基于正交频分多址的多用户接入单中继的传输方法

摘要

本发明公开了一种基于正交频分多址的多用户接入单中继的传输方法。发明考虑多用户的队列长度和等待时间的用户公平权重因子排序法，以用户公平权重因子排序来决定用户选择子载波的优先权，用户每次在可用子载波集合里选择信道增益值最大的。中继站根据每个用户分配到的子载波集合得到每个用户的可达速率，对中继和基站之间的N个子载波进行匹配，从所有用户中找出最大的，再寻找使得用户与载波之间速率差绝对值最小的子载波，将该子载波分配给该用户，同时更新该用户的速率为两者的差值，直到这里的用户速率变为负数或者子载波全部分配完毕为止。本发明在不考虑功率约束情况下给出了多用户上行正交频分多址的中继系统中子载波分配的低复杂度的启发式算法。

主权项

1.一种基于正交频分多址的多用户接入单中继的传输方法，其特征在于，多用户单中继系统由K个用户和一个非再生中继站及一个基站组成，多用户到基站没有直接传输的链路，通过中继站中转发送数据，用户到基站的传输包括两个时隙，采用时分方式，第一个时隙是用户到中继站，第二个时隙是中继站到基站，中继站是一个集中的控制器，确知两段链路的信道状态信息，中继站和K个用户之间以及中继站和基站之间包含共同的N条子载波，总的传输带宽为B，所有载波上有着相同的噪声功率谱密度N₀，不同用户出现在中继站覆盖小区的不同位置，每个用户与中继站的N条子信道都有着不同的信道增益，每个子载波上每个时隙只能传输同一个用户的数据，所有用户在所有子载波的上用相同的功率P_S发送数据，中继站与基站之间的N条子信道也有着不同的信道增益，这N条子载波上的发送功率同样为P_S，待分配的可用子载波集合为n∈A＝{1,2...,N}，用户集合为k∈U＝{1,2,...K}，在T_block时长内，多用户单中继系统的接入用户数目保持不变，每个用户到达多用户单中继系统提交接入请求开始计算等待时间T_k,t，用户包的队列长度为L_k,t，这两个参数都是随着时间变化更新的，更新公式为：L_k,t＝L_k,t-1-R_k,t-1t，T_k,t＝T_k,t-1+t，基于正交频分多址的多用户接入单中继的传输方法的具体步骤如下：1）用户通过控制信道发送接入网络请求，发送用户队列长度L_k,t信息；2）中继站计时，每个T_block时长，根据用户的当前包队列长度L_k,t和等待时间T_k,t，计算更新每个用户的公平权重因子ω_k,t：${\omega }_{k,t}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{L_{k,t}}{\mathrm{\Delta L}}& T_{k,t}=0\\ \frac{L_{k,t}}{\mathrm{\Delta L}}\times \frac{T_{k,t}}{\mathrm{\Delta T}}& T_{k,t}>0\end{array}\right.$其中ΔL是队列长度的最小单位，ΔT是等待时间的最小单位，两者用来归一化队列长度和等待时间；3）接入时长不是T_block，则中继站将用户放入接入等待表中，同时记录接入时间；4）中继节点根据用户和信道状态信息执行子载波分配；5）用户按照中继节点的分配进行接入；所述的中继节点根据用户和信道状态信息执行子载波分配步骤，包括：1)计算每个用户的公平权重因子ω_k,t，初始化可用子载波集合为A＝{1,2,...,N}；2)把所有用户按照这个公平因子ω_k,t由大到小排序；3)基于步骤2）的排序结果，所有用户循环选择，用户k在A中选择一条信道增益最大的子载波n，然后将n从A中去除，直到可用子载波集合A变为空集，得到每个用户分配到的子载波集合，计算第一阶段每个用户速率4)中继与基站之间每个子载波的信道容量为为第二阶段每一个用户设置第二阶段用户集合k∈U＝{1,2,...K}，第二阶段可用子载波集合A＝{1,2,...,N}；5）找到用户集合U中最大的用户k；6）为用户k选择一条与其速率差的绝对值最小的子载波n，将n从A中去除，将用户速率减去子载波信道容量；7）如果用户速率小于零，则将该用户从集合U中去除；8）如果用户集合U变为空集或者可用子载波集合变为空集，则分配完毕，否则回到步骤5）。