專利名稱：兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng) 中的資源分配方法和裝置。
背景技術(shù)：
近年來，無線通信領(lǐng)域的多項(xiàng)技術(shù)快速發(fā)展，例如多處多入(Multiple-Input Multiple-Out-put ；簡(jiǎn)稱ΜΙΜ0)等新的物理層傳輸技術(shù)有效地提高了無線通信系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)吞吐率、覆蓋范圍和傳輸可靠性。與此同時(shí)，隨著用戶數(shù)量和傳輸速率需求的進(jìn)一步增 加，傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的單跳架構(gòu)遇到了很多困難。因此，協(xié)作通信和中繼網(wǎng)絡(luò)成為無線通信的 研究熱點(diǎn)。中繼網(wǎng)絡(luò)可以通過多跳傳輸有效增強(qiáng)頻譜效率、擴(kuò)展覆蓋面積、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。 此外，中繼網(wǎng)絡(luò)在其它無線系統(tǒng)(如ad-hoc、mesh網(wǎng)絡(luò)等)中也具有很好的應(yīng)用前景。

圖1為現(xiàn)有中繼系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，該中繼系統(tǒng)由一個(gè)源節(jié)點(diǎn)11、一個(gè)中 繼節(jié)點(diǎn)12以及一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)13組成。假設(shè)所有的信道占用相同的頻段，且中繼節(jié)點(diǎn)12工 作在半雙工模式，不能同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。源節(jié)點(diǎn)11與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)13雖存在直接鏈路但 信道狀態(tài)較弱。在中繼系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中有多種通信協(xié)議。其中解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的基本原理如下從源節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)一次數(shù)據(jù)的傳輸通過兩個(gè)時(shí)隙完成。在第一時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)廣 播數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)處于監(jiān)聽狀態(tài)。中繼節(jié)點(diǎn)在接收到來自源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)后，先將 該信號(hào)解碼，然后在第二時(shí)隙以一定功率將被解碼的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。之后目標(biāo)節(jié)點(diǎn) 將從第一時(shí)隙和第二時(shí)隙分別收到的信號(hào)聯(lián)合處理。其中，若目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在第一時(shí)隙不接收 信號(hào)，則只在第二時(shí)隙接收由中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)。(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ；:0FDM) ^ 術(shù)已成為寬帶無線系統(tǒng)中的主流傳輸技術(shù)。圖2為現(xiàn)有OFDM技術(shù)的正交子載波的示意圖， 如圖2所示，OFDM技術(shù)將寬帶信道分解為多個(gè)正交的子載波，每個(gè)子載波上具有不同的信 道衰落特征，這樣可以有效減弱由頻率選擇性衰落引起的符號(hào)間干擾的影響。圖3為現(xiàn)有 OFDM技術(shù)的各子載波上動(dòng)態(tài)功率分配的示意圖，如圖3所示，OFDM技術(shù)能更好地開發(fā)頻譜 多樣性。在基于中繼的OFDM通信系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)的資源分配是一個(gè)關(guān)鍵問題。與傳統(tǒng)的單 跳 OFDM 或正交分頻多工存取(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access ；簡(jiǎn)稱 0FDMA)系統(tǒng)相比，在多跳OFDM中繼系統(tǒng)中的資源分配需要協(xié)調(diào)不同跳間的功率和子載波 自適應(yīng)。此外，當(dāng)基于中繼的OFDM通信系統(tǒng)中有多個(gè)可用的中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要解決如何選 擇最佳中繼的問題?；贠FDM符號(hào)的中繼選擇起源于對(duì)窄帶系統(tǒng)中繼選擇的研究。一種慣常的中繼 選擇策略為選擇具有最優(yōu)的等效端到端信道增益的中繼。以下介紹在兩跳多中繼網(wǎng)絡(luò)中較 為常見的兩種中繼選擇準(zhǔn)則。設(shè)基于中繼的OFDM通信系統(tǒng)共有K個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，且源節(jié)點(diǎn)到 中繼節(jié)點(diǎn)k的信道增益為ask，中繼節(jié)點(diǎn)k到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信道增益為akd，其中k= 1，K，K。 由于傳輸中的兩跳對(duì)于端到端的性能同等重要，中繼節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)使用與兩跳鏈路增益均有關(guān)的函數(shù)來量化其對(duì)應(yīng)的端到端等效增益。具體而言，準(zhǔn)則1選用兩跳信道增益的最小值作 為端到端的等效增益；準(zhǔn)則2選用兩跳信道增益的調(diào)和平均值(harmonic mean)作為端到 端的等效增益。設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)k對(duì)應(yīng)的端到端等效增益為hk，可以得到在準(zhǔn)則1下采用公式(1)hk = min{ask，akd}(1)在準(zhǔn)則2下采用公式(2)(2)
權(quán)利要求
