一种基于速率约束的OFDMA中继系统的资源分配方法技术方案

本发明专利技术公开了OFDMA中继系统中一种基于速率约束的资源分配方法，其通过在建立优化资源分配模型时加入了用户间速率成比例约束条件，利用松弛用户速率比例约束条件确定各用户应至少分配到的子载波个数，然后为速率约束比最小的用户优先分配子载波，这样可使得本发明专利技术方法保证了用户间比例公平性；将剩余子载波根据信道增益最大分配给相应的用户，能够最大化系统总容量；在假定平均功率分配条件下，进行子载波分配和中继选择，然后在完成子载波分配和中继选择的基础上进行子载波上的优化功率分配，有效降低了计算复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信系统的一种资源分配方法，尤其是涉及一种基于速率约束的正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access, OFDMA)中继系统的资源分配方法。
技术介绍
正交频分多址接入(OrthogonalFrequency Division Multiple Access, 0FDMA)是基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)调制的一种无线接入方式，它将传输带宽划分成相互正交而且互不重叠的许多子载波集，将不同的子载波集分配给不同的用户实现多址。由于其具有传输速率高、资源分配灵活、能同时支持多个用户以及能对抗频率选择性衰落等优点，被认为是下一代宽带无线接入方式的关键技术。由于在传统的OFDMA蜂窝系统中引入中继可以扩大系统的覆盖范围，改善小区边缘用户的性能，提高频谱利用率以及能够提供高速传输能力，所以基于OFDMA中继系统的相关问题成为了近年来无线通信领域的研究热点。在OFDMA中继系统中合理有效的资源分配是系统优越性能的重要保证，而在大多数实际无线通信系统中，不同业务类型的用户对传输速率的需求往往是不同的，在资源分配时需要赋予用户不同的资源分配优先权，为此研究基于用户速率约束的资源分配问题具有实际的意义。
技术实现思路
本 专利技术所要解决的技术问题是提供一种OFDMA中继系统的资源分配方法，该方法在获得高系统容量的同时能够保证各用户速率约束需求。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种基于速率约束的OFDMA中继系统的资源分配方法，其特征在于包括以下步骤:①根据OFDMA中继系统中用户间速率成比例约束条件，建立优化资源分配模型:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于速率约束的OFDMA中继系统的资源分配方法，其特征在于包括以下步骤：①根据OFDMA中继系统中用户间速率成比例约束条件，建立优化资源分配模型：max[Σi=1M0Σn=1Nρi,nRi,n+Σk=1KΣj=M0+1M0+M1Σn=1Nδj,k,nRj,k,n]满足的约束条件：A1:ρi,n∈{0,1};δj,k,n∈{0,1}A2:Σi=1M0ρi,n+Σk=1KΣj=M0+1M0+M1δj,k,n=1A3:Σj=M0+1M0+M1Σk=1KΣn=1Nδj,k,npj,k,n≤PT1A4:Σn=1N(Σi=1M0ρi,nps,i,n+Σk=1KΣj=M0+1M0+Kδj,k,nps,M0+k,n)≤PT2A5:R1:R2:...Ri...:RM0+M1=γ1:γ2:...γi...:γM0+M1,其中，max()为取最大值函数，K表示OFDMA中继系统中的中继个数，K≥1，M0表示OFDMA中继系统中的直传用户个数，M0>1，M1表示OFDMA中继系统中的中继用户个数，M1>1，N表示OFDMA中继系统中的总子载波个数，N>1；表示在第一时隙中继用户总发送功率，表示在第二时隙直传用户和中继总发送功率；约束条件A1中的ρi,n表示子载波分配因子，其用于表征第n个子载波是否被第i个直传用户占用，ρi，n=0表征第n个子载波未被第i个直传用户占用，ρi,n=1表征第n个子载波被第i个直传用户占用，δj，k,n是子载波中继分配因子，其用于表征第n个子载波和第k个中继是否被第j个中继用户占用，δj，k,n=0表征第n个子载波和第k个中继未被第j个中继用户占用，δj，k,n=1表征第n个子载波和第k个中继被第j个中继用户占用；约束条件A2表示一个子载波最多只能被一个直传用户或者一个中继用户及相应的中继占用；约束条件A3用于表征在第一时隙中继用户总发送功率约束；约束条件A4表示在第二时隙直传用户和中继总发送功率约束；约束条件A5中Ri(i=1,2,...M0+M1)表示第i个用户的速率，γi(i=1,2,...M0+M1)表示用 户i的传输速率对应的比值，R1:R2:...Ri...:RM0+M1=γ1:γ2:...