基于中继的多小区正交频分复用系统资源分配方法

摘要

本发明的目的在于提供基于中继的多小区正交频分复用系统资源分配方法，该方法将原优化目标划分为三个子层优化问题，从而将混合整数非线性规划问题(BNLP)转化为易于求解的凸优化问题，同时给出三层优化问题各自满足的目标函数表达式，建立了兼顾系统公平性及系统容量的优化模型。通过对等效信道增益（ECG）概念的使用该方案可以在单个小区内完成最优的功率和载波分配，同时全面考虑系统中各小区之间的动态干扰，进行功率的重新分配以使系统容量达到最大。此外，可以通过对不同等级用户优先权值的合理设置满足不同用户之间的公平性。

主权项

1.一种基于中继的多小区正交频分复用系统资源分配方法，该方法以最大化系统容量为目标，在基站和中继功率分别受限的约束下进行容量优化，其特征在于将总的容量优化目标划分为三个子层优化问题，从而将原混合整数非线性规划问题转化为易于求解的凸优化问题，第一层优化问题用于寻求最优的载波分配指数；第二层优化问题旨在解决在一定载波分配指示下，如何最优化系统各子载波的功率分配；第三层优化则全面考虑系统中各小区之间的动态干扰，进行资源的重新分配以达到系统容量最大化的目标，具体内容为：a、初始化，，以及小区间循环迭代次数N, 其中为小区号，为中继号，为子载波号，为用户号，表示小区中用户的优先权值，为载波分配指数，取值分别为0或1，当时表示在小区中经子载波传送的信息通过中继译码转发后最终传送给用户；b、初始化小区内最大迭代次数以及拉格朗日乘子，分别用以限制基站和中继的总发射功率不超过最大功率限制；c、对于任意小区；为小区总数目，寻找最优的载波分配指数，，使得子载波的容量最大，，和分别表示子载波的第一跳容量和第二跳容量；d、确定发射功率，其中为第个小区基站给第个中继在子载波上分配的最优发射功率及第个中继分配给用于服务第个用户的子载波的最优发射功率：其中为噪声功率并假设为高斯白噪声，并且在各小区取值相同；及分别表示小区的子载波在第一跳链路和第二跳链路对应的信道增益；和表示子载波在第一跳链路和第二跳链路受到其他小区的干扰总和，和为拉格朗日乘子；e、确定拉格朗日乘子和的取值，根据迭代公式更新值，表示迭代次数，表示迭代步长：其中和分别为基站和中继的最大发射功率；f、重复执行步骤c到步骤e直到单个小区容量不再增加，或者小区内循环迭代次数达到最大迭代次数；表示每个小区中继总数目，表示单个小区内用户总数，表示系统子载波个数；g、重复执行步骤b到步骤f，测量来自其他小区的干扰，然后调整各个小区的载波和功率分配，直到系统容量不再增加或者小区间迭代次数等于最大迭代次数。