一種聯(lián)合雙時(shí)隙的資源分配算法

雷鵬，李有明，李婷，周桂莉，付彩梅

（寧波大學(xué)通信技術(shù)研究所，浙江 寧波 315211）

一種聯(lián)合雙時(shí)隙的資源分配算法

雷鵬，李有明，李婷，周桂莉，付彩梅

（寧波大學(xué)通信技術(shù)研究所，浙江 寧波 315211）

針對(duì)功率最小化問(wèn)題，提出了一種聯(lián)合雙時(shí)隙的資源分配算法，利用相鄰兩個(gè)時(shí)隙信道狀態(tài)整體一致而又具有差異的性質(zhì)，根據(jù)第1時(shí)隙的信道狀態(tài)，將信道狀態(tài)好的用戶的第2時(shí)隙的部分或全部速率提前分配，從而使信道增益大的子載波承載了較多的速率，最終降低了系統(tǒng)功率消耗。仿真結(jié)果表明，所提雙時(shí)隙資源分配算法既能保證用戶雙時(shí)隙內(nèi)的目標(biāo)速率，又能夠有效降低系統(tǒng)的功率消耗。

聯(lián)合雙時(shí)隙；速率分配；子載波分配；功率分配；功率最小化

1 引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的手機(jī)、可穿戴設(shè)備等移動(dòng)端接入無(wú)線通信網(wǎng)，并時(shí)刻產(chǎn)生著巨大的數(shù)據(jù)流量。而無(wú)線頻譜資源相比之下非常有限，因此如何對(duì)頻譜資源進(jìn)行管理和分配，獲得更高的系統(tǒng)容量和頻譜資源利用效率成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。與此同時(shí)，整個(gè)通信系統(tǒng)的能源消耗也隨著無(wú)線通信業(yè)務(wù)的擴(kuò)大而變得越來(lái)越嚴(yán)重，而絕大多數(shù)接入無(wú)線通信網(wǎng)的移動(dòng)終端本身存儲(chǔ)的電量有限，功率消耗過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致頻繁充電或更換電池，給使用帶來(lái)不便。因此，如何降低通信過(guò)程中的功率和能量消耗也是資源分配中的重點(diǎn)問(wèn)題。

近年來(lái)，已經(jīng)有較多的文獻(xiàn)對(duì)多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的資源分配問(wèn)題進(jìn)行了研究［1］。參考文獻(xiàn)［2］根據(jù)注水算法提出了一種自適應(yīng)功率分配算法，通過(guò)將子載波分配給信道增益最大的用戶來(lái)獲得最大的系統(tǒng)容量。然而，該算法不能保證用戶的QoS（quality of service，服務(wù)質(zhì)量），也不能保證用戶間的公平性。參考文獻(xiàn)［3］為了保證用戶的QoS，首先按照參考文獻(xiàn)［2］的方法進(jìn)行子載波的初步分配，然后在系統(tǒng)容量損失最小準(zhǔn)則下將總速率裕量最大用戶的子載波分配給總速率裕量最小的用戶來(lái)完成子載波的再分配，最后用注水算法完成功率分配。該算法能夠在保證用戶QoS的同時(shí)獲得較大的系統(tǒng)容量；但由于要反復(fù)迭代完成子載波的再分配，計(jì)算復(fù)雜度相對(duì)較高。參考文獻(xiàn)［4］也將多用戶的資源分配問(wèn)題分解為分步的子載波分配和功率分配問(wèn)題，并在子載波分配時(shí)優(yōu)先分配子載波給平均信道增益最好的用戶，然后反復(fù)迭代直到子載波全部分配，最后用注水算法完成功率分配。參考文獻(xiàn)［5］將用戶速率的上限也考慮了進(jìn)來(lái)，并且在資源分配時(shí)，根據(jù)多用戶的信道增益各自服從瑞利分布的特點(diǎn)，首先假設(shè)所有子載波分配相等的功率，然后根據(jù)用戶的目標(biāo)速率和信道增益將信道最佳的子載波優(yōu)先分配，直到相應(yīng)用戶的目標(biāo)速率得到滿足；最后用注水算法完成了功率分配。參考文獻(xiàn)［4］和參考文獻(xiàn)［5］的方法都將信道最佳的子載波優(yōu)先分配，從而可以獲得較高的系統(tǒng)容量。參考文獻(xiàn)［6］提出了一種基于效用最大化的資源分配算法，通過(guò)給具有實(shí)時(shí)性和非實(shí)時(shí)性要求的用戶定義不同的效用函數(shù)來(lái)保證有不同通信業(yè)務(wù)需求的用戶之間的公平性。參考文獻(xiàn)［7］提出了一種基于比例公平的自適應(yīng)資源分配算法，該算法能夠保證用戶間的比例公平性，并且具有較好的抗子載波間干擾性能。以上文獻(xiàn)的研究都可以歸結(jié)為提升頻譜效率方面的研究；另外，還有基于能效考慮的資源分配研究［8］和新型無(wú)線通信系統(tǒng)，如中繼通信系統(tǒng)中的資源分配研究［9］和認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的資源分配問(wèn)題研究［10］等。

