波的功率分配集合，I表示子载波分配给用户的情况；(2)假设优化问题(P1)的约束条件中，基站的总功率消耗是固定值ρ，那么将优化问题(P1)转化成优化问题(P2)：目标函数：约束条件：f(P)＝ρ由下式决定这里G_k＝max_u{G_u,k}(3)步骤(2)中确定了一种最优的子载波分配方式，并结合步骤(1)中R(I,P)的表达式将优化问题(P2)进一步转化成优化问题(P3)：目标函数：约束条件：f(P)＝ρ利用凸优化理论中的KKT条件求解优化问题(P3)，得到子载波的功率分配为 其中，υ∈R是对等式约束条件f(P)＝ρ引入的拉格朗日乘子；(4)结合条件∑_kP_k(ρ)＝ξ_s(ρ‑P_c)，利用二分法求数值解的方法，得到v^*＝μ(ρ)以及是关于ρ的函数；(5)利用二分法找到基站最佳能效的实际总功率ρ^*，具体过程如下：经证明，在ρ＞P_c时，是单调增的严格凹的函数，同时满足从而得到，按照以上条件，在同一坐标系中绘制η(ρ)以及μ(ρ)的图像，发现存在一个功率点ρ₀，ρ从P_c增加到ρ₀时，μ(ρ)是严格递减的，η(ρ)是严格递增的，且μ(ρ)＞η(ρ)，即一直成立；当ρ＝ρ₀时，两条直线重合，μ(ρ₀)＝η(ρ₀)，即成立；当ρ大于ρ₀一直增大，μ(ρ)和η(ρ)都是严格递减的，且μ(ρ)＜η(ρ)，即一直成立；ρ^*＝ρ₀是使基站能效达到最优的实际总功率。