基于能效最優(yōu)的自適應(yīng)比特功率加載方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通信技術(shù)，提供了基于能效最優(yōu)的自適應(yīng)比特功率加載方法及設(shè)備，具體包括先根據(jù)傳輸要求確定子載波關(guān)于最大發(fā)射總功率、誤比特率門限和最小傳輸速率的約束條件；并分別基于貪婪算法和二分法，利用能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)的增減性，在所述約束條件下確定每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，使得能量效率最大；最后根據(jù)所述每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，確定各子載波的調(diào)制方式，將信息比特映射為調(diào)制信號。本發(fā)明實現(xiàn)了以較低運算復(fù)雜度的高性能算法，基于能量效率最優(yōu)的比特功率加載方案的快速生成。
【專利說明】基于能效最優(yōu)的自適應(yīng)比特功率加載方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)，具體涉及基于能效最優(yōu)的自適應(yīng)比特功率加載方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]正交頻分復(fù)用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)作為超三代(B3G)無線通信系統(tǒng)的標志性技術(shù)，通過將頻帶劃分為一定數(shù)量的子載波進行并行數(shù)據(jù)傳輸，提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率。由于子載波所處于不同的信道環(huán)境，導(dǎo)致其傳輸能力的不同。為了進一步提高頻譜效率，根據(jù)各個子載波的傳輸能力，自適應(yīng)加載與其相應(yīng)的信息比特數(shù)和發(fā)射功率。自適應(yīng)比特功率加載方法的設(shè)計目標主要包括:提高頻譜效率，即在保證一定誤比特率的條件下，最大化傳輸速率或者最小化發(fā)射功率；提高能量效率，即在能量受限網(wǎng)絡(luò)中，對單位能量可傳輸?shù)男畔⒈忍財?shù)進行優(yōu)化。而后者已逐漸成為自適應(yīng)比特功率加載算法的一個重要的評估指標。在總功率受限，誤比特率門限以及最小傳輸速率的約束條件下，最大化能量效率問題數(shù)學(xué)表達為:
[0003]
【權(quán)利要求】
1.一種基于能效最優(yōu)的自適應(yīng)比特功率加載方法，其特征在于，該方法包括: 根據(jù)傳輸要求確定子載波關(guān)于最大發(fā)射總功率、誤比特率門限和最小傳輸速率的約束條件； 基于貪婪算法，利用能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)的增減性，在所述約束條件下確定每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，使得能量效率最大； 根據(jù)所述每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，確定各子載波的調(diào)制方式，將信息比特映射為調(diào)制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于貪婪算法，利用能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)的增減性，在所述約束條件下確定每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，使得能量效率最大包括: 初始化每個子載波對發(fā)射功率和信息比特數(shù)的加載； 逐個加載信息比特，在每加載一個信息比特之前，找到加載此信息比特所需要增加的發(fā)射功率最小的子載波，并判斷是否滿足:所述子載波需要增加的發(fā)射功率與已加載發(fā)射功率之和不大于所述最大發(fā)射總功率，并且加載此信息比特后能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)處于其單調(diào)遞增區(qū)間；或者，加載此信息比特后傳輸速率小于所述最小傳輸速率； 若是則使該子載波加載此信息比特，并開始下一個信息比特的加載； 若否則不加載此信息比特，并且停止信息比特的加載，并將此時每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)確定為最終每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)。
3.一種基于能效最優(yōu)的自適應(yīng)比特功率加載方法，其特征在于，該方法包括: 根據(jù)傳輸要求確定子載波關(guān)于最大發(fā)射總功率、誤比特率門限和最小傳輸速率的約束條件；` 基于二分法，利用能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)的增減性，在所述約束條件下確定每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，使得能量效率最大； 根據(jù)所述每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，確定各子載波的調(diào)制方式，將信息比特映射為調(diào)制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于二分法，利用能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)的增減性，在所述約束條件下確定每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，使得能量效率最大包括: 根據(jù)所述最大發(fā)射總功率初始化設(shè)定加載一個信息比特所需要增加的發(fā)射功率的最大值和最小值； 取所述最大值和所述最小值之和的一半為功率增量中值； 根據(jù)所述功率增量中值計算每個子載波上的加載的信息比特數(shù)和發(fā)射功率，和相應(yīng)的能量效率； 根據(jù)所述加載的信息比特數(shù)和發(fā)射功率計算信息比特總數(shù)，傳輸速率和系統(tǒng)可用的剩余功率； 判斷是否滿足:所述系統(tǒng)可用的剩余功率不小于零并且所述能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)處于其單調(diào)遞增區(qū)間；或者，所述傳輸速率小于所述最小傳輸速率； 