上述參考文獻(xiàn)對(duì)多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中的資源分配問(wèn)題進(jìn)行了較多的研究，然而它們大都是針對(duì)單個(gè)時(shí)隙進(jìn)行的。就功率最小化問(wèn)題而言，它們能夠保證每一個(gè)單獨(dú)的時(shí)隙內(nèi)系統(tǒng)的功率消耗最小，但當(dāng)聯(lián)合兩個(gè)甚至多個(gè)時(shí)隙來(lái)看時(shí)，由于其未能根據(jù)不同時(shí)隙信道的變化動(dòng)態(tài)調(diào)配用戶速率，所以總體上不一定是最優(yōu)的。因此，本文提出了一種基于功率最小化的聯(lián)合雙時(shí)隙資源分配算法，利用相鄰兩個(gè)時(shí)隙信道狀態(tài)整體一致而又具有差異的性質(zhì)，在第1時(shí)隙進(jìn)行資源分配時(shí)，將信道狀態(tài)好的用戶的第2時(shí)隙的部分或全部速率提前分配，并將信道差的用戶第1時(shí)隙的部分或全部速率預(yù)留到第2時(shí)隙進(jìn)行分配，而在第2時(shí)隙為每個(gè)用戶補(bǔ)充分配雙時(shí)隙內(nèi)剩余的速率。這樣，既可以充分利用第1時(shí)隙的信道狀態(tài)良好的子載波，使之承載較多的速率，又可以避免信道狀態(tài)差的子載波承載過(guò)多的用戶速率，從而降低系統(tǒng)功率消耗。仿真結(jié)果表明，所提雙時(shí)隙資源分配算法既能保證用戶雙時(shí)隙內(nèi)的平均速率，又能夠有效降低系統(tǒng)的功率消耗。

2 系統(tǒng)模型

如圖1所示，假設(shè)一個(gè)單蜂窩的無(wú)線通信系統(tǒng)由1個(gè)基站和K個(gè)用戶組成，這里考慮其下行鏈路中的資源分配問(wèn)題。假設(shè)基站和所有用戶之間的信道都為相互獨(dú)立的瑞利衰落信道，并且采用OFDM（orthogonal frequency division multiplexing，正交頻分復(fù)用）調(diào)制技術(shù)，系統(tǒng)總帶寬為B，共有N個(gè)正交子載波。

