[發明專利]一種OFDM中繼系統的資源分配策略

在審

• 申請號: 201410028545.3
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103944700A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 羅偉超;周楷雄;張琳;張赟
• 申請（專利權）人: 中山大學;廈門中嘉信息科技有限公司
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及分集模式下的OFDM兩跳再生中繼系統的資源分配策略。

背景技術

正交頻分復用(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM)技術雖提高了頻譜使用率，但傳統的基站到用戶之間的單跳系統仍難以滿足用戶吞吐量的需求，特別是邊緣小區用戶的需求。而中繼技術的應用可以改善系統容量和基站覆蓋面積等性能。目前OFDM中繼(OFDM-Relay)系統根據用戶端是否有接收發射端直接傳輸信號分為分集模式和不分集模式；分集模式下，當中繼鏈路信道狀態較差時，用戶直接接收基站傳輸信號使OFDM-Relay系統性能更優，但與不分集模式相比，其資源分配算法更加復雜。

本發明內容是OFDM中繼系統的資源分配策略，采用分集模式下OFDM-Relay兩跳再生系統模型，其模型如圖1所示。

最早關于OFDM-Relay系統功率分配的研究是在源節點和中繼節點都采用平均功率分配算法，因子載波之間的信道狀態及用戶需求不同，這種分配方法不是最優的。對于多跳中繼系統，傳統的子載波匹配一般采用固定子載波匹配方案，根據香農公式可知，在相同功率條件下信道增益好的子載波能獲得更大的信道容量，因為最終系統容量取決于兩跳中信道容量的較小值，當兩跳鏈路信道增益相差較大時，信號傳輸完畢后整個系統的信道容量也就變差，所以固定的子載波分配方案并不是最優的子載波分配方案。然而，現有的分集OFDM中繼系統的子載波分配方案也采用不分集模式下的子載波分配方案，即將源節點-中繼節點，源節點-目的節點，中繼節點-目的節點鏈路的子載波分別按照其信道增益從大到小排列，然后分別進行匹配。

已有的子載波匹配方案未考慮分集模式下源節點、中繼節點、目的節點之間的多條傳輸路徑子載波之間的匹配，并非最優匹配方案。本發明提出了分集模式下OFDM-Relay兩跳系統的最優子載波匹配方法和功率分配算法。

發明內容

發明目的

本發明旨在給出一種能提升系統容量的分集模式下OFDM-Relay兩跳再生系統的動態資源分配策略。

該資源分配策略分為最優子載波匹配算法和最優功率分配算法。為解決固定子載波匹配算法中出現的子載波對各跳鏈路間信道增益差異太大的問題，本發明提出最優子載波匹配算法，即對于S-R鏈路和R-D鏈路中的所有子載波按照信道增益從大到小的順序進行排序，對于S-D鏈路的所有子載波按照信道增益從小到大的順序進行排序，將排序后三跳鏈路中的第一子載波進行匹配，將排序后三跳鏈路中的第二子載波進行匹配，以此類推，直至所有子載波匹配完畢。在系統總功率受限情況下，根據基站獲取的信道瞬時狀態信息，通過注水功率分配算法分配每個子載波對的傳輸功率，以子載波對中每跳鏈路信道容量相等為準則，調整子載波對中每跳鏈路信號傳輸功率，從而使系統容量最大化。仿真實驗結果表明，相比于聯合固定子載波匹配與最優功率分配優化算法(記為：FSP+BPA)、聯合最優子載波匹配與平均功率分配優化算法(記為：BSP+EPA)和聯合固定子載波匹配與平均功率分配優化算法(記為：FSP+EPA)，本發明中提出的聯合最優子載波匹配和最優功率分配算法(記為：BSP+BPA)具有最大的系統容量，實驗結果見圖2。

技術方案

發明中提出的OFDM中繼系統資源分配策略按照以下兩個階段實現：

最優子載波匹配階段，本階段包括下述步驟10、步驟20：

——步驟10：獲取系統模型三跳鏈路中所有子載波的用戶瞬時狀態信息。通過反饋信道，基站為子載波匹配和功率分配獲取所有子載波的信道增益參數。其中：a_1，k＝|h_1k|²/σ_1k²，a_2，k＝|h_2k|²/σ_2k²，a_0，k＝|h_0k|²/σ_0k²分別表示S與R之間，R與D之間，S與D之間第k個子載波的信道增益，其中h_0k，h_1k和h_2k表示S與D，S與R，R與D之間的第k個子載波的信道功率增益，分別表示S與R之間，R與D之間，S與D之間第k個子載波信道中的加性高斯白噪聲(AWGN)噪聲功率。