[發明專利]基于功率自適應的全雙工中繼系統多用戶調度方法

有效

• 申請號: 201810241964.3
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108551688B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 李成;胡丕河;徐元浩;夏斌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26;H04W52/34;H04W52/46;H04L5/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種基于功率自適應的全雙工中繼系統多用戶調度方法，解決了全雙工無緩存中繼通信系統在多用戶環境下用戶調度的問題；根據瞬時的信道狀況，提出了滿足功率上限的用戶調度策略，能夠實現在每一個時隙，系統都具有最大的吞吐量，保證了在整個系統運行過程中的吞吐量最大；本發明有效利用了系統的多用戶分集增益，可以平衡兩端鏈路的強度的差異，系統性能不會受限于兩端鏈路中較差的一端。

技術領域

本發明涉及中繼系統領域，具體地涉及到基于功率自適應的全雙工中繼系統多用戶調度方法。

背景技術

全雙工(Full Duplex)技術是一種可以使移動終端，基站，無線接入點等通信設備的上行與下行鏈路工作在同一個頻段和同一個時段的技術。目前已知的通信系統均工作在半雙工(Half Duplex)狀態，即上行鏈路和下行鏈路工作在不同的頻段或者不同的時段，例如時分雙工系統(Time Division Duplex,TDD)和頻分雙工系統(Frequency DivisionDuplex,FDD)。與半雙工相比，全雙工技術擁有兩倍于對應半雙工系統的頻譜效率，能有效緩解當前頻譜資源匱乏的壓力，對于提升系統可靠性以及傳輸效率也具有重大意義。因此，全雙工收到了廣泛的關注與研究。

全雙工從被提出至今，廣大學者對其進行了深入廣泛的研究，從全雙工自干擾消除技術，到全雙工無線系統的性能分析。其中一個方向就是中繼輔助通信下的全雙工多用戶系統。與半雙工中繼系統不同，全雙工中繼系統能夠在接收用戶信息的同時向其他用戶轉發信息，而不用等到下一個時隙。考慮到未來的無線通信系統必將工作在密集終端環境下。在多用戶環境下，當接入的用戶數量大于中繼站點所能支持的數量的時候，中繼節點必須設計相應的多用戶調度機制從而在不同的時隙來服務不同的用戶對，從而滿足大量用戶的請求。多用戶環境下的用戶調度機制提升通信系統的性能必然是一個重要的技術研究領域。另一方面，中繼通信系統已經從最早的固定功率工作模式，發展到更加復雜，但是在同等功率上限條件下具有更好性能的自適應功率傳輸的工作形式。自適應功率傳輸的中繼系統能夠極大化地提升中繼的調度能力，充分利用優質鏈路提高系統性能。

然而，現有技術中沒有考慮功率受限的情況，現有技術對于某些功率受限的實際系統不具有可行性。沒有考慮功率自適應的情況，對于能夠調整發送節點功率的系統，無法充分發揮系統潛能。在可用功率限定的情況下并不是最優。該發明不能夠實現最大的系統吞吐量，性能一般。無法利用系統的多用戶分集增益，也難以平衡兩端鏈路的強度，系統性能始終受限于兩端鏈路中較差的一端。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于功率自適應的全雙工中繼系統多用戶調度方法，本發明以系統的吞吐量為性能指標，基于自適應功率傳輸提出了一種最優的用戶調度機制，充分利用多用戶環境下的用戶分集增益，最大化系統吞吐量，優化系統性能，提高用戶服務質量。

本發明是根據以下技術方案實現的：

一種基于功率自適應的全雙工中繼系統多用戶調度方法，包括以下步驟：

步驟S1：系統初始化：各用戶向中繼節點R注冊資源請求信息，中繼節點獲知系統中用戶對數N，系統初始化并開始進行系統資源分配；

步驟S2：中繼R獲取系統參數：開始用戶調度前，中繼獲得功率上限P，殘留自干擾I_R，與第i對用戶S_i-R，R-D_i鏈路的加性高斯白噪聲N為大于零的整數；

步驟S3：中繼開始用戶調度：每個時隙開始前，中繼獲得每一對用戶對應信道的衰落h_1i,h_2i，中繼繼而計算每一對用戶的選擇參數

步驟S4：中繼選擇q_i最大的一對用戶j向其分配發送功率，對第j對用戶發送節點S_j，其發送功率設定為中繼R向接收節點D_j的發送功率設定為