圖1 單蜂窩下行鏈路無(wú)線通信系統(tǒng)模型

基站和用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸通常是以時(shí)隙的方式進(jìn)行的。在某個(gè)時(shí)隙進(jìn)行資源分配時(shí)，雖然可以認(rèn)為該時(shí)隙內(nèi)信道狀態(tài)保持不變，但未來(lái)時(shí)隙的信道狀態(tài)是無(wú)法得知的。因此，現(xiàn)有參考文獻(xiàn)往往將每個(gè)時(shí)隙獨(dú)立考慮進(jìn)行資源分配。而本文考慮聯(lián)合兩個(gè)相鄰時(shí)隙進(jìn)行資源分配。假設(shè)第m（m=1或m=2）時(shí)隙基站到第k個(gè)用戶在第n個(gè)子載波上的信道增益為Hm，k，n，并且在單個(gè)時(shí)隙內(nèi)保持不變，第m時(shí)隙基站到第k個(gè)用戶的第n個(gè)子載波上加載的功率為Pm，k，n，那么基站到用戶k在子載波n上的速率可以表示 為 rm，k，n=lb（1+Pm，k，nHm，k，n），并且第m時(shí)隙分配給用戶k的速率可以表示為另外，用 Rk表示第k個(gè)用戶平均單個(gè)時(shí)隙的目標(biāo)速率。這樣，在保證滿足用戶雙時(shí)隙內(nèi)的平均速率條件下，基于功率最小化的雙時(shí)隙聯(lián)合資源分配問(wèn)題可以表示為：

其中，C1表示在第m時(shí)隙子載波n是否分配給用戶k；C2表示在每一時(shí)隙一個(gè)子載波只能分配給一個(gè)用戶；C3表示發(fā)射功率 Pm，k，n是非負(fù)的；C4表示分配給用戶的雙時(shí)隙內(nèi)的平均速率不能低于其目標(biāo)速率，反映了不同用戶的不同業(yè)務(wù)需求。

3 聯(lián)合雙時(shí)隙資源分配算法實(shí)現(xiàn)

在優(yōu)化式（1）中，在第1時(shí)隙進(jìn)行資源分配時(shí)，第2時(shí)隙的信道狀態(tài)信息，即 H2，k，n是未知的，所以該問(wèn)題不能直接求解。而根據(jù)注水算法原理，當(dāng)給信道狀態(tài)好的子載波上分配較多功率而給信道狀態(tài)差的子載波上分配較少功率時(shí)，可以使系統(tǒng)的總速率不變而功率消耗降低。另外，由于所有信道是時(shí)變的，兩個(gè)時(shí)隙的信道增益不同；而又由于不同用戶和基站之間的信道相互獨(dú)立，并且每個(gè)用戶和基站之間不同子載波的信道增益也都服從瑞利分布［11］，因此相鄰兩個(gè)時(shí)隙的信道增益分布不變，即兩個(gè)時(shí)隙信道的整體狀態(tài)是一致的。因此，本文將式（1）分解為關(guān)聯(lián)的第1時(shí)隙資源分配和第2時(shí)隙資源分配，在第1時(shí)隙進(jìn)行資源分配時(shí)，將信道狀態(tài)好的用戶的第1時(shí)隙的部分或全部速率提前分配到第1時(shí)隙，并將信道差的用戶第1時(shí)隙的部分或全部速率預(yù)留到第2時(shí)隙進(jìn)行分配；而在第2時(shí)隙，則在優(yōu)先分配信道狀態(tài)好的子載波原則下，為每個(gè)用戶補(bǔ)充分配雙時(shí)隙內(nèi)剩余的速率。這樣，既保證了雙時(shí)隙內(nèi)用戶的目標(biāo)速率，又使信道良好的子載波承載了較多的速率，最終減小系統(tǒng)功率消耗。而在具體進(jìn)行每個(gè)時(shí)隙內(nèi)的資源分配時(shí)，本文都將采用有效而復(fù)雜度低的分步式分配方法，依次進(jìn)行子載波數(shù)目分配、具體的子載波分配和功率分配；最終完成雙時(shí)隙內(nèi)的資源分配［12］。

3.1 第1時(shí)隙內(nèi)資源分配

分步式資源分配方法可以取得性能和復(fù)雜度的良好折中［12］。因此，本文在單個(gè)時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行資源分配時(shí)采取分步式分配的思想，將并行的子載波和功率分配問(wèn)題分解為分步的子載波分配和功率分配問(wèn)題。而在進(jìn)行子載波分配時(shí)，本文參考文獻(xiàn)［9］，將子載波分配又分解為子載波數(shù)目分配和具體的子載波分配兩步。