若是則更新設(shè)定最小值為所述功率增量中值； 若否則更新設(shè)定最大值為所述功率增量中值；返回所述取所述最大值和所述最小值之和的一半為功率增量中值步驟，重復(fù)之間步驟直至收斂到滿足預(yù)定要求； 在收斂到滿足預(yù)定要求后，將此時每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)確定為最終每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3任意一項所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)傳輸要求確定子載波關(guān)于最大發(fā)射總功率、誤比特率門限和最小傳輸速率的約束條件包括: 根據(jù)具體通信系統(tǒng)的元件配置以及管理機構(gòu)的規(guī)定，確定各子載波加載的發(fā)射功率之和不能超過的最大發(fā)射總功率； 根據(jù)服務(wù)質(zhì)量要求，確定傳輸速率不能小于的最小傳輸速率； 根據(jù)各子載波所處的信道狀況和服務(wù)質(zhì)量要求，確定每個子載波的誤比特率不能超過的誤比特率門限。
6.一種基于能效最優(yōu)的自適應(yīng)比特功率加載設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括: 門限確定單元，用于根據(jù)傳輸要求確定子載波關(guān)于最大發(fā)射總功率、誤比特率門限和最小傳輸速率的約束條件； 比特功率加載單元，用于基于貪婪算法，利用能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)的增減性，在所述約束條件下確定每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，使得能量效率最大； 調(diào)制單元，用于根 據(jù)所述每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，確定各子載波的調(diào)制方式，將信息比特映射為調(diào)制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述比特功率加載單元包括: 初始化單元，用于初始化每個子載波對發(fā)射功率和信息比特數(shù)的加載； 所述計算單元，用于逐個加載信息比特，并在每加載一個信息比特之前，找到加載此信息比特所需要增加的發(fā)射功率最小的子載波； 判斷單元，用于判斷是否滿足:所述子載波需要增加的發(fā)射功率與已加載發(fā)射功率之和不大于所述最大發(fā)射總功率，并且加載此信息比特后能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)處于其單調(diào)遞增區(qū)間；或者，加載此信息比特后傳輸速率小于所述最小傳輸速率； 第一判斷處理單元，用于在所述判斷結(jié)果為是的時候則使該子載波加載此信息比特，并開始下一個信息比特的加載； 第二判斷處理單元，用于在所述判斷結(jié)果為否的時候不加載此信息比特，并且停止信息比特的加載； 處置單元，用于在所述停止信息比特的加載之后，將每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)確定為最終每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)。
8.一種基于能效最優(yōu)的自適應(yīng)比特功率加載設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括: 門限確定單元，用于根據(jù)傳輸要求確定子載波關(guān)于最大發(fā)射總功率、誤比特率門限和最小傳輸速率的約束條件； 比特功率加載單元，用于基于二分法，利用能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)的增減性，在所述約束條件下確定每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，使得能量效率最大； 調(diào)制單元，用于根據(jù)所述每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)，確定各子載波的調(diào)制方式，將信息比特映射為調(diào)制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述比特功率加載單元包括:初始化單元，用于根據(jù)所述最大發(fā)射總功率初始化設(shè)定加載一個信息比特所需要增加的發(fā)射功率的最大值和最小值； 第一計算單元，用于取所述最大值和所述最小值之和的一半為功率增量中值； 第二計算單元，用于根據(jù)所述功率增量中值計算每個子載波上的加載的信息比特數(shù)和發(fā)射功率，和相應(yīng)的能量效率； 第三計算單元，用于根據(jù)所述加載的信息比特數(shù)和發(fā)射功率計算信息比特總數(shù)，傳輸速率和系統(tǒng)可用的剩余功率； 判斷單元，用于判斷是否滿足:所述系統(tǒng)可用的剩余功率不小于零并且所述能量效率關(guān)于總信息比特數(shù)處于其單調(diào)遞增區(qū)間；或者，所述傳輸速率小于所述最小傳輸速率；第一判斷處理單元，用于在所述判斷結(jié)果為是時更新設(shè)定最小值為所述功率增量中值； 第二判斷處理單元，用于在所述判斷結(jié)果為否時更新設(shè)定最大值為所述功率增量中值； 返回循環(huán)單元，用于返回所述第一計算單元，直到收斂到滿足預(yù)定要求為止； 處置單元，用于在收斂到滿足預(yù)定要求后，將此時每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)確定為最終每個子載波加載的發(fā)射功率和信息比特數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或8任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述門限確定單元包括:最大發(fā)射總功率確定單元，用于根據(jù)具體通信系統(tǒng)的元件配置以及管理機構(gòu)的規(guī)定，確定各子載波加載的發(fā)射功率 之和不能超過的最大發(fā)射總功率； 最小傳輸速率確定單元，用于根據(jù)服務(wù)質(zhì)量要求，確定傳輸速率不能小于的最小傳輸速率； 誤比特率門限確定單元，用于根據(jù)各子載波所處的信道狀況和服務(wù)質(zhì)量要求，確定每個子載波的誤比特率不能超過的誤比特率門限。
【文檔編號】H04L27/26GK103685123SQ201310656353
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】李立華, 孫奇, 毛峻嶺, 蘇鑫 申請人:北京郵電大學(xué)