[发明专利]一种基于混合能量采集的多用户资源优化方法

说明书

本发明属于移动通信技术领域，公开了一种基于混合能量采集的正交频分复用系统(OFDM)下行链路多用户资源优化方法，包括：基站作为发送端由可再生能源与稳定的电网协同供电，可再生能量采集后存储于一个电池中用于数据传输，当电池电量匮乏时，基站将利用电网能量保证服务；以最大化系统能量效率为目标，同时考虑动态能量采集特性和信道状态时变特性以及用户间速率的比例常数要求，对功率和子载波进行分步优化，最终在保证用户间公平性的同时提高系统的能量效率。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种基于混合能量采集的OFDM 系统下行链路多用户资源优化方法。

背景技术

配有能量采集器基站的引入为资源优化方案的设计带来了许多挑战。现有的资源优化方案已经考虑了点对点窄带通信系统中，通过优化功率分配和分组调度，以最小化传输完成时间；或点对点窄带通信系统中，基站仅有单一能量采集器，通过优化功率分配以实现系统吞吐量最大化；或在多用户系统中，针对加性高斯白噪声(AWGN)广播信道提出不同的最优分组调度算法以最小化传输完成时间。但现有的资源优化方案存在一些问题：假设的点对点窄带通信系统，所获得的结果不适用于宽带多用户系统情况；部分优化方案仅考虑具有单能量源的系统，采用仅由能量采集器供电的基站可能无法维持稳定的操作并且不能保证特定的服务质量，需要对可再生能源与电网共存场景的研究；无线通信信道不仅受到加性高斯白噪声的影响，而且受到大尺度衰落的影响；现有的优化方案没有考虑用户要求的速率比，使得用户之间的公平性不能得到保证，信道条件好的用户会得到更高的传输速率，信道条件差的用户可能不会被服务。

解决上述技术问题的难度和意义：

针对现有优化方案存在的问题，本发明提供了一种基于混合能量采集的 OFDM系统下行链路多用户资源优化方法，建立了混合能量采集模型，以最大化系统能量效率为目标，同时考虑动态能量采集特性和信道状态时变特性以及用户间速率的比例常数要求，对子载波和功率进行分步优化，最终在保证用户间公平性的同时提高系统的能量效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于混合能量采集的OFDM 系统下行链路多用户资源优化方法。

本发明是这样实现的，一种基于混合能量采集的OFDM系统下行链路多用户资源优化方法，其特征在于，所述基于混合能量采集的OFDM系统下行链路多用户资源优化方法包括以下步骤：

步骤一，采用泊松分布对能量采集过程进行建模，基于能量到达和信道状态时变特性定义时间段m概念，每一个时间段m内基站发射功率不变；

步骤二，根据信道状态时变特性以及用户间速率的比例常数要求，确定传输过程中的子载波分配(i,k)，其中i＝1,2,…,I表示子载波i，k表示第k个用户；

步骤三，设计以最大化能量效率η_ee为目标的优化模型，利用拉格朗日对偶性将原问题转化为对偶问题，计算所有时间段m内各子载波i上的功率分配，采用梯度下降法对拉格朗日乘子进行迭代更新，求得原问题的最优解。

进一步，所述的基于混合能量采集的OFDM系统下行链路多用户资源优化方法为综合考虑子载波分配、功率分配两组优化变量，进行分步优化，使系统能量效率最大化，每一个用户速率达到比例公平。

进一步，所述的资源优化方法采用泊松分布对能量采集过程进行建模，并基于能量到达和信道状态时变特性定义时间段m概念。