[发明专利]一种基于虚拟信道模型的功率分配算法

说明书

本发明提供了一种基于虚拟信道模型的功率分配算法。该方法包括：构建频谱资源受限条件下的虚拟信道模型；将虚拟信道模型应用于分布式的网络架构，构建多用户信道总容量优化模型；采用注水算法求解所述多用户信道总容量优化模型，得到频谱资源自优化方案。本发明基于虚拟信道模型功率分配算法，适用于无线通信系统的用户数大于可用信道数的OFDMA频谱资源受限场景，可以解决现有技术无法进行动态调整分配顺序且复杂度较高的问题，通过增加虚拟信道数量的方法，让算法中的信道数大于用户数，从而解决资源受限条件下OFDMA功率优化分配问题。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于虚拟信道模型的功率分配算法。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展以及无线接入设备数量的指数式增长，频谱资源紧缺的问题日益严峻。另一方面，固定的无线通信系统频谱资源配置方案无法充分利用现有的频谱资源。当通信系统用户数量远大于可用频谱资源时，系统内的竞争程度更加激烈，频谱分配效率可能更低。

因此，如何高效且合理地分配现有的频谱资源成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于虚拟信道模型的功率分配算法，以解决现有技术无法进行动态调整分配顺序且复杂度较高的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于虚拟信道模型的功率分配算法，包括：

构建频谱资源受限条件下的虚拟信道模型；

将所述虚拟信道模型应用于分布式的网络架构，构建多用户信道总容量优化模型；

采用注水算法求解所述多用户信道总容量优化模型，得到频谱资源自优化方案。

优选地，所述的构建频谱资源受限条件下的虚拟信道模型，包括：

当通信系统的用户数量大于可用频谱资源时，在虚拟信道模型中设置与真实信道相对立的虚拟信道，增加虚拟信道的数量，使信道数量等于用户数量，构建频谱资源受限条件下的多用户的虚拟信道模型。

优选地，在所述频谱资源受限条件下的多用户的虚拟信道模型中，每对用户有一个发送方和接收方，对于用户k其接收到的信号为：

其中h_kk表示用户k的信道增益，h_ki表示用户i对用户k的信道干扰增益，x_k为发送信号，v_k为噪声信号；

若信道为瑞利平坦衰落信道，则信号和噪声均服从零均值高斯分布，根据香农理论，用户k的信道容量为：

其中，p_k为x_k的功率，σ_k为v_k的功率。

优选地，所述的将所述虚拟信道模型应用于分布式的网络架构，构建多用户信道总容量优化模型，包括：

将虚拟信道模型应用于分布式的OFDMA系统中，将OFDMA系统的频谱资源划分为M个正交的子载波，OFDMA系统中所有授权用户共用M个子信道，在某一时刻t₀，有K对用户进行通信，系统中仅有N个子信道供用户使用，N≤M，对于第n个子信道，h_kk[n]表示用户k的信道增益，h_ki[n]表示用户i(i≠k)对用户k造成的干扰信道增益；p_k[n]代表用户k发射的信号功率，σ_k[n]代表噪声功率，得到OFDMA系统的k个用户信道总容量优化模型为：

c_k[n]为归一化的用户k受到的噪声总和；