γi...:γM0+M1表示用户间速率成比例约束；Ri,n表示第i个直传用户在第n个子载波上的瞬时速率且Ri,n=log2(1+ps，i，nls，iHs，i，n)，ps，i，n表示第i个直传用户和基站这条通信链路在第n个子载波上的发送功率，ls,i表示第i个直传用户和基站这条通信链路上的路径损耗，Hs,i,n表示第i个直传用户和基站这条通信链路在第n个子载波上的信道增益；Rj，k,n表示第j个中继用户通过第k个中继在第n个子载波上的瞬时速率且Rj,k,n=12min{log2(1+pj,k,nlj,kHj,k,n),log2(1+ps,M0+k,nls,M0+kHs,M0+k,n)},min()为取最小值函数，pj，k,n表示第j个中继用户通过第k个中继在第n个子载波上的发送功率，lj,k表示第j个中继用户和第k个中继这条通信链路上的路径损耗，Hk,j，n表示第j个中继用户经过第k个中继在第n个子载波上的信道增益，表示第k个中继和基站在第n个子载波上的发送功率，第k个中继和基站这条通信链路上的路径损耗，第k个中继和基站这条通信链路在第n个子载波上的信道增益；②根据上述优化资源分配模型中的约束条件A5及OFDMA中继系统中中继用户向基站发送信息需要两个时隙，确定OFDMA中继系统中各用户应至少分配的子载波数：i≤M0M0+1≤i≤M0+M1，其中，在信息传输过程中，直接与基站进行通信的用户称之为直传用户，通过中继与基站通信的用户称之为中继用户，i≤M0表示用户i是直传用户，M0+1≤i≤M0+M1表示用户i是中继用户；③在假定平均功率分配条件下，为速率约束比Ri/γi最小的用户优先分配子载波，使各用户分配到步骤②中确定的子载波个数，然后将剩余子载波分配给其对应信道增益最大的用户，以最大化系统总容量；④根据步骤③中各个...

【技术特征摘要】
1.一种基于速率约束的OFDMA中继系统的资源分配方法，其特征在于包括以下步骤: ①根据OFDMA中继系统中用户间速率成比例约束条件，建立优化资源分配模型:2.根据权利要求1所述的一种基于速率约束的OFDMA中继系统的资源分配方法，其特征在于所述的步骤③中在假定平均功率分配条件下，为速率约束比Ri/ Y i最小的用户优先分配子载波，使各用户分配到步骤②中确定的子载波个数，然后将剩余子载波分配给其对应信道增益最大的用户的具体过程: ③-1、初始化:令子载波集合为Qn，直传用户集合为，中继用户集合为Gm1，中继集合为Qk ;其中，N表示OFDMA中继系统中子载波个数，Mtl表示OFDMA中继系统中的直传用户个数，M1表示OFDMA中继系统中的中继用户个数，K表示OFDMA中继系统中的中继个数，A1表示OFDMA中继系统中第一时隙中继用户发送总功率，&表示OFDMA中继系统中第二时隙中继以及直传用户的发送总功率； ③-2、为速率约束比Ri/Yi最小的用户优先分配子载波，其具体步骤如下:al、首先找出速率约束比最小的用户，假设速率约束比最小的用户为第i个用户，则有i = argmin (Ri/ Yi),其中arg()为取参数函数，min()为取最小值函数，i = arg min (Ri/ Y )表示找出速率约束比最小的用户，为第i个用户，则表明第i个用户为直传用户，执行步骤a2，否则，表明第i个用户为中继用户，执行步骤a3 ;a2:为直传用户分配信道增益最大的子载波:假设第i个直传用户对应的信道增益最大的子载波为第<个子载波，则有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李有明，赵翠茹，汪照，朱星，王炯滔，金明，王刚，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：