[發(fā)明專利]MIMO-OFDMA無(wú)線中繼系統(tǒng)的分布式資源分配方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310182395.7
• 申請(qǐng)日: 2013-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103220116A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉暢;王江舟;王向陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L5/00
• 分類號(hào): H04L5/00
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 齊旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及MIMO-OFDMA無(wú)線中繼系統(tǒng)的分布式的資源分配方法。

背景技術(shù)

MIMO多天線技術(shù)將原本帶來(lái)干擾的多徑效應(yīng)轉(zhuǎn)弊為利，不僅能夠獲得空間復(fù)用增益，進(jìn)而提高信道容量，還能獲得空間分集增益，進(jìn)而提高信道的可靠性，但其對(duì)于頻率選擇性衰落無(wú)能為力。OFDMA技術(shù)不僅能夠利用頻譜的正交性提高頻譜利用率，還能夠帶來(lái)多用戶分集增益，并有效對(duì)抗頻率選擇性衰落、小區(qū)干擾以及符號(hào)干擾。另外，LTE-A標(biāo)準(zhǔn)已明確采用無(wú)線中繼技術(shù)，以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、降低設(shè)備功耗、提高系統(tǒng)容量，并能夠平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。由于可以聯(lián)合空間資源與頻率資源帶來(lái)的性能增益，并通過(guò)中繼技術(shù)進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能，基于MIMO多天線與OFDMA多址技術(shù)（可簡(jiǎn)稱為MIMO-OFDMA）的無(wú)線中繼系統(tǒng)成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，尤其是基于該類系統(tǒng)的資源分配問(wèn)題。

隨著用戶數(shù)量的爆炸性增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的集中式資源分配算法對(duì)于基站的運(yùn)算量要求日益嚴(yán)苛，因此，基于中繼輔助的分布式資源分配算法在未來(lái)的大規(guī)模、廣覆蓋的高速移動(dòng)通信系統(tǒng)中將更具優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題為提供一種可用于MIMO-OFDMA無(wú)線中繼系統(tǒng)的分布式資源分配方法，能夠?qū)β始白虞d波資源進(jìn)行有效分配，可以靈活地選擇中繼轉(zhuǎn)發(fā)策略及雙工方式，適用于包含延時(shí)敏感用戶的系統(tǒng)，并且能夠降低基站運(yùn)算量。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種MIMO-OFDMA無(wú)線中繼系統(tǒng)的分布式資源分配方法，所述方法包括以下步驟：

（1）初始化MIMO-OFDMA無(wú)線中繼系統(tǒng)參數(shù)，所述參數(shù)包括基站初始化子載波拉格朗日乘子、功率拉格朗日乘子及延時(shí)敏感用戶速率拉格朗日乘子，系統(tǒng)最大功率以及次梯度算法的迭代步長(zhǎng)，初始化各用戶的各自權(quán)重及延時(shí)敏感用戶的最小速率；

（2）中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)信道狀態(tài)信息與基站設(shè)置的功率及延時(shí)敏感用戶速率的拉格朗日乘子依次計(jì)算各中繼節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)范圍內(nèi)用戶終端的以下各量值：功率分配值、等效信噪比、系統(tǒng)信道容量、邊際效益、子載波分配值和等效系統(tǒng)功率分配值及延時(shí)敏感用戶的吞吐量，并將子載波分配值、等效系統(tǒng)功率分配值以及延時(shí)敏感用戶吞吐量發(fā)送至基站；

（3）基站基于步驟（2）中計(jì)算得到的子載波分配值、等效系統(tǒng)功率分配值以及延時(shí)敏感用戶吞吐量，采用次梯度算法分別計(jì)算子載波、功率及延時(shí)敏感用戶速率的拉格朗日乘子，并將計(jì)算后得到的新的拉格朗日乘子結(jié)果反饋至中繼節(jié)點(diǎn)；

（4）所述中繼節(jié)點(diǎn)判斷所述子載波分配值及所述等效系統(tǒng)功率分配值是否達(dá)到收斂，若未達(dá)到收斂，則系統(tǒng)重復(fù)步驟（2）與（3），即中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)新的拉格朗日乘子重新計(jì)算步驟（2）所述各參數(shù)，并將新的計(jì)算結(jié)果發(fā)送至基站，基站則根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果重新計(jì)算步驟（3）所述拉格朗日乘子；若達(dá)到收斂，則系統(tǒng)得到最終的資源分配結(jié)果。

本發(fā)明能夠?qū)β始白虞d波資源進(jìn)行有效分配，可以靈活地選擇中繼轉(zhuǎn)發(fā)策略及雙工方式，適用于包含延時(shí)敏感用戶的系統(tǒng)，并且能夠降低基站運(yùn)算量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所適用的MIMO-OFDMA無(wú)線中繼系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本發(fā)明方法的實(shí)施流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的MIMO-OFDMA無(wú)線中繼系統(tǒng)的分布式資源分配方法，結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。

本發(fā)明所適用的MIMO-OFDMA無(wú)線中繼系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)具備一個(gè)基站，在該基站的小區(qū)邊緣均勻部署M個(gè)中繼，分別負(fù)責(zé)各自扇區(qū)內(nèi)的若干用戶終端。所有K個(gè)用戶均以O(shè)FDMA的多址方式接入系統(tǒng)，均需通過(guò)中繼輔助才能夠進(jìn)行通信，其中部分用戶為延時(shí)敏感用戶(k∈D_m)，其余為非延時(shí)敏感用戶（D_m表示延時(shí)敏感用戶集，U_m表示全體用戶集）。系統(tǒng)內(nèi)包含n_F個(gè)子載波，各實(shí)體均采用N根天線進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)。

本發(fā)明根據(jù)信道狀態(tài)信息來(lái)動(dòng)態(tài)地選擇以下中繼轉(zhuǎn)發(fā)策略及雙工方式：譯碼轉(zhuǎn)發(fā)全雙工中繼（DF-FD，t=1）、譯碼轉(zhuǎn)發(fā)半雙工中繼（DF-HD，t=2）、放大轉(zhuǎn)發(fā)全雙工中繼（AF-FD，t=3）、放大轉(zhuǎn)發(fā)半雙工中繼（AF-HD，t=4）。

該方法包括以下步驟：