3.1.1 第1時(shí)隙子載波數(shù)目預(yù)分配

本文算法在第1時(shí)隙進(jìn)行子載波數(shù)目分配時(shí)，是根據(jù)用戶的目標(biāo)速率和用戶第1時(shí)隙的平均信道增益進(jìn)行的。具體的分配步驟如下。

首先，根據(jù)用戶的目標(biāo)速率和該通信系統(tǒng)中允許的最大OFDM調(diào)制比特?cái)?shù)M，進(jìn)行子載波數(shù)目的初步分配：

然后，進(jìn)行剩余子載波數(shù)目的分配。根據(jù)用戶的平均信道增益，計(jì)算每個(gè)用戶增加一個(gè)子載波后會(huì)節(jié)省的功率：

并給節(jié)省功率最多的用戶分配的子載波數(shù)目增加1；如此循環(huán)進(jìn)行，直到剩余子載波數(shù)目分配完畢。

最終，得到每個(gè)用戶第1時(shí)隙預(yù)分配到的子載波數(shù)目分別為｛m1，k，k=1，2，…，K｝。

3.1.2 第1時(shí)隙具體的子載波分配

第3.1.1節(jié)中給不同用戶分配的子載波數(shù)目是在只考慮用戶目標(biāo)速率和第1時(shí)隙的信道狀態(tài)下得到的；而本文在進(jìn)行具體的子載波分配時(shí)將聯(lián)合雙時(shí)隙考慮，不僅要將信道狀態(tài)好的子載波優(yōu)先分配給相應(yīng)用戶，直到滿足信道狀態(tài)好的用戶第1時(shí)隙的目標(biāo)速率；而且更要將信道狀態(tài)好的用戶的第2時(shí)隙的部分或全部目標(biāo)速率提前分配，并將信道差的用戶的第1時(shí)隙的目標(biāo)速率預(yù)留到第2時(shí)隙進(jìn)行分配。因此，本文設(shè)計(jì)了如下的第1時(shí)隙子載波分配算法。

步驟2 找到第1時(shí)隙的未分配的信道增益最大的用戶—子載波對(duì)（k*，n*）（（k*，n*）=arg maxH1，k，n），并將子載波n*分配給用戶k*，然后子載波n*退出分配。

步驟3 若用戶k*已經(jīng)分配到的子載波數(shù)目達(dá)到了第1時(shí)隙預(yù)分配數(shù)目的2倍，即≥2m1，k，則 用戶 k*退出分配。

步驟4 若所有子載波分配完畢，則結(jié)束子載波分配；否則返回到步驟2，繼續(xù)向下執(zhí)行。

從步驟2可以看出，該分配方法保證了優(yōu)先將信道狀態(tài)好的子載波分配給相應(yīng)用戶；從步驟3可以看出，用戶對(duì)應(yīng)的子載波信道狀態(tài)越好，擁有的信道增益排名靠前的子載波數(shù)量越多，則第1時(shí)隙實(shí)際分配到的子載波數(shù)目也就越多。而第1時(shí)隙分配給用戶的速率計(jì)算如下：

即，用戶第1時(shí)隙實(shí)際分配到的子載波數(shù)目相對(duì)預(yù)分配的越多，則分配給用戶第1時(shí)隙的速率也越多。這樣就保證了用戶在第1時(shí)隙信道狀態(tài)好時(shí)承載較多的速率，而在信道狀態(tài)差時(shí)承載較少的速率，從而可以在保證同樣的平均速率下降低系統(tǒng)的功率消耗。

3.1.3 第1時(shí)隙功率分配

完成具體的子載波分配和第1時(shí)隙用戶的速率分配之后，不同子載波上的功率分配問(wèn)題便轉(zhuǎn)化成了多個(gè)用戶獨(dú)立的功率分配問(wèn)題，可以用注水算法實(shí)現(xiàn)。最后得到第1時(shí)隙用戶k第q個(gè)子載波上分配的功率為：

