[發明專利]協同正交頻分復用網絡中的資源分配方法

無效

• 申請號: 200910185428.7
• 申請日: 2009-11-09
• 公開（公告）號: CN101720128A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 蔡躍明;楊文東;胡均權;楊煒偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學;東南大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04L27/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅

技術領域

本發明涉及OFDM(正交頻分復用)協同通信技術，尤其涉及一種針對協同OFDM網 絡上行鏈路的兼顧性能和復雜度的協同正交頻分復用網絡中的資源分配(包括中繼選擇、 子載波配對和功率分配)方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

隨著對高速無線通信需求的急速增長，寬帶無線接入(Broadband?Wireless?Access， BWA)網絡較之有線DSL和T1網絡的市場份額越來越大。盡管無線接入網絡相較于有 線網絡具有更低的布設成本，但是它們也更容易受到無線信道頻率選擇性衰落和大尺度衰 落的影響。一方面，頻率選擇性衰落會造成符號間干擾；另一方面，大尺度衰落會使信號 的強度衰減到低于能正確譯碼的水平。

近年來，正交頻分復用(OFDM(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing))，作為 一種先進的物理層技術，通過將高速串行數據變成低速并行數據，能顯著消除頻率選擇性 衰落的影響，已受到很大的關注。當前，OFDM技術已成為現代無線通信領域最重要的 關鍵技術之一，并且基于OFDM技術的正交頻分多址(Orthogonal?Frequency?Division Multiple?Access，OFDMA)技術也已經成為移動WiMAX(IEEE?802.16e)及3GPP?LTE 下行鏈路的主流多址方案。為了進一步提高無線信道的容量，并克服大尺度衰落的影響， 人們提出了協同通信的概念。協同通信充分利用了無線信道的廣播特性，讓經歷獨立衰落 的用戶相互協同，構建虛擬的天線陣列，從而獲得空間分集，它可以在不增加發射功率的 情況下，顯著地擴大覆蓋范圍、改善QoS。協同通信作為一項很有潛力的技術，已經引 起了不同研究領域學者的廣泛關注。

當前，將OFDM技術和協同通信相結合已經成為一個新的研究熱點，人們把基于 OFDM的協同無線網絡稱為協同OFDM網絡。對于協同OFDM網絡而言，資源分配是一 個很重要的問題，這當中涉及中繼、子載波和功率等資源的分配問題。目前，已有不少學 者對協同OFDM網絡的資源分配進行了研究。例如，G.Li和H.Liu研究了多源、多中繼、 單目的OFDMA中繼網絡上行鏈路的資源分配問題，將具有公平性約束的源/中繼/子載波 分配問題建模為一個二進制的整數規劃問題，該問題可以轉化為一有向圖中的線性最優分 布問題，并使用圖論來解決；浙江大學的余官定等研究了總功率約束下的單源、單中繼、 單目的OFDM中繼系統中的子載波對/功率分配問題，他們首先分別針對再生和非再生兩 種中繼模式，提出中繼子載波對的等效信道增益；然后利用匈牙利算法進行中繼子載波對 選擇；最后在選擇出的中繼子載波對上利用注水算法進行功率分配，從而達到最大化傳輸 容量的目的；Y.Li等人針對兩跳OFDM中繼系統，在總功率約束下，聯合考慮了子載波 配對和功率分配，以最大化系統容量。

盡管目前已有不少關于協同OFDM網絡資源分配問題的研究，然而關于該問題的研 究還很不完善。一方面，現有的關于協同OFDM網絡資源分配問題的研究都只考慮了中 繼、子載波和功率三種資源當中的一種或兩種。據我們所知，目前尚沒有聯合考慮中繼選 擇、子載波配對和功率分配的研究見諸報道，這樣帶來的結果就是網絡中的資源沒有得到 合理的配置，因而網絡的潛力也就沒有得到充分挖掘。我們的研究表明，通過對這三個問 題的聯合考慮，可以顯著提高協同OFDM網絡的性能。需要指出的是，三個問題的聯合 考慮，并不是對單個問題的簡單組合，這主要是因為三種資源之間并不是完全割裂、互相 獨立的，它們之間是相互關聯、相互影響的。因此，對三個問題聯合考慮與原先的單個問 題或兩個問題相比，無論是從問題的建模來看，還是從問題的求解來看，都是截然不同的。

另一方面，現有的關于協同OFDM網絡中資源分配的研究大都是在理想信道狀態信 息的假設下進行的，沒有考慮如何獲得這些信道狀態信息，也沒有考慮資源分配過程中所 需的各種信息是如何反饋和交互的，因而都無法應用于實際系統。實際系統中，如何獲得 這些信息，以及如何反饋和交互這些信息并不是一個簡單的問題。在聯合考慮三個問題之 后，資源分配過程中所需交互的信息會更多，這一問題也將變得更為復雜，也就更需要進 行深入的考慮和研究。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術之缺陷，針對協同OFDM網絡上行鏈路，提供一種兼顧 性能和復雜度的協同正交頻分復用網絡中的資源分配方法。