[發(fā)明專利]一種基于協(xié)作非正交多址系統(tǒng)的用戶配對與中繼選擇聯(lián)合算法

在審

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• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112804723A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍懇;王奕;譚路垚
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W40/04
• 分類號: H04W40/04;H04W40/12;H04W40/22;H04B17/309;H04B17/382
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本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于協(xié)作非正交多址系統(tǒng)的用戶配對和中繼選擇聯(lián)合算法，包括以下步驟：S1從基站覆蓋范圍內(nèi)所有用戶中選擇距離基站最遠(yuǎn)的用戶為主用戶：S2選擇所有中繼器中到主用戶信道條件最好的中繼器作為中繼：S3主用戶和中繼選取之后，可以得到中繼服務(wù)范圍內(nèi)所有滿足主用戶目標(biāo)速率的用戶集合C_R，表示為：S4從用戶集合C_R中選出瞬時速率最大的用戶為次用戶：S5循環(huán)進行上述步驟直至基站覆蓋范圍內(nèi)所有用戶均完成用戶配對和中繼選擇。本發(fā)明提供了多用戶多中繼場景下協(xié)作非正交多址系統(tǒng)的用戶配對和中繼選擇聯(lián)合算法，協(xié)作傳輸策略提高了整個系統(tǒng)的中斷性能，并且相比于傳統(tǒng)的中繼網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明在傳輸性能上也取得了較大優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是在多用戶多中繼場景下一種基于協(xié)作非正交多址系統(tǒng)的用戶配對和中繼選擇聯(lián)合算法。

背景技術(shù)

近些年來移動通信技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，為數(shù)百萬人口和數(shù)十億設(shè)備提供高速傳輸?shù)娜f物互聯(lián)系統(tǒng)將成為未來移動通信的基本應(yīng)用場景之一[1]。預(yù)計在未來的十年內(nèi)，全球范圍內(nèi)手機、平板、可穿戴設(shè)備、無線耳機等移動設(shè)備的數(shù)量將超過1250億[2]，[3]。與此同時用于承載移動通信業(yè)務(wù)的無線頻譜資源變得十分緊張，如何解決頻譜資源匱乏成為當(dāng)今關(guān)于移動通信研究的一大熱點。傳統(tǒng)的正交多址方案，例如時分多址，碼分多址和正交頻分多址，在支持大量移動設(shè)備時可能會面臨很大的困難。非正交多址接入技術(shù)(NOMA)作為第五代移動通信技術(shù)的一項潛在接入技術(shù)，因其可以很大程度地提高頻譜效率，提高傳輸速率和提高基站服務(wù)用戶的數(shù)量，可以適用于海量高速連接的場景而受到業(yè)界的廣泛關(guān)注[4][5]。 NOMA系統(tǒng)不僅在頻譜效率和用戶數(shù)量上具有不可忽視的優(yōu)勢，同時也已經(jīng)被證明能夠與多種無線通信技術(shù)相結(jié)合并顯著提高系統(tǒng)性能。例如在使用更高頻段的B5G系統(tǒng)和使用太赫茲頻段的6G系統(tǒng)中，基站的覆蓋范圍由于受發(fā)射信號天然屬性的影響嚴(yán)重縮小，協(xié)作傳輸技術(shù)成為了解決基站覆蓋范圍問題的有效方案。迄今為止有關(guān)非正交多址接入技術(shù)和協(xié)作傳輸技術(shù)的研究成果表明將兩種技術(shù)相結(jié)合可以在為更多用戶提供服務(wù)的同時顯著提高小區(qū)中心基站的覆蓋范圍，同時也極大改善了小區(qū)邊緣用戶的信號質(zhì)量，迎合了現(xiàn)階段移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)有技術(shù)方案只考慮了多用戶場景或多中繼場景下的用戶配對問題和中繼選擇問題，并沒有考慮實際情況下的多用戶多中繼場景。本發(fā)明基于多用戶多中繼場景下的協(xié)作非正交多址接入系統(tǒng)，提出了一種適用于實際場景下的用戶配對和中繼選擇聯(lián)合算法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于協(xié)作非正交多址系統(tǒng)的用戶配對和中繼選擇聯(lián)合算法，致力于解決實際多中繼多用戶場景下的用戶配對和中繼選擇問題，進一步提升系統(tǒng)的中斷性能，使整個協(xié)作中繼系統(tǒng)的頻譜效率和遍歷速率都得到提升。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于協(xié)作非正交多址系統(tǒng)的用戶配對和中繼選擇聯(lián)合算法，包括以下步驟：

S1：從基站覆蓋范圍內(nèi)所有用戶中選擇距離基站最遠(yuǎn)的用戶為主用戶；

S2：選擇所有中繼器中與主用戶之間信道條件最好的中繼器作為選定中繼

S3：主用戶和中繼選取之后，可以得到中繼服務(wù)范圍內(nèi)所有滿足主用戶目標(biāo)速率的用戶集合C_R；

S4：從用戶集合C_R中選出瞬時速率最大的用戶為次用戶；

S5：循環(huán)進行上述步驟直至基站覆蓋范圍內(nèi)所有用戶均完成用戶配對和中繼選擇；

進一步，由于基站與用戶之間距離很遠(yuǎn)或有障礙物存在，使得他們之間不存在直接鏈路，所有的中繼器和用戶在接受到基站或中繼器發(fā)送的信號后，利用串行干擾消除技術(shù)對接收信號進行解碼。

進一步，步驟S1中，基站向其服務(wù)范圍內(nèi)的所有用戶廣播信息：