[發(fā)明專利]一種多小區(qū)中繼OFDMA系統(tǒng)中分布式資源分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310146746.9
• 申請(qǐng)日: 2013-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN103220114A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱琦;呂林輸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L5/00
• 分類號(hào): H04L5/00;H04W16/14
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 唐小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于基于中繼的多小區(qū)OFDMA蜂窩網(wǎng)絡(luò)的物理層資源分配技術(shù)，屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，人們迫切需要更加高效的無線技術(shù)，于是正交頻分復(fù)用（OFDM）和無線中繼技術(shù)雙雙走進(jìn)了人們的視線。OFDM技術(shù)因高效的頻譜利用率而著稱，中繼技術(shù)則可以較好地解決邊遠(yuǎn)小區(qū)的覆蓋問題，這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合作為下一代移動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)而被人們賦予很大的期望。

一般認(rèn)為在單個(gè)小區(qū)內(nèi)只要合理的分配好子載波，理論上就可以避免用戶間的干擾。但是在多個(gè)小區(qū)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)里，小區(qū)之間必然存在干擾，進(jìn)行無線資源管理不僅要關(guān)注本小區(qū)的情況，更多的要實(shí)現(xiàn)小區(qū)間的協(xié)作，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最優(yōu)。

目前研究協(xié)作OFDM的技術(shù)大部分都還是針對(duì)單小區(qū)場(chǎng)景，它們忽略來自其他小區(qū)的基站或者是中繼站的同頻干擾，單純的追求本小區(qū)的容量最大化。隨著現(xiàn)有蜂窩系統(tǒng)的容量趨向飽和，為增加容量，采用增加小區(qū)數(shù)量，減小小區(qū)的半徑并采用全頻率復(fù)用的方式必然是下一代網(wǎng)絡(luò)的選擇，那么來自相鄰小區(qū)的同頻干擾就不再是一個(gè)可以忽略的因素。孤立地對(duì)每個(gè)小區(qū)進(jìn)行局部優(yōu)化，很難使系統(tǒng)達(dá)到整體最優(yōu)，這就需要小區(qū)間的交互與協(xié)作。

《電子與信息學(xué)報(bào)》2012年4月，第34卷第4期，公開了東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院陳瑾平等人提出的一種《多小區(qū)OFDMA解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信系統(tǒng)的分布式資源分配算法》，該算法分成兩步：首先給予較低的信道反饋系統(tǒng)開銷，分配子載波以滿足用戶的QoS要求；然后，將功率控制問題進(jìn)一步簡化并分解為多個(gè)凸優(yōu)化的子問題，由橢球算法求得最優(yōu)解。該算法在如下三個(gè)方面仍有進(jìn)一步優(yōu)化的空間：

（1）該文獻(xiàn)沒有將小區(qū)間的時(shí)隙順序納入優(yōu)化范圍。

在多小區(qū)場(chǎng)景下，小區(qū)之間的時(shí)隙順序也是一種資源，合理的利用可以進(jìn)一步提升性能。在該文獻(xiàn)中，作者采用了同步的時(shí)隙順序，即在時(shí)隙1，所有的基站發(fā)射信號(hào)，在時(shí)隙2，所有的中繼發(fā)射信號(hào)。這樣在小區(qū)的邊緣很有可能發(fā)生類似共振的現(xiàn)象，成為系統(tǒng)的瓶頸。

例如，假設(shè)在小區(qū)A的邊緣有用戶M，小區(qū)B與小區(qū)A相鄰。在時(shí)隙1，基站A和B都發(fā)送信號(hào)，基站B距離A小區(qū)的中繼較遠(yuǎn)，所以A小區(qū)的中繼受到的干擾較??；在時(shí)隙2，用戶M距離兩邊的中繼都很近，會(huì)受到B小區(qū)很強(qiáng)的干擾，從而使整條鏈路的性能下降。

如果相鄰小區(qū)采用交錯(cuò)時(shí)隙順序，即在時(shí)隙1，A小區(qū)基站和B小區(qū)中繼發(fā)射信號(hào)，這時(shí)用戶M不接收信號(hào)，所以B小區(qū)中繼不對(duì)M造成干擾；在時(shí)隙2，A小區(qū)中繼和B小區(qū)基站發(fā)射信號(hào)，用戶M這時(shí)接收信號(hào)，但B小區(qū)基站距離M較遠(yuǎn)，則可以顯著地減輕小區(qū)邊緣的干擾。

（2）該文獻(xiàn)中的子載波分配采用的是靜態(tài)分配策略，自由度受到了限制，表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

首先表現(xiàn)在約束條件（9）上，即：

其中，分別是直傳用戶和中繼用戶集合的勢(shì)，N為子載波數(shù)目。{n：r(n)=m}表示鏈路終端為直傳用戶m的第1時(shí)隙子載波集合。分別表示第2時(shí)隙子載波n～所在鏈路的源端為中繼k，終端為中繼用戶m，所以表示分配給中繼k至中繼用戶m鏈路的第2時(shí)隙子載波集合。

算法簡單地“給每個(gè)用戶分配盡可能相等的子載波”，這樣人為地限制了子載波分配的靈活性，自適應(yīng)分配應(yīng)該是一個(gè)自我調(diào)節(jié)、用戶之間互相博弈的過程，只要保證系統(tǒng)總體性能最優(yōu)即可，不應(yīng)限制每個(gè)用戶分配的子載波的數(shù)目；

其次，在具體進(jìn)行子載波分配時(shí)，用平均功率模型進(jìn)行當(dāng)前鏈路容量的估計(jì)，不夠精確。式（11）是直傳用戶反饋第1時(shí)隙的鏈路信干噪比：