其中，λ1，k為第 1時(shí)隙用戶 k的注水線，Γ 為信噪比差額，h1，k，q為第 1 時(shí)隙子載波 q 上的信道增益，［x］+=max｛x，0｝。

3.2 第2時(shí)隙內(nèi)資源分配

第1時(shí)隙進(jìn)行資源分配時(shí)，根據(jù)實(shí)際信道條件，給信道狀態(tài)好的用戶預(yù)分配了第2時(shí)隙的速率，而將信道差的用戶第1時(shí)隙的速率預(yù)留到了第2時(shí)隙。而為了滿足每個(gè)用戶雙時(shí)隙內(nèi)的目標(biāo)速率，本文在第2時(shí)隙進(jìn)行資源分配時(shí)，將補(bǔ)充分配用戶剩余的速率；具體地，仍分為子載波數(shù)目分配、具體的子載波分配和功率分配3步。

第2時(shí)隙的子載波數(shù)目分配是根據(jù)用戶的剩余速率和用戶第2時(shí)隙的平均信道增益來(lái)進(jìn)行的，而分配方法和第1時(shí)隙的分配方法相同。其中，第2時(shí)隙用戶k的剩余速率為：

最終得到每個(gè)用戶第2時(shí)隙預(yù)分配到的子載波數(shù)目分別為｛m2，k，k=1，2，…，K｝。

第2時(shí)隙具體的子載波分配方法和第1時(shí)隙相同，仍優(yōu)先分配信道狀態(tài)好的子載波和用戶。不同之處是第2時(shí)隙進(jìn)行分配時(shí)，當(dāng)用戶實(shí)際分配到的子載波數(shù)目達(dá)到第2時(shí)隙預(yù)分配的子載波數(shù)目分配時(shí)，該用戶就退出子載波分配。因此，第2時(shí)隙每個(gè)用戶實(shí)際分配到的子載波數(shù)目和預(yù)分配的數(shù)目相同。

第2時(shí)隙的功率分配仍采用注水算法實(shí)現(xiàn)。最后得到第2時(shí)隙用戶k第q個(gè)子載波上分配的功率為：

其中，λ2，k為第 2時(shí)隙用戶 k的注水線，為第2時(shí)隙子載波qˊ上的信道增益。

4 算法復(fù)雜度分析

本節(jié)對(duì)所提算法的復(fù)雜度進(jìn)行了分析，并和參考文獻(xiàn)［3］、參考文獻(xiàn)［4］和參考文獻(xiàn)［5］中算法的復(fù)雜度進(jìn)行了對(duì)比。

所提算法在進(jìn)行第1時(shí)隙資源分配時(shí)，分別進(jìn)行了子載波數(shù)目分配、子載波具體分配和功率分配。在分配子載波數(shù)目時(shí)，進(jìn)行子載波數(shù)目的初步分配后若子載波數(shù)目有剩余，則每個(gè)剩余的子載波需要進(jìn)行K次比較來(lái)找到最佳的分配用戶，因此子載波數(shù)目分配的計(jì)算復(fù)雜度小于O（KN）。在進(jìn)行具體的子載波分配時(shí)，每次要將信道增益最大的子載波進(jìn)行分配，直到分配完所有子載波，需要進(jìn)行次比較，因此子載波數(shù)具體分配的計(jì)算復(fù)雜度為在功率分配時(shí)采用注水算法，算法復(fù)雜度與具體的迭代次數(shù)有關(guān)，將K個(gè)用戶總的復(fù)雜度記作K·TWF，其中 TWF表示平均每個(gè)用戶實(shí)現(xiàn)注水算法時(shí)的迭代次數(shù)［4］。因此，所提算法第1時(shí)隙的復(fù)雜度為而根據(jù)本文第3.2節(jié)可知，所提算法第2時(shí)隙的復(fù)雜度與第1時(shí)隙相同。因此，所提雙時(shí)隙聯(lián)合資源分配算法平均單位時(shí)隙的算法復(fù)雜度為而同等條件下，參考文獻(xiàn)［3］、參考文獻(xiàn)［4］和參考文獻(xiàn)［5］的算法復(fù)雜度分別為和通常情況下，子載波數(shù)目要遠(yuǎn)多于用戶個(gè)數(shù)，即 N＞＞K［12］，因此，4 種算法復(fù)雜度分別近似為和對(duì)比可知，當(dāng)注水算法的迭代次數(shù)較低，即TWF較小時(shí)，所提算法的復(fù)雜度明顯比參考文獻(xiàn)［3］和參考文獻(xiàn)［4］中的算法低，而比參考文獻(xiàn)［5］中的算法高。

