中继网络的资源分配方法和基站组成比例

本发明专利技术提供中继网络的资源分配方法和基站，中继网络的资源分配方法包括：设置虚拟用户，所述虚拟用户包括基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户；构造图论模型，包括：位于第一列的子载波、位于第二列的虚拟用户、位于第三列的实际用户和位于第四列的虚拟目的节点，所设置的基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户分别与实际用户对应；根据保证用户最小速率限制时的系统容量最大化的约束条件，设置弧的容量及费用，包括：子载波到虚拟用户的弧、虚拟用户到实际用户的弧和实际用户到虚拟目的节点的弧的容量及费用；利用图论模型和所设置的弧的容量及费用，为中继网络分配资源。该技术方案通过构造图论模型，对中继网络的资源进行最优分配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别涉及中继网络的资源分配方法和基站。
技术介绍
中继网络是在BS(Basic Station，基站)与MS(Mobile Station，移动台)之间增加RS(Relay Station，中继站)，具有延伸网络覆盖范围、克服多径损耗和增加系统容量等特点。OFDMA(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing Access，正交频分多址)是宽带传输中有效的传输和调制方式，能有效的减少由于频率选择性衰落所造成的符号间干扰，并且能达到高的频谱利用率。中继网络的资源分配与OFDMA相结合，形成中继OFDMA网络。 现有技术提供一种适用于中继OFDMA网络的图论模型，如图1所示，其中，S表示虚拟的子载波节点，S1到SN表示子载波，S11到S1N表示将用户1扩展成N个节点，相应的SM1到SMN表示将用户M扩展成N个节点，r11到r1N表示将第一个中继站扩展成N个节点，rK1到rKN表示将第K个中继站扩展成N个节点，rr1到rrK表示K个中继站，r为虚拟目标节点。 该图论模型以系统容量最大化为优化目标，考虑了RS使用的公平性，即每个RS使用的子载波数不能超过一个上限，假定用户数为M，系统子载波数为N，RS数为K，每个RS的子载波数使用上限l＝N/K。 在对现有技术的研究和实践过程中，专利技术人发现现有技术存在以下问题 现有技术所提供的图论模型考虑了RS使用的公平性，没有考虑用户的QoS(Quality of Service)要求，利用该图论模型进行资源分配后可能导致有用户没有分配到资源。
技术实现思路
本专利技术实施例是提供一种中继网络的资源分配方法及基站，通过构造相对应的图论模型，对中继网络的资源进行最优分配。 有鉴于此，本专利技术实施例提供 一种中继网络的资源分配方法，包括 设置虚拟用户，所述虚拟用户包括基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户； 构造图论模型，所述图论模型包括位于第一列的子载波、位于第二列的所设置的虚拟用户、位于第三列的实际用户和位于第四列的虚拟目的节点，其中，所设置的基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户分别与实际用户对应； 根据保证用户最小速率限制时的系统容量最大化的约束条件，设置弧的容量及费用，所述弧的容量及费用包括子载波到虚拟用户的弧的容量及费用、虚拟用户到实际用户的弧的容量及费用和实际用户到虚拟目的节点的弧的容量及费用； 利用所述图论模型和所设置的弧的容量及费用，为中继网络分配资源。 一种基站，包括 虚拟用户设置单元，用于设置虚拟用户，所述虚拟用户包括基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户； 图论模型构造单元，用于构造图论模型，所述图论模型包括位于第一列的子载波、位于第二列的所设置的虚拟用户、位于第三列的实际用户和位于第四列的虚拟目的节点，其中，所设置的基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户分别与实际用户对应； 弧的容量及费用设置单元，用于根据保证用户最小速率限制时的系统容量最大化的约束条件，设置弧的容量及费用，所述弧的容量及费用包括子载波到虚拟用户的弧的容量及费用、虚拟用户到实际用户的弧的容量及费用和实际用户到虚拟目的节点的弧的容量及费用； 资源分配单元，用于利用所述图论模型和所设置的弧的容量及费用，为中继网络分配资源。 上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果 本专利技术实施例所构造的图论模型包括位于第一列的子载波、位于第二列的虚拟用户、位于第三列的实际用户和位于第四列的虚拟目的节点，所设置的基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户分别与实际用户对应；再根据系统容量最大化的约束条件，分别设置子载波到虚拟用户的弧、虚拟用户到实际用户的弧、实际用户到虚拟目的节点的弧的容量及费用，使基站能利用图论模型和设置的各弧的容量及费用，为中继网络分配资源。由于考虑了系统容量最大化的约束条件，即保证了用户最小速率限制，所以利用本专利技术实施例所提供的图论模型进行资源分配后能够使每个用户都得到资源。 附图说明 图1是现有技术提供的图论模型图； 图2为本专利技术实施例提供的2跳中继系统结构图； 图3为本专利技术实施例一提供的图论模型结构图； 图4为本专利技术实施例一提供的系统容量最优化的问题转化到图论的方法流程图； 图5为本专利技术实施例一提供的资源分配过程的方法流程图； 图6为本专利技术实施例一提供的仿真系统模型结构图； 图7为本专利技术实施例提供的与遍历算法的比较示意图； 图8为本专利技术实施例提供的频谱效率随发送SNR的变化曲线图； 图9为本专利技术实施例提供的频谱效率随用户数目的变化曲线图； 图10为本专利技术实施例提供的频谱效率随用户所需的最小子载波数目的变化曲线图； 图11为本专利技术实施例提供的频谱效率随用户数目的变化曲线图； 图12为本专利技术实施例二提供的基站设备结构图。 