[发明专利]适用于分布式天线系统的离散速率跨层功率分配方法

权利要求书

1.一种适用于分布式天线系统的离散速率跨层功率分配方法，其特征在于，该方法的具体实现步骤为：

第一步：基站读取数据链路层中每个用户的队列状态信息，并获得每个用户反馈的信道状态信息；

第二步：系统根据各用户的队列状态信息和信道状态信息利用改进粒子群算法进行跨层功率分配。

2.如权利要求1所述的适用于分布式天线系统的离散速率跨层功率分配方法，其特征在于，第一步中的每个用户的队列状态信息是指第一个调度周期K个用户的业务在基站的缓存量u₁，u₂，…，u_K，每个用户反馈的信道状态信息是指K个用户反馈的信道衰落系数h_1，1，h_2，1，…，h_M，1，…，h_1，k，…，h_i，k，…，h_M，k，…，h_1，K，h_2，K，…，h_M，K，h_m，k表示第m根天线到第k个用户的信道衰落系数，M表示分布在小区不同位置的天线总数，K表示小区中的用户数。

3.如权利要求1所述的适用于分布式天线系统的离散速率跨层功率分配方法，其特征在于，其实现步骤的第二步的主要步骤为：

①系统根据K个用户的队列状态信息及信道状态信息建立功率跨层分配的优化模型

maxPf(P)]]>

s.t.pk,m≥0,k=1,2,···K,m=1,2,···MΣk′=1KΣm′=1Mpk′,m′≤Ptotal]]>

P=Δ(pk,m)K×M]]>表示功率分配矩阵，p_k，m表示系统在第m根天线上分配给第k个用户的发送功率，P_total表示系统总的发送功率，f(P)＝κ₁ξ+κ₂ζ表示目标函数，κ₁和κ₂分别为ξ和ζ的权重，0≤κ₁，κ₂≤1且κ₁+κ₂＝1，ζ表示系统公平性系数，定义为系统在某个调度周期达到所订阅业务最低信噪比要求的用户占系统所有用户的比例，即ζ=1KΣk=1Kdk,]]>设用户k的最低信噪比门限为Γ_k，在一个调度周期内，若第k个用户的信噪比γ_κ≥Γ_k，则d_k＝1，否则令d_k＝0，ξ表示系统吞吐量系数，定义为系统在某个调度周期达到所订阅业务最低信噪比要求的用户所获得的吞吐量之和与所有用户所能获得的最大吞吐量之和的比值，即ξ=Σk=1KdkRkΣk=1KR‾k,]]>R_k表示第k个用户在第某个调度周期的下行传输速率，其值取决于当前第k个用户反馈的信噪比，设系统只支持N种可供选择的速率下传，这N种速率分别为R⁽¹⁾，R⁽²⁾，…，R^(N)，满足0=ΔR(0)<R(1)<R(2)<···<R(N)<∞,]]>与这N种速率对应的最低信噪比门限为γ⁽⁰⁾，γ⁽¹⁾，…，γ^(N+1)，且满足0=Δγ(0)<γ(1)<···<γ(N)<γ(N+1)=Δγmax,]]>设第k个用户在一个调度周期的信噪比为γ_κ，若γ_κ∈[γ⁽ⁿ⁾，γ⁽ⁿ⁺¹⁾)，则此时只能选择R⁽ⁿ⁾作为下行传输速率，故第k个用户的下行传输速率R_k和信噪比γ_κ之间的关系为Rk=Σn=0NR(n)[U(γk-γ(n))-U(γk-γ(n+1))],]]>其中U(x)为Heaviside单位阶跃函数，其中U(x)=1,x≥00,x<0,]]>R_k＝u_k/T表示第k个用户在一个调度周期的最大吞吐量，T为一个调度周期持续的时间，为0.5ms，

②产生初始粒子群，在①中优化模型的可行域Ω={P|Σk′=1KΣm′=1Mpk′,m′≤Ptotal,pk,m≥0,k=1,2,···K,m=1,2,···M}]]>的每一维上以P_total/30为间隔画网格，在每个网格与可行域相交的部分内随机地选取一点作为一个初始粒子，显然，初始粒子群的规模Ps取值为与可行域相交的网格的个数；

③计算粒子群中各粒子的适应度，适应度函数取为f(O)＝κ₁ξ+κ₂ζ，即粒子群中粒子O＝(p_k，m)_K×M的适应度值为f(O)；

④对粒子群中的每个粒子，采用以下的操作更新每个粒子：

1)记更新前的粒子为O，计算其适应度值f(O)；

2)求新粒子O′＝(1-w₁-w₂)O+w₁O_L+w₂O_G，其中，O_L为局部最优粒子，O_G为全局最优粒子，w₁为[0，1)之间的随机数，w₂为[0，w₁)之间的随机数；

3)计算O′的适应度值f(O′)；若f(O′)-f(O)>0，则令O＝O′；若f(O′)-f(O)<0，则以接受概率P_rcv＝0.05令O＝O′；

⑤计算粒子群中各粒子的适应度，方法同③；当适应度值最大的粒子不再变化，或迭代次数超过30，终止算法，否则，返回④。