[发明专利]一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法

摘要

本发明公开了一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，所述方法包括如下步骤：S1基站对小区内所有的用户信道质量信息进行统计；S2基站根据D2D用户反馈的CQI等级，确定第一阶段传输速率；S3基站根据当前CQI等级，得到第二阶段可用作中继的N个ACK用户集合，根据干扰协调的资源分配方法得到干扰协调矩阵；S4该步骤通过对比不同CQI等级下的速率，记录最优配置方案及多播传输速率；S5基站判断是否达到迭代停止条件；S6基站根据记录的最优CQI等级下的最优蜂窝用户资源与中继组合(k,r)，执行两阶段协作多播传输。本发明通过协调两阶段多播传输速率，在提高多播服务质量的同时，充分利用资源分配策略对干扰进行管理，提高多播传输的速率。

主权项

1.一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、基站对小区内所有的用户信道质量信息进行统计；1.1)多播群组内的D2D用户将自身与基站的信道质量信息通过每个用户的专用信道，反馈CQI等级给基站，基站对所有多播D2D用户的CQI等级进行统计，记c_m∈{1,2,...,C}为第m个D2D用户的CQI等级，m∈M,M表示D2D用户的总数量；CQI的等级和所支持的MCS(调制与编码策略)有关系，对于一个给定的MCS值l，可达速率与频谱带宽以及对应的MCS的编码效率有关；1.2)基站对D2D用户之间、D2D用户与蜂窝用户之间的信道质量信息进行统计，并得到D2D用户之间的信道链路增益矩阵g_x,y＝A|h_x,y|²|d_x,y|^‑α其中x,y∈M且x≠y，以及D2D用户与蜂窝用户之间的距离矩阵d_i,k其中i∈M,k∈K，上述公式中h_x,y表示用户x与用户y之间的小尺度信道衰落，这里使用零均值、方差为1的圆周对称复高斯随机变量表示，也就是h_x,y～CN(0,1)，A为信道增益常数，d_x,y表示用户x与用户y之间的距离，α为路径损耗系数，K表示蜂窝用户总数量；S2、基站根据D2D用户反馈的CQI等级，首先选择一个最低的CQI等级，并对应相应的MCS等级选择一特定速率，作为第一阶段传输速率；S3、基站根据当前CQI等级，得到第二阶段可用作中继的N个ACK用户集合，以及未成功接收信息的J个NACK用户集合；同时，根据干扰协调的资源分配方法得到干扰协调矩阵；3.1)根据S2中确定一阶段传输速率R₁，统计可用作中继的N个ACK用户集合S_l＝{r∈M|c_r≥l′}，以及未成功接收信息的J个NACK用户集合其中r表示ACK用户，j表示NACK用户，其中r表示ACK用户，j表示NACK用户，c_r为中继r所对应的CQI等级，l'为当前第一阶段多播传输对应的CQI等级；3.2)基站使用干扰协调的资源分配方法，选择出最优的复用关系，并得到干扰协调矩阵X_j，资源分配方式是以距离为准则，为每个可用的NACK用户寻找距离其最远的蜂窝用户，作为复用对象，即其中干扰协调矩阵为一组1×J的矩阵，分别记录着J个NACK用户距离最远的蜂窝用户k；S4、根据S3得到的干扰协调矩阵以及S1中获取的各用户之间的链路增益，寻找其最优蜂窝用户资源与中继组合，并计算该最优速率值，此外，该步骤通过对比不同CQI等级下的速率，记录最优配置方案及多播传输速率；4.1)基站根据S1统计的信道质量信息和S3所得到的干扰协调矩阵X_j，首先由多播最差链路速率计算公式计算出干扰协调后的速率集合矩阵C_r，其中g_k,j＝A|h_k,j|²|d_k,j|^‑α，N₀为独立零均值加性高斯白噪声(AWGN)的方差，B为传输带宽，其中干扰信道增益g_k,j中的k与j的组合可由干扰协调矩阵X_j得到；信道增益常数A；4.2)根据最优中继选择方案，在所有中继r∈N中选择出最优中继，即作为最优传输中继，并记录最优中继时对应的蜂窝用户资源k^*，记录此时的最优多播传输组合(k^*,r^*)，并计算多播传输速率其中，j_w表示对应最优中继时信道质量最差的NACK用户；4.3)通过与每次迭代不同CQI等级算出的最优多播传输速率对比，选择最佳的多播方案，记录最优CQI等级，以及该等级下的最优蜂窝用户资源与中继配置组合(k^*,r^*)及其最优速率；S5、基站判断是否达到迭代停止条件，若达到迭代停止条件，则停止迭代，并转到S6，否则，由低到高选择下一个CQI等级作为第一阶段的多播传输等级并转到S3；S6、基站根据记录的最优CQI等级下的最优蜂窝用户资源与中继组合(k,r)，执行两阶段协作多播传输,其中，k∈K表示K个蜂窝用户中第k个蜂窝用户的频谱资源，r∈N表示N个ACK用户中第r个ACK用户作为中继；所述步骤S6的具体过程为根据上述过程得到可以使得多播系统速率最大的多播配置方案，基站选择最优CQI等级对应的多播速率执行第一阶段的多播，然后选择最优资源与中继对(k^*,r^*)执行第二阶段的重传任务。