1.一種兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配方法，其特征在于，包括在每一個(gè)時(shí)隙，為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配對(duì)應(yīng)的子載波集，所述子載波集包括至少一個(gè) 子載波，每個(gè)子載波集中的各個(gè)子載波互相不重復(fù)； 為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配的子載波集進(jìn)行功率分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配方法，其特征 在于，在每一個(gè)時(shí)隙，為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配對(duì)應(yīng)的子載波集，包括根據(jù)在每一個(gè)時(shí)隙為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配的子載波的信道增益，獲取所述中繼節(jié)點(diǎn)在 所述子載波上的端到端傳輸速率；在網(wǎng)絡(luò)總功率一定的條件下，將所述中繼節(jié)點(diǎn)在所述子載波上的端到端傳輸速率最大化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配方法，其特征 在于，所述將所述中繼節(jié)點(diǎn)在所述子載波上的端到端傳輸速率最大化，包括建立功率受限約束下的對(duì)子載波的中繼分配和功率分配的聯(lián)合優(yōu)化問題； 對(duì)所述聯(lián)合優(yōu)化問題進(jìn)行松弛處理； 對(duì)松弛處理后的所述聯(lián)合優(yōu)化問題進(jìn)行對(duì)偶轉(zhuǎn)化； 求解對(duì)偶轉(zhuǎn)化后的對(duì)偶問題。
4.一種兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配方法，其特征在于，包括計(jì)算所有子載波對(duì)的等效信道增益，每個(gè)所述子載波對(duì)包括一個(gè)第一時(shí)隙的子載波和 一個(gè)第二時(shí)隙的子載波；根據(jù)所述等效信道增益為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)應(yīng)的子載波對(duì)； 為所述每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選定的子載波對(duì)進(jìn)行功率分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配方法，其特征 在于，根據(jù)所述等效信道增益為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)應(yīng)的子載波對(duì)，包括選取使每一個(gè)子載波對(duì)的等效信道增益最大的中繼節(jié)點(diǎn)；根據(jù)所述使每一個(gè)子載波對(duì)的等效信道增益最大的中繼節(jié)點(diǎn)的最大等效信道增益，生 成匹配矩陣；從所述匹配矩陣中為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選取等效信道增益最大的子載波對(duì)，各個(gè)所述子 載波對(duì)中的子載波互相不重復(fù)。
6.一種兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配裝置，其特征在于，包括中繼分配模塊，用于在每一個(gè)時(shí)隙，為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配對(duì)應(yīng)的子載波集，所述子載 波集包括至少一個(gè)子載波，每個(gè)子載波集中的各個(gè)子載波互相不重復(fù)； 功率分配模塊，用于為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配的子載波集進(jìn)行功率分配。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配裝置，其特征 在于，所述中繼分配模塊包括速率獲取子模塊，用于根據(jù)在每一個(gè)時(shí)隙為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配的子載波的信道增 益，獲取所述中繼節(jié)點(diǎn)在所述子載波上的端到端傳輸速率；最大化子模塊，用于在網(wǎng)絡(luò)總功率一定的條件下，將所述中繼節(jié)點(diǎn)在所述子載波上的 端到端傳輸速率最大化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配裝置，其特征在于，所述最大化子模塊包括聯(lián)合優(yōu)化單元，用于建立功率受限約束下的對(duì)子載波的中繼分配和功率分配的聯(lián)合優(yōu) 化問題；松弛單元，用于對(duì)所述聯(lián)合優(yōu)化問題進(jìn)行松弛處理； 對(duì)偶單元，用于對(duì)松弛處理后的所述聯(lián)合優(yōu)化問題進(jìn)行對(duì)偶轉(zhuǎn)化； 求解單元，用于求解對(duì)偶轉(zhuǎn)化后的對(duì)偶問題。
9.一種兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配裝置，其特征在于，包括計(jì)算模塊，用于計(jì)算所有子載波對(duì)的等效信道增益，每個(gè)所述子載波對(duì)包括一個(gè)第一 時(shí)隙的子載波和一個(gè)第二時(shí)隙的子載波；中繼分配模塊，用于根據(jù)所述等效信道增益為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)應(yīng)的子載波對(duì)； 功率分配模塊，用于為所述每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選定的子載波對(duì)進(jìn)行功率分配。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配裝置，其特 征在于，所述中繼分配模塊包括第一選取子模塊，用于選取使每一個(gè)子載波對(duì)的等效信道增益最大的中繼節(jié)點(diǎn)； 匹配矩陣子模塊，用于根據(jù)所述使每一個(gè)子載波對(duì)的等效信道增益最大的中繼節(jié)點(diǎn)的 最大等效信道增益，生成匹配矩陣；第二選取子模塊，用于從所述匹配矩陣中為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選取等效信道增益最大的 子載波對(duì)，各個(gè)所述子載波對(duì)中的子載波互相不重復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配方法和裝置。其中，該兩跳多中繼的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的資源分配方法包括在每一個(gè)時(shí)隙，為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配對(duì)應(yīng)的子載波集，所述子載波集包括至少一個(gè)子載波，每個(gè)子載波集中的各個(gè)子載波互相不重復(fù)；為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配的子載波集進(jìn)行功率分配。本發(fā)明實(shí)施例在每一個(gè)時(shí)隙，為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配對(duì)應(yīng)的子載波集，為每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)分配的子載波集進(jìn)行功率分配，可以為子載波靈活的分配中繼節(jié)點(diǎn)和功率，提高了頻譜效率和系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04W72/04GK101998612SQ200910168889
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者李斌, 沈暉, 羅毅, 陶梅霞 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司