[發(fā)明專利]一種基于速率約束的OFDMA中繼系統(tǒng)的資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210539586.X
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103179070A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 李有明;趙翠茹;汪照;朱星;王炯滔;金明;王剛
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04W72/04
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

1.一種基于速率約束的OFDMA中繼系統(tǒng)的資源分配方法，其特征在于包括以下步驟：

①根據OFDMA中繼系統(tǒng)中用戶間速率成比例約束條件，建立優(yōu)化資源分配模型：

max[Σi=1M0Σn=1Nρi,nRi,n+Σk=1KΣj=M0+1M0+M1Σn=1Nδj,k,nRj,k,n]]]>

滿足的約束條件：

A1:ρi,n∈{0,1};δj,k,n∈{0,1}A2:Σi=1M0ρi,n+Σk=1KΣj=M0+1M0+M1δj,k,n=1A3:Σj=M0+1M0+M1Σk=1KΣn=1Nδj,k,npj,k,n≤PT1A4:Σn=1N(Σi=1M0ρi,nps,i,n+Σk=1KΣj=M0+1M0+Kδj,k,nps,M0+k,n)≤PT2A5:R1:R2:...Ri...:RM0+M1=γ1:γ2:...γi...:γM0+M1,]]>其中，max()為取最大值函數，K表示OFDMA中繼系統(tǒng)中的中繼個數，K≥1，M₀表示OFDMA中繼系統(tǒng)中的直傳用戶個數，M₀>1，M₁表示OFDMA中繼系統(tǒng)中的中繼用戶個數，M₁>1，N表示OFDMA中繼系統(tǒng)中的總子載波個數，N>1；表示在第一時隙中繼用戶總發(fā)送功率，表示在第二時隙直傳用戶和中繼總發(fā)送功率；約束條件A1中的ρ_i,n表示子載波分配因子，其用于表征第n個子載波是否被第i個直傳用戶占用，ρ_i，n=0表征第n個子載波未被第i個直傳用戶占用，ρ_i,n=1表征第n個子載波被第i個直傳用戶占用，δ_j，k,n是子載波中繼分配因子，其用于表征第n個子載波和第k個中繼是否被第j個中繼用戶占用，δ_j，k,n=0表征第n個子載波和第k個中繼未被第j個中繼用戶占用，δ_j，k,n=1表征第n個子載波和第k個中繼被第j個中繼用戶占用；約束條件A2表示一個子載波最多只能被一個直傳用戶或者一個中繼用戶及相應的中繼占用；約束條件A3用于表征在第一時隙中繼用戶總發(fā)送功率約束；約束條件A4表示在第二時隙直傳用戶和中繼總發(fā)送功率約束；約束條件A5中R_i(i=1,2,...M₀+M₁)表示第i個用戶的速率，γ_i(i=1,2,...M₀+M₁)表示用戶i的傳輸速率對應的比值，R1:R2:...Ri...:RM0+M1=γ1:γ2:...γi...:γM0+M1]]>表示用戶間速率成比例約束；R_i,n表示第i個直傳用戶在第n個子載波上的瞬時速率且R_i,n=log₂(1+p_s，i，nl_s，iH_s，i，n)，p_s，i，n表示第i個直傳用戶和基站這條通信鏈路在第n個子載波上的發(fā)送功率，l_s,i表示第i個直傳用戶和基站這條通信鏈路上的路徑損耗，H_s,i,n表示第i個直傳用戶和基站這條通信鏈路在第n個子載波上的信道增益；R_j，k,n表示第j個中繼用戶通過第k個中繼在第n個子載波上的瞬時速率且Rj,k,n=12min{log2(1+pj,k,nlj,kHj,k,n),log2(1+ps,M0+k,nls,M0+kHs,M0+k,n)},]]>min()為取最小值函數，p_j，k,n表示第j個中繼用戶通過第k個中繼在第n個子載波上的發(fā)送功率，l_j,k表示第j個中繼用戶和第k個中繼這條通信鏈路上的路徑損耗，H_k,j，n表示第j個中繼用戶經過第k個中繼在第n個子載波上的信道增益，表示第k個中繼和基站在第n個子載波上的發(fā)送功率，第k個中繼和基站這條通信鏈路上的路徑損耗，第k個中繼和基站這條通信鏈路在第n個子載波上的信道增益；

②根據上述優(yōu)化資源分配模型中的約束條件A5及OFDMA中繼系統(tǒng)中中繼用戶向基站發(fā)送信息需要兩個時隙，確定OFDMA中繼系統(tǒng)中各用戶應至少分配的子載波數：i≤M₀M₀+1≤i≤M₀+M₁，其中，在信息傳輸過程中，直接與基站進行通信的用戶稱之為直傳用戶，通過中繼與基站通信的用戶稱之為中繼用戶，i≤M₀表示用戶i是直傳用戶，M₀+1≤i≤M₀+M₁表示用戶i是中繼用戶；

③在假定平均功率分配條件下，為速率約束比R_i/γ_i最小的用戶優(yōu)先分配子載波，使各用戶分配到步驟②中確定的子載波個數，然后將剩余子載波分配給其對應信道增益最大的用戶，以最大化系統(tǒng)總容量；

④根據步驟③中各個用戶實際分配到的子載波個數以及第二時隙發(fā)送總功率約束，利用拉格朗日算法進行子載波上的優(yōu)化功率分配。