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基于码率分裂的无线多接入信道中用户速率分配方法组成比例

技术编号:15121186 阅读:72 留言:0更新日期:2017-04-09 19:54
本发明专利技术提供了基于码率分裂的无线多接入信道中用户速率分配方法。首先计算码率分裂多接入通信系统的系统参数,包括分裂顺序和分裂参数两部分。通过合并二叉树,得到用户的分裂顺序。基于分裂顺序,多个用户的码率分裂化为一系列两用户码率分裂。依照分裂顺序,交替使用两类父节点的分裂公式,计算出所有用户的分裂系数和对应虚拟用户的干噪和。根据所得的分裂参数,在用户发送端调节编码速率,在接收端控制虚拟用户的逐次译码顺序,进而实现预设的速率分配策略。本方法可实现多接入信道容量区边界上的任意速率分配,最大限度的利用无线通信资源,不但降低了编码复杂度,而且无须用户间严格的同步,是一种分配无线通信资源简单有效的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信资源分配
,涉及一种利用码率分裂多接入技术实现多接入通信系统速率分配的方法,具体是一种计算码率分裂多接入系统参数的方法。
技术介绍
无线多接入信道模型适用于许多实际应用场景,例如移动蜂窝网络的上行链路。多接入信道中多个用户同时占有无线信道资源,而无线信道资源是十分珍贵的不可再生资源,这就使得合理有效的分配信道资源变得十分重要,甚至决定着整个网络的性能。现有的资源分配方法主要包括时分复用、频分复用和码分复用三种,这三种方法均属于正交分配方法。正交分配方法是一种次优的信道资源分配方法,没有充分利用无线信道资源,造成了无线信道资源的浪费。码率分裂多接入(RSMA)技术正是为了充分利用无线信道资源而产生的一种新技术。这种方法不但对系统同步要求低,而且可以降低编码开销,仅用单用户编码传输结合接收端的逐次译码技术就可以实现多接入信道容量区边界上任意的速率分配。逐次译码技术是现有的一种较成熟的多用户译码技术,被广泛的应用于干扰消除、中继传输等领域中。设接收端接收到N个用户的传送信号。首先将第1个用户的接收信号作为数据信息,其余的N-1个用户的信号作为干扰,译码出第1个用户的信息。对于第1个用户来说,其信道状况较差,传输速率低。然后,将第一个用户的译码信息作为第一个用户的发送信息从接收的信号中减去,将剩余的信号作为总的接收信号。进一步,将第2个用户的接收信号作为数据信息,其余的N-2个用户的信号作为干扰,译码出第2个用户的信息。按照这个方法重复操作,直至译出所有用户的信息。对于不同的逐次译码次序相当于对不同用户分配了不同质量的通信信道。通过调节对用户的逐次译码次序,可以实现对无线信道资源的分配。在N个用户的多接入传送中,码率分裂技术将至多N-1个用户各分裂为两个虚拟用户,剩余用户保持不变。对于被分裂的用户,其虚拟用户的功率分配由分裂系数决定。确定一组分裂系数和对至多2N-1个虚拟用户的逐次译码次序,就可以确定唯一的一组用户传送速率。在发送用户端,根据分裂系数将其功率分为两部分,分别进行编码传输。在接收端,按照所得的逐次译码次序对接收到的虚拟用户信息进行逐次译码。通过这种方法,就可以实现预设的用户速率分配。利用码率分裂技术实现多接入信道资源分配,首先要计算实现预设速率分配策略的码率分裂系统参数值,包括用户的分裂系数和对虚拟用户的逐次译码次序。然而,至今还没有一种实用的方法来计算码率分裂的系统参数,这就使得对码率分裂技术的研究一直停留在理论分析阶段。至码率分裂诞生之日起,该技术就被应用于各种理论分析场景,而在实际应用中只限于N=2的多用户码率分裂。对于用户数为N(N>2)的码率分裂多接入来说,没有可行的方法计算码率分裂的系统参数。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于码率分裂的无线多接入信道中用户速率分配方法,-->该方法可实现多接入信道容量边界上的速率分配,使得无线通信资源得到有效的利用。本专利技术提供的基于码率分裂的无线多接入信道中用户速率分配方法,包括计算码率分裂多接入系统参数和配置系统进行传送两个部分。计算码率分裂多接入系统参数又包括计算用户的分裂顺序和根据用户的分裂顺序计算分裂系数和虚拟用户的逐次译码次序两个部分。用户的分裂顺序可由合并二叉树计算出来。计算出用户的分裂顺序后,多用户码率分裂就化为一系列两用户码率分裂。计算两用户的码率分裂系统参数进一步可分为两种情况。按照分裂顺序,依需要交替的使用两种情况下两用户码率分裂参数的计算公式,就可以计算出多用户码率分裂多接入的系统参数。应用所得参数对码率分裂多接入系统进行配置,就可以实现多接入信道资源的预设分配。具体步骤如下:(1)计算实现预设速率分配的码率分裂多接入系统参数:a)计算用户的干噪和数组(Δ1,...,Δ|I|),其中,I={1,2,...,|I|本文档来自技高网
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【技术保护点】
基于码率分裂的无线多接入信道中用户速率分配方法,该方法包括以下步骤:(1)计算实现预设速率分配的码率分裂多接入系统参数:a)计算用户的干噪和数组(Δ1,…,Δ|I|),其中,I={1,2,…,|I|}为用户标号集合,|I|为用户数, ∀ i ∈ I , Δ i = P i ( 2 2 R i - 1 ) 为用户i的干噪和,Pi为用户i的发送功率,Ri为用户i预实现的速率,按照用户干噪和从小到大的顺序对用户排序并重新编号,使得Δ1≤…≤Δ|I|;b)寻找用户i和用户j,i,j∈I,满足Δj≤Δi<Δj+Pj,把用户i和用户j合并为一个超用户S,超用户S的功率为Ps=Pi+Pj,码率为Rs=Ri+Rj,其干噪和为 Δ s = P i + P j ( 2 2 ( R i + R j ) - 1 ) ; c)在用户集I中由超用户替代用户i和用户j,用户数减少1,用户集为I={1,2,…,|I|};d)重复a)、b)、c)三个步骤直至得到一系列不重叠的用户或超用户,对于i,j∈I,满足Δj+Pj≤Δi,记录上述合并过程,得到一系列合并二叉树;e)从合并二叉树的根节点出发,每次分裂对应于父节点分裂为两个子节点,直至合并二叉树的叶子节点,这个顺序即为所求的分裂顺序,父节点包括两类:一类包含两个不重叠的功率块,另一类包含一个完整的功率块;f)计算用户的分裂系数(ε1,ε2,…,ε|I|):对于包含两个不重叠功率块的父节点,满足 P s = P s 1 + P s 2 R s = R s 1 + R s 2 = 1 2 log ( 1 + P s 1 Δ s 1 ) + 1 2 log ( 1 + P s 2 Δ s 2 ) P s 2 + Δ s 2 < Δ s 1 式中,Ps1和Ps2分别为两功率块的功率值,Δs1和Δs2为两功率块对应的干噪和,Rs1和Rs2为两功率块的速率值,父节点分...

【技术特征摘要】
1.基于码率分裂的无线多接入信道中用户速率分配方法,该方法包括以下步骤:(1)计算实现预设速率分配的...

【专利技术属性】
技术研发人员:毛小矛仇佩亮
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:浙江;33

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