5 仿真及分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證所提聯(lián)合雙時(shí)隙資源分配算法的有效性，本文對(duì)其進(jìn)行了仿真，并在相同條件下和其他單時(shí)隙資源分配算法進(jìn)行了對(duì)比。

算法1 根據(jù)參考文獻(xiàn)［3］，首先在無(wú)用戶目標(biāo)約束下進(jìn)行子載波的初步分配，然后在系統(tǒng)容量損失最小準(zhǔn)則下將總速率裕量最大用戶的子載波分配給總速率裕量最小的用戶來(lái)完成子載波的再分配；最后用注水算法完成功率分配。

算法2 根據(jù)參考文獻(xiàn)［4］，首先計(jì)算每個(gè)用戶的平均信道增益，然后根據(jù)用戶目標(biāo)速率給平均信道增益最好的用戶分配一定數(shù)目的子載波，并反復(fù)如此操作直到子載波分配完畢；最后用注水算法完成功率分配。

算法3 根據(jù)參考文獻(xiàn)［5］，首先假設(shè)所有子載波分配相等的功率，然后根據(jù)用戶的目標(biāo)速率和信道增益將信道最佳的子載波優(yōu)先分配，直到相應(yīng)用戶的目標(biāo)速率得到滿足；最后用注水算法完成功率的最終分配。

在仿真中，基站到所有用戶均采用6徑的頻率選擇性瑞利衰落信道，最大多普勒頻移為50 Hz，時(shí)延擴(kuò)展為50 μs，子載波個(gè)數(shù)為256，系統(tǒng)總帶寬為1 MHz，每個(gè)時(shí)隙含有1個(gè)OFDM符號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)帶寬內(nèi)噪聲總功率為0 dBw，最大調(diào)制比特?cái)?shù)為4，目標(biāo)誤比特率為10-3。另外，所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均是經(jīng)1 000次Monte-Carlo實(shí)驗(yàn)后取平均得到的。

圖2給出了用戶數(shù)量固定為10時(shí)，不同算法的總發(fā)射功率—合目標(biāo)速率性能，其中合目標(biāo)速率為所有用戶目標(biāo)速率的加和，且每個(gè)用戶的目標(biāo)速率為隨機(jī)分配的不同數(shù)值。從圖2中可以看出，當(dāng)系統(tǒng)的合目標(biāo)速率增加時(shí)，4種算法對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)總發(fā)射功率都隨之增大；但在同一合目標(biāo)速率下，本文算法所消耗的系統(tǒng)功率明顯比另外3種算法小。與算法1相比，所提算法消耗的功率要低約1.8 dB；與算法2相比，所提算法的總功率要低約1.1 dB；與算法3相比，所提算法的總功率要低約0.9 dB。因此，圖2表明在合目標(biāo)速率一定下，所提算法將會(huì)消耗最少的功率。

圖3給出了4種算法下系統(tǒng)總發(fā)射功率隨用戶數(shù)量的變化情況，其中每個(gè)用戶的目標(biāo)速率為1～10 bit／s的不同數(shù)值而所有用戶的平均目標(biāo)速率不變。圖中顯示，當(dāng)用戶數(shù)量增大時(shí)，由于系統(tǒng)合目標(biāo)速率增大，系統(tǒng)的總發(fā)射功率也逐漸增大。而當(dāng)用戶數(shù)量固定時(shí)，所提雙時(shí)隙聯(lián)合資源分配算法消耗的總功率始終是最小的。因此，圖3表明在不同的用戶數(shù)量情況下，本文的算法都會(huì)消耗最少的功率。

