一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105792370A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610118292.8(22)申请日2016.03.02(71)申请人南京邮电大学地址210003江苏省南京市新模范马路66号(72)发明人朱琦梁轩伟(74)专利代理机构江苏爱信律师事务所32241代理人唐小红(51)Int.Cl.H04W72/04(2009.01)权利要求书1页说明书10页附图2页(54)发明名称一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法(57)摘要本发明公开了一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法，在该双向中继OFDM系统中，允许所有中继转发同一子载波对，以提高系统的分集增益，以此为基础，提出了一种以最大化系统容量为目标的功率分配与子载波配对的联合方法。为了简化优化问题的计算复杂度，提出了一种新的基于柯西不等式与二分法的功率分配方法，优先分配固定子载波对内部的功率，将该优化模型转化为典型的二维优化问题，再通过匈牙利算法与次梯度算法进行求解。本发明提出的资源分配联合算法在系统容量性能上优于传统的最优中继选择算法与无空间分集增益的算法。CN105792370ACN105792370A权利要求书1/1页1.一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法，该方法包括以下步骤：1)获取瞬时信道信息：所有工作节点获取源节点与中继节点之间的所有信道的瞬时信道信息，定义SP(i,j)表示中继在第一个时隙内用第i个子载波接收信号，第二个时隙内用第j个子载波转发信号，那么获取到的瞬时信道信息包括源节点S1到中继Rk在子载波对SP(i,j)上的瞬时信道增益源节点S2到中继Rk在子载波对SP(i,j)上的瞬时信道增益以及系统中的高斯白噪声功率N0，选取对偶变量λn的初始值λ0；2)定义子载波对SP(i,j)的等效信道增益其中K表示系统中所有中继节点的个数，αi,j表示当前子载波对SP(i,j)上源节点所用功率占中功率的比值，应用二分法在区间(0,0.5)上计算出使ωi,j取得最大值时的最优解αi,j，从而获得最优的ωi,j值；3)根据当前的对偶变量λn，计算出子载波对SP(i,j)在两个时隙消耗的总功率+其中[x]＝max(0,x)，定义子载波配对决策矩阵L＝{Li,j}与s＝{si,j}，根据Pi.j计算出Li,j＝log2(1+ωi,jPi.j)-λnPi.j的值，再通过匈牙利算法计算矩阵s，使从L中每一行每一列取出一个元素的和最大，其中若第i个子载波与第j个子载波相匹配，则si,j＝1，若第i个子载波不和第j个子载波相匹配，则si,j＝0；4)用已经算出来各个值更新λ，取其中stn是与n相关的变量，用来控制每次迭代的步长；5)比较λn+1与λn的值，如果|λn+1-λn|的值小于一个固定的常数，说明此次迭代算出的各个值为最优解，SP(i,j)在两个时隙消耗的总功率Pi.j确定，同时最优决策矩阵s也被确定，子载波配对完成，转到步骤(6)，否则用λn+1代替λn，转入步骤(3)；6)根据本次迭代获得的决策矩阵s＝{si,j}与Pi,j，αi,j的值计算出si,j＝1时，在子载波SP(i,j)对上，两个源节点的信号发送功率所有中继节点的总发射功率7)根据公式计算出各个中继节点的功率分配，其中表示第k个中继所使用的功率，各个中继功率分配系数；8)将资源分配信息通过广播信道广播给两个源节点与所有中继节点。2CN105792370A说明书1/10页一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法技术领域[0001]本发明公开了一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法，属于无线通信的技术领域。背景技术[0002]无线网络存在很多有线网络中没有的新问题，如信号的快慢衰落问题、信号的多径传播问题以及移动通信的问题，这些问题都造成了无线信道的带宽比较有限，制约了通信质量和信息的传输速率。然而，无线通信网络具有非常多的用户，不同用户拥有不同的丰富的业务需求，这些都要求较好的通信质量与较高的信息传输速率。因此，目前的无线通信技术需要寻求不断的创新与改变来满足用户日益增长的业务需求。传统的无线通信技术采用端到端信号直传的方式，在理论上已经达到了信道的香农极限，想要进一步提升系统的信道容量，需要研究新的技术与方法。和有线通信相比，无线网络中的信道具有开放性以及广播特性，围绕这两个特点进行创新，充分利用不同通信节点之间的协作特性与分集特性，就产生了协同通信技术。[0003]协作通信作为一种新的通信技术，与传统的无线网络相比，它具有如下的优势：通过各个节点的协作，为系统带来额外的分集增益，进一步提升系统的容量，降低系统的中断概率；统一有效的分配系统资源，提高资源利用效率，节约总传输功率