具体实施例方式 本专利技术实施例提供一种中继网络的资源分配方法，该方法包括设置虚拟用户，所述虚拟用户包括基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户；构造图论模型，所述图论模型包括位于第一列的子载波、位于第二列的所设置的虚拟用户、位于第三列的实际用户和位于第四列的虚拟目的节点，其中，所设置的基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户分别与实际用户对应；根据保证用户最小速率限制时的系统容量最大化的约束条件，设置弧的容量及费用，所述弧的容量及费用包括子载波到虚拟用户的弧的容量及费用、虚拟用户到实际用户的弧的容量及费用和实际用户到虚拟目的节点的弧的容量及费用；利用所述图论模型和所设置的弧的容量及费用，为中继网络分配资源。使用本专利技术实施例提供的技术方案，通过构造相对应的图论模型，对中继网络的资源进行最优分配。 对于2跳中继系统，如图2所示，中继网络的资源分配需要解决两个问题，1)、用户和RS如何配对，即用户选择哪些RS进行中继传输；2)、为配好对的用户和RS如何分配子载波。假定一个2跳端到端路径的第一跳(BS-RS)链路和第二跳(RS-MS)链路占用相同的子载波。为了使后续实施例清楚明白，定义如下符号 M表示用户集合，M＝{1，2，3......，m}； N表示子载波集合，N＝{1，2，3......，n}； K表示OFDM收发机集合，K＝{1，2，3......，k}；其中，K＝1，代表基站BS，K＝2，3......，k，代表中继站RS； ρk，mn表示子载波n是否被通过收发机k的用户m占用的标识，如果被占用，则为1，否则为0； pk，mn表示通过收发机k的用户m在子载波n上的发送功率； hk，mn和ck，mn分别表示直传路径(BS和用户直接连接，K＝1)在子载波n上的信道增益和数据数率。 hk，mn，1和hk，mn，2分别表示通过RS(K＝2，3......，k)的用户在子载波n上的第一跳和第二跳的信道增益。 ck，mn，1和ck，mn，2分别表示通过RS(K＝2，3......，k)的用户在子载波n上的第一跳和第二跳的数据速率。 那么，选择通过收发机k的用户m在子载波n上的端到端的速率rk，mn为 其中，其中B为系统带宽，N0为高斯白噪声谱密度。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中继网络的资源分配方法，其特征在于，包括：　设置虚拟用户，所述虚拟用户包括基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户；　构造图论模型，所述图论模型包括：位于第一列的子载波、位于第二列的所设置的虚拟用户、位于第三列的实际用户和位 于第四列的虚拟目的节点，其中，所设置的基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户分别与实际用户对应；　根据保证用户最小速率限制时的系统容量最大化的约束条件，设置弧的容量及费用，所述弧的容量及费用包括：子载波到虚拟用户的弧的容量及费用、虚 拟用户到实际用户的弧的容量及费用和实际用户到虚拟目的节点的弧的容量及费用；　利用所述图论模型和所设置的弧的容量及费用，为中继网络分配资源。

【技术特征摘要】
1、一种中继网络的资源分配方法，其特征在于，包括设置虚拟用户，所述虚拟用户包括基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户；构造图论模型，所述图论模型包括位于第一列的子载波、位于第二列的所设置的虚拟用户、位于第三列的实际用户和位于第四列的虚拟目的节点，其中，所设置的基站服务的虚拟用户和中继站服务的虚拟用户分别与实际用户对应；根据保证用户最小速率限制时的系统容量最大化的约束条件，设置弧的容量及费用，所述弧的容量及费用包括子载波到虚拟用户的弧的容量及费用、虚拟用户到实际用户的弧的容量及费用和实际用户到虚拟目的节点的弧的容量及费用；利用所述图论模型和所设置的弧的容量及费用，为中继网络分配资源。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据保证用户最小速率限制时的系统容量最大化的约束条件，设置子载波到虚拟用户的弧的容量及费用具体为根据所述约束条件中的一个子载波只能被一个用户的一条路径所占用，设定子载波到虚拟用户的弧的容量为，费用为在所述子载波上所述虚拟用户所对应的实际用户到基站的速率的负值。3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设置虚拟用户到实际用户的弧的容量及费用具体为设定虚拟用户到实际用户的弧的容量为，费用为0；所述Lm是预设的用户m能使用的最高子载波数。4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设置实际用户到虚拟目的节点的弧的容量及费用具体为根据所述约束条件中的每个用户需要的最低子载波数目，设定实际用户到虚拟目的节点的弧的容量为[lm，Lm]，费用为0；所述lm是用户m能使用的最低子载波数。5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Lm小于或等于所述中继网络的子载波数。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩静，吕旌阳，梁童，张洁涛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]