[发明专利]一种OFDMA中继系统的资源分配方法

摘要

本发明公开了一种OFDMA中继系统的资源分配方法，包括以下处理步骤：(1)计算得到每个用户可分配的子载波数以及初始未被分配的子载波数；（2）把子载波和相应的中继分配给每个用户；首先给每个用户分配足可分配的子载波数，然后将初始未被分配的子载波数进行分配；（3）根据步骤（2）中各个直传用户分配到的子载波、经过各个中继传输的子载波和总发送功率核定的条件下，利用拉格朗日乘数法，得到每个子载波上分配到的功率值；这种方法满足了各个用户的速率要求，避免了无线通信中的远近效应，能很好的适应无线通信环境的快速变化，降低了计算的复杂度，同时有效的提高了系统资源利用率。

主权项

1.一种OFDMA中继系统的资源分配方法，其特征在于包括以下具体处理步骤：(1)获得OFDMA中继系统的每个用户的可分配的子载波数和初始未被分配的子载波数：根据比例速率约束OFDMA中继系统的中继用户通过中继从基站获得子载波需要两个时隙和OFDMA中继系统的子载波总数N，求得每个用户的可分配的子载波数为以及初始未被分配的子载波数N^*，其中，M₁为OFDMA中继系统的直传用户总数，M为OFDMA中继系统的用户总数，R_m′为第m，m∈[1，M]个用户的业务需要的传输速率，θ_m为R_m′对应的比值，i∈[1，M₁]，N_i′为第i个直传用户的可分配的子载波数，j∈[M₁+1，M]，N_j′为第j个中继用户的可分配的子载波数，为取下整；(2)将子载波及其相应的中继分配给各个用户：(a)先给每个直传用户分配一个最优子载波；第i个直传用户获得的最优子载波为第i个直传用户按平均功率法获得的理论传输速率为R_i，其中，arg()为取参数函数，max()为取最大值函数，Ω_N为OFDMA中继系统中的所有的子载波的集合，H_S，i，n为第i个直传用户通过直传链路S-i从基站S获得的第n个子载波上的信道增益，B为OFDMA中继系统可用带宽，p为OFDMA中继系统分给每个子载波上的平均功率，P_T为OFDMA中继系统的总发送功率；(b)接着给每个中继用户分配一个最优子载波和传输该最优子载波的相应中继；第j个中继用户获得的最优子载波和传输该最优子载波的相应中继对为第j个中继用户按平均功率法获得的理论传输速率为R_j，其中，Ω_K为OFDMA中继系统中的所有中继的集合，为第j个中继用户经过接入链路k-j从中继k获得第n个子载波的等效接收信噪比，根据用户速率最大化要求需要满足的条件获得，为中继k通过中继链路S-k从基站S获得的第n个子载波上的功率，为中继k通过中继链路S-k从基站S获取的子载波n上的信道增益，p_k，jn为第j个中继用户通过接入链路k-j从中继k获得的第n个子载波上的功率，H_k，j，n为中继用户j通过接入链路k-j从中继k获得的第n个子载波上的信道增益；(c)然后给每个用户分配足可分配的子载波数；具体为：根据条件给第m，m∈[1，M]个用户分配子载波及其相应的中继，若第m，m∈[1，M]个用户为直传用户，则给该直传用户分配一个最优子载波nm*，用户m的传输速率为若第m，m∈[1，M]个用户为中继用户，则给该中继用户分配一个最优子载波和传输该最优子载波的相应中继对(nm*′,k*′)=argmaxn∈ΩN,k∈ΩKHk,m,nequ,]]>用户m的传输速率为Rm=Rm+B2Nlog2(1+pHS,M1+k*′,nm*′);]]>其中，Ω_M为OFDMA中继系统中的所有用户的集合，min()为取最小值函数，R_m，m∈[1，M]为第m个用户按平均功率法获得的理论传输速率；(d)再接着将初始未被分配的子载波进行分配；将初始未被分配的子载波n′分配给直传用户中的最优用户i^*，一个直传用户只能获取一次分配，如果初始未被分配的子载波分配完毕，则子载波分配结束；否则将剩余的初始未被分配的子载波n″及传输子载波n″的相应中继k^*分配给中继用户中的最优用户j^*，一个中继用户只能获取一次分配，直到分配结束；其中，为OFDMA中继系统中的所有直传用户的集合，为OFDMA中继系统中的所有中继用户的集合；(3)根据步骤(2)中各个直传用户实际获得的子载波、实际通过各个中继传输的子载波和OFDMA中继系统的总发送功率P_T核定的条件，利用拉格朗日乘数法，获得每个子载波上的功率分配值为pS,1,1=(PT-Σm′=1M1+K(Nm′bm′+Vm′))/Σm′=1M1+KNm′am′pS,m′,n=am′pS,1,1+bm′+HS,m′,n-HS,m′,1HS,m′,nHS,m′,1,]]>m′∈[1，M₁+K]；其中，N_m′，m′∈[1，M₁]为第m′个直传用户接实际获到的子载波数，N_m′，m′∈[M₁+1，M₁+K]为实际通过第m′-M个中继传输的子载波数，Wm′=Σn∈Dm′log2HS,m′,n,]]>Vm′=Σn∈Dm′HS,m′,n-HS,m′,1HS,m′,nHS,m′,1,]]>am′=2Nm′W1-N1Wm′Nm′N1,]]>bm′=am′HS,1,1-1HS,m′,1.]]>