一種功率最小化的雙層迭代ofdm子載波分配算法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線通信領域，具體地說，設及到一種能夠使基站的發送功率最小化 的OFDM子載波分配算法。
【背景技術】
[0002] 隨著各種智能終端的快速普及，無線業務的需求增長迅速，無線通信產業的能量 消耗W驚人的速度增長。從環境保護和經濟發展的雙重角度來看，提高能量效率，降低網絡 的能量消耗，已成為未來移動蜂窩網絡設計普遍關注的問題。
[0003] 為了滿足用戶的需求，傳統蜂窩網絡通常按照小區容量的峰值進行設計。在晚上 的辦公區域、白天的居民區，大部分的網絡很少一直處于峰值狀態。因此，按照小區的負載 變化動態的調整基站的發送功率就顯得很有必要。根據香農容量公式，發送速率與可分配 的帶寬或子載波數成線性關系，與發送功率成對數關系。因此，在保持用戶服務質量的前提 下，可W調整頻譜和發送功率之間的關系，W達到功率節省的目的。
【發明內容】
[0004] 為解決上述問題，本發明提供了一種功率最小化的雙層迭代OFDM子載波分配算 法，該算法在滿足用戶最小速率請求的條件下，W較低的復雜度把系統中的OFDM子載波分 配給用戶，可使基站的功率消耗最小。
[0005] 本發明的技術方案為:該算法包括內外兩層迭代。在內層迭代中，當兩個相鄰用戶 的子載波數目固定時，內層迭代函數loca化est用來尋找運兩個用戶的局部最優的子載波 分配值。將每個用戶從左向右排列，內層迭代算法每次向右移動一個用戶，直到移動到最后 一個用戶。因此，每次外層迭代包括化-1)次內層迭代。在進行化-1)次內層迭代后，本次外 層迭代通過和上次外層迭代結果進行對比，判斷是否終止迭代過程。所述算法具體步驟如 下：
[0006] (1)參數初始化，所述參數包括用戶數K、子載波個數L、子載波帶寬W、用戶的最小 速率請求rk、基站到每個用戶的信道噪聲比Gk、迭代終止口限值ε;
[0007] (2)迭代初始化，隨機初始化Κ個用戶的子載波分配，并計算Κ個用戶總的功率消 耗；
[000引（3)雙層迭代:包括內外兩層迭代，每次外層迭代包括化-1)次內層迭代；
[0009] (4)計算經過化-1)次內層迭代后本次外層迭代系統總的功率消耗；
[0010] (5)迭代收斂判別:計算本次外層迭代的功率消耗相對上次外層迭代的功率消耗 節省值，如果功率節省值小于判決口限值，停止迭代，本次外層迭代的子載波分配為最優的 子載波分配;否則，重復進行下一次外層迭代過程。
[0011] 進一步地，步驟（1)中所述的最小速率請求，是滿足用戶服務質量的前提下，用戶 需要的最小發送速率。
[0012] 進一步地，步驟(2)中所述的隨機初始化Κ個用戶的子載波分配，是把L個子載波分 配給κ個用戶，并滿足用戶的最小速率請求。
[0013] 進一步地，步驟(2)中所述的Κ個用戶，需要對Κ個用戶進行排序并標注用戶的順 序。
[0014] 進一步地，所述步驟(3)中，第t次外層迭代時內層迭代過程如下：
[0020] 進一步地，所述步驟(3)中第m次內層迭代，在保證上次迭代兩個相鄰用戶m和m+1 的子載波之和不變的情況下，對兩個用戶的子載波數進行重新分配，使運兩個用戶的功率 消耗之和最小化，記錄第m個用戶的子載波為本次內層迭代的子載波數，第m+1個用戶的子 載波分配結果參與到下一次內層迭代。
[0021] 進一步地，步驟(3)中從第一次內層迭代到第化-2)次內層迭代，前一個用戶的子 載波數為本次迭代后的更新值，后一個用戶的子載波數參與到下一次內部迭代的運算，第 化-1)次迭代對最后兩個用戶的子載波數進行更新。
[0022] 進一步地，步驟(5)在進行化-1)次內層迭代后，進行本次外層迭代。
[0023] 進一步地，步驟(6)中的迭代收斂判別，如果功率節省值小于判決口限值，停止迭 代，其外層迭代次數是不確定的。
[0024] 本發明的有益效果:本發明可W在滿足用戶最小速率請求的條件下，通過雙層迭 代把系統中的OFDM子載波分配給用戶，從而使基站的發送功率最小。另外，本算法具有較低 的復雜度。
【附圖說明】
[0025] 圖1表示Ξ種不同子載波初始化條件下總功率消耗隨迭代次數的變化情況。
[0026] 圖2表示提出的雙層迭代算法與窮捜算法和平均分配子載波時基站總的功率消耗 對比。
【具體實施方式】
[0027] 為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。本實 施例的主要功能，是提供一種功率最小化的雙層迭代OFDM子載波分配算法，該算法在滿足 用戶最小速率請求的條件下，W較低的復雜度對系統子載波進行分配，使系統的功率消耗 最小。
[0028] 設小區半徑為500米，用戶在小區覆蓋范圍內均勻分布，假設用戶的最小數據速率 請求都相同，為1kbps。每個子載波帶寬為1曲Z。假設噪聲功率為-115地m。假設在每個時隙 對Ξ個用戶進行調度。本算法可W應用到更多子載波和更多用戶的情形。本實施例的接入 方法具體包括W下步驟：
[0029] 第一步:參數初始化，包括用戶數K，子載波數L，用戶k的信道噪聲比Gk及最小速率 請求rk，子載波帶寬W，迭代終止口限值ε ;
[0030]第二步：迭代初始化，初始化用戶的子載波分配，.…計算總的功率消耗 護。令|片，盡…，劇=[/|。，/?，...，禮
[0031 ]第Ξ步:第t次外層迭代時內層迭代過程
[0038] 第m次內層迭代，在保證上次迭代兩個相鄰用戶m和m+1的子載波之和不變的情況 下，對兩個用戶的子載波數進行重新分配，使運兩個用戶的功率消耗之和最小化，記錄第m 個用戶的子載波為本次內層迭代的子載波數，第m+1個用戶的子載波分配結果參與到下一 次內層迭代。