专利名称：基于处理能力受限的载波聚合系统的载波功率联合分配方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于处理能力受限的载波聚合系统的载 波功率联合分配方法。
背景技术：
随着通信服务的急速增长，人们对频谱资源的需求越来越多，传统的通信方式已 经不能满足人们的需求。由于具有智能的通信能力，认知无线电技术成为解决频谱使用效 率较低的关键性技术。而由于目前的频谱资源已经被官方分配，频谱划分和管理的不当造 成了大粒度、持续、均质的带宽分配变得越来越困难，因此新增的通信需求已经不能完全依 靠频谱的分配来满足。用户对于通信传输的质量和速度要求越来越高，而此时由于频谱资 源已经被分配，没有足够宽的空闲频谱来满足通信需求，因而有学者提出了聚合离散频谱 来进行通信传输(见"Aggregation aware spectrum assignment in Cognitive Ad-hoc networks,，，in CrownCom 2008, 15-17 May 2008，Page (s) : 1-6)。离散谱聚合的实现不光要求在物理层上有相应的技术来实现，更需要 在MAC层具有良好的资源分配机制来配合。前人已经提出了非连续的OFDM技术 (DOFDM)来实现离散谱聚合的物理层实现(见“Discontiguous OFDM considerations for dynamic spectrum access in idle TV channels, ” in Proc. IEEE DySPAN 2005，vol. 1，pp. 607-610, Nov. 2005)，非连续的OFDM技术区别传统的OFDM技术在于，传统 的OFDM技术在所有的载波上都传输数据，而DOFDM受限于频谱可用性，只在部分可用的频 谱上传输数据。也有前人提出了变换域通信系统(见“TDCS，0FDM，and MC-CDMAA brief Tutorial, "in IEEE Communications Magazine, vol 43, Issue 9, pp S11-S16, Sept. 2005. proceedings, 2, pp, 1 1059，3，1999)，由于其较好的抗干扰能力，使得其有望成为认知无线 电研究的另一个分支领域。变换域通信系统主要通过在变换域设计通信波形，然后用一个 类噪声的基函数进行数据调制，最后进行数据传输。目前，这两种技术都已经成熟地运用在 物理层中，可以运用在载波聚合系统中。认知网络中的资源分配问题，已经有很多人研究过，前人讨论的问题大多都是假 设认知用户接收端能够工作在一个很宽的工作频段范围，然后在全频段范围内对于可用的 频谱资源做最优化处理，如在总功率限制和干扰限制的条件下，研究认知网络在下行环境 中的最优资源分配方法。但是这在实际通信系统中往往是不可行的。一般的授权频谱系统 工作的频谱带宽都在几百兆以上，而对于确定的某个认知用户而言，受限于其硬件条件，所 能处理的带宽一般是有限的，通常在二十到四十兆左右。目前还没有针对处理能力受限的 载波聚合系统的资源分配问题的研究，而这个正是未来的通信系统中所迫切需要解决的问 题。因此，研究处理能力受限的载波聚合系统具有非常重要的现实意义。本发明提出的技 术方案，经过分析和验证，具有较低的复杂度，给出了一种较为有效的基于处理能力受限和 谱廓受限的载波聚合系统中的资源分配方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于处理能力受限的载波聚合系 统的载波功率联合分配方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。基于处理能力受限的载波聚合系统的载波功率联合分配方法是在基于正交频分 复用多址接入(OFDMA)的认知载波聚合系统下行环境中，对于认知用户而言，发送功率的约 束体现在所有认知用户的发送功率和必须满足总功率约束，而对于每个载波，只能被分配 给一个认知用户，并且认知用户在每个载波上发送的功率必须满足授权用户的干扰限制， 考虑到系统中认知用户最终需终端来实现，认知用户还有处理能力的限制，据此，建立以下 优化模型
权利要求
1. 一种基于处理能力受限的载波聚合系统的载波功率联合分配方法，在基于正交频分 复用多址接入的认知载波聚合系统下行环境中，对于认知用户而言，发送功率的约束体现 在所有认知用户的发送功率和必须满足总功率约束，而对于每个载波，只能被分配给一个 认知用户，并且认知用户在每个载波上发送的功率必须满足授权用户的干扰限制，考虑到 系统中认知用户最终需终端来实现，认知用户还有处理能力的限制，据此，建立以下优化模 型
2.根据权利要求1所述的一种基于处理能力受限的载波聚合系统的载波功率联合分 配方法，其特征在于所述的总功率约束是所有用户η，所有载波k，发送的总功率和必须小于Pr。
3.根据权利要求1所述的一种基于处理能力受限的载波聚合系统的载波功率联合分 配方法，其特征在于所述的认知用户在每个载波上发送的功率必须满足授权用户的干扰限 制是在某个子载波上认知用户所发送的功率不能大于一定的门限，这个门限主要是由使 用这个载波的授权用户所确定，具体来说，是指该用户在这个载波上接收到的干扰值要小于某个值，即
4.根据权利要求1所述的一种基于处理能力受限的载波聚合系统的载波功率联合分 配方法，其特征在于所述的处理能力受限是对于某个认知用户而言，使用的载波范围是有 限的，也即用户的传输带宽是受限的。
5.根据权利要求1所述的一种基于处理能力受限的载波聚合系统的载波功率联合分 配方法，其特征在于所述的信道条件最好是对于这个载波而言，用户在所有用户中具有最低的等效噪声，其中
6.根据权利要求1所述的一种基于处理能力受限的载波聚合系统的载波功率联合分 配方法，其特征在于所述的滑动窗内的传输速率是对于用户n，滑动窗内部分配给用户η的子载波集为
全文摘要
本发明公开了一种在处理能力受限的载波聚合系统中的载波功率联合分配方法。其关键是对于每个载波存储一个可选用户集合，每次都先把载波分配给可选用户集合中信道条件最好的用户。然后对所有可用载波进行一个有功率上限的注水，接着对每个用户利用滑动窗口来分别计算其窗内的传输速率和，并把速率和最大的窗内的载波分配给用户，回收窗外之前分配给他的载波。不断地更新载波的可选用户集合，直到所有载波被分配完毕或者所有未被分配的载波其可选用户集都为空集。该方法对于解决载波聚合系统的资源分配问题有较好的指导意义，且具有较低的复杂度，利于实际系统中实现。
文档编号H04W52/34GK102149183SQ20111011230
公开日2011年8月10日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者刘经泽, 唐颖, 张朝阳 申请人:浙江大学