圖2 不同合目標(biāo)速率下的總發(fā)射功率比較（用戶總數(shù)K=10）

圖3 不同用戶數(shù)量下的總發(fā)射功率比較

圖4 不同算法用戶實(shí)際分配到的速率與目標(biāo)速率比較

圖4驗(yàn)證了不同算法下用戶實(shí)際分配到的速率是否和用戶的目標(biāo)速率一致。從圖4中可以看出，本文所提雙時(shí)隙聯(lián)合資源分配算法與另外3種算法都能夠很好地滿足不同用戶的目標(biāo)速率需求，驗(yàn)證了所提算法的有效性。

綜合圖2、圖 3和圖 4分析，算法 1、算法 2和算法 3都只考慮了單時(shí)隙內(nèi)的資源分配，而本文算法聯(lián)合相鄰兩個(gè)時(shí)隙進(jìn)行資源分配，根據(jù)信道情況將兩個(gè)時(shí)隙的目標(biāo)速率進(jìn)行有差別的分配，給信道增益大的子載波分配較多的速率，同時(shí)給信道增益小的子載波分配較少的速率，從而能夠獲得更低的功率消耗。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種聯(lián)合雙時(shí)隙的資源分配算法，在保證用戶目標(biāo)速率的條件下最小化系統(tǒng)的功率消耗。該算法利用相鄰兩個(gè)時(shí)隙信道狀態(tài)整體一致而又具有差異的性質(zhì)，在第1時(shí)隙進(jìn)行資源分配時(shí)，將信道狀態(tài)好的用戶的第2時(shí)隙的部分或全部目標(biāo)速率提前分配，并將信道差的用戶第1時(shí)隙的部分或全部目標(biāo)速率預(yù)留到第2時(shí)隙進(jìn)行分配，從而使信道增益大的子載波承載了較多的速率，最終降低了系統(tǒng)功率消耗。

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A resource allocation algorithm based on double slots

LEI Peng，LI Youming，LI Ting，ZHOU Guili，F(xiàn)U Caimei
Institute of Communication Technology，Ningbo University，Ningbo 315211，China

A resource allocation algorithm based on double slots was proposed to minimize the transmitting power in wireless communications.Being aware of the channel difference between the two adjacent slots，the second slot was allocated in advance partial of the data rate conventionally scheduled to the first slot when the corresponding user had perfect channel state.Consequently，most of the required data was loaded by the sub-carriers with fine channel gain and finally less transmitting power was needed.The simulation results indicate that the proposed algorithm can effectively decrease the transmitting power while meeting the users’target rate requirement.

double slots，rate allocation，sub-carrier allocation，power allocation，power minimization

s：The National Natural Science Foundation of China（No.61571250），Ningbo Natural Science Foundation（No.2015A610121），The Graduate Students Innovation Foundation of Ningbo University（No.G5051）

TN92

A

10.11959／j.issn.1000-0801.2016079

2015-09-13；

2016-02-03

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.61571250）；寧波市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.2015A610121）；寧波大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目（No.G15051）

雷鵬（1990-），男，寧波大學(xué)碩士生，主要研究方向?yàn)闊o(wú)線電系統(tǒng)中的資源分配技術(shù)、認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)。

李有明（1963-），男，寧波大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)閷拵ㄐ?、電力線通信、協(xié)作中繼、認(rèn)知無(wú)線電等。

李婷（1991-），女，寧波大學(xué)碩士生，主要研究方向?yàn)檎J(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的資源分配技術(shù)。

周桂莉（1992-），女，寧波大學(xué)碩士生，主要研究方向?yàn)殡娏€中資源分配技術(shù)和認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)。

付彩梅（1990-），女，寧波大學(xué)碩士生，主要研究方向?yàn)殡娏€中資源分配技術(shù)和認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)。