專利名稱：Ofdm系統(tǒng)解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的資源分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種協(xié)同0FDM(0rthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中的中繼節(jié)點(diǎn)采用DF (Decode-and-Forward， 解碼轉(zhuǎn)發(fā))傳輸模式時(shí)的資源分配方法。
背景技術(shù)：
OFDM技術(shù)的主要思想是將信道分成若干正交的子載波，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個(gè)子載波上進(jìn)行傳輸，將采用OFDM技術(shù)的系統(tǒng)稱為OFDM系統(tǒng)。協(xié)同中繼技術(shù)就是利用無線通信的廣播特性，通過空間分離的多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)同來獲得空間分集增益。AF(Amplify-and-ForWard，放大轉(zhuǎn)發(fā))和DF是實(shí)現(xiàn)協(xié)同中繼技術(shù)的兩類主要傳輸模式。AF模式下中繼節(jié)點(diǎn)將接收到的模擬信號(hào)直接放大后前傳。DF模式下中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，再通過編碼和調(diào)制重構(gòu)信源的發(fā)射信號(hào)， 從而消去高斯白噪聲，以避免AF模式中中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)噪聲功率的放大。使用協(xié)同中繼技術(shù)的 OFDM系統(tǒng)稱為協(xié)同OFDM系統(tǒng)，其可以有效的抵抗寬帶通信中的頻率選擇性衰落，提高系統(tǒng)容量。協(xié)同OFDM系統(tǒng)中的資源管理模塊可以根據(jù)各個(gè)子載波的信道增益和節(jié)點(diǎn)(包括中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn))的功率狀況自適應(yīng)的進(jìn)行中繼節(jié)點(diǎn)選擇、子載波分配和功率分配以提高系統(tǒng)容量。傳統(tǒng)的拉格朗日注水算法作為一種經(jīng)典的子載波功率分配算法，無法直接應(yīng)用于協(xié)同OFDM系統(tǒng)中，只適用于單跳的OFDM系統(tǒng)(即源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)直接通信的OFDM 系統(tǒng))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的1、在系統(tǒng)總功率受限的情況下，提供一種適用于協(xié)同OFDM系統(tǒng)多中繼節(jié)點(diǎn)DF的資源分配方法來提高系統(tǒng)容量。2、在每個(gè)節(jié)點(diǎn)(包括中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)) 功率獨(dú)立受限的情況下，提供一種適用于協(xié)同OFDM系統(tǒng)單中繼節(jié)點(diǎn)DF的資源分配方法來
提高系統(tǒng)容量。本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)方案是系統(tǒng)總功率受限的情況下，一種適用于協(xié)同OFDM系統(tǒng)多中繼節(jié)點(diǎn)DF的資源分配方法，包括下述步驟設(shè)協(xié)同OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)為N，協(xié)同的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)為M，系統(tǒng)總功率為P。中繼節(jié)點(diǎn)表示為氏(1 < i < M)，i為中繼節(jié)點(diǎn)序號(hào)。源節(jié)點(diǎn)表示為S,目的節(jié)點(diǎn)表示為D，源節(jié)點(diǎn)S和目的節(jié)點(diǎn)D之間由于距離較遠(yuǎn)或者障礙物的阻擋沒有直傳路徑。源節(jié)點(diǎn)S到第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)氏的第j (1彡j彡N)個(gè)子載波的即時(shí)信道增益為Hsi (j)，j為子載波序號(hào)。第i 個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)氏到目的節(jié)點(diǎn)D的第j (1彡j彡N)個(gè)子載波的即時(shí)信道增益為HiD(j)，j為子載波序號(hào)。任意節(jié)點(diǎn)接收端的噪聲均為高斯白噪聲，功率譜密度為隊(duì)。子載波的帶寬相等， 為了便于說明，在不失一般性的情況下，假設(shè)每個(gè)子載波都為單位帶寬。當(dāng)子載波的帶寬不是單位帶寬時(shí)，只需對(duì)相應(yīng)公式進(jìn)行適當(dāng)修正，這種修正對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言為公知常識(shí)。第一步，子載波匹配及中繼節(jié)點(diǎn)選擇首先，建立一個(gè)4XN維的數(shù)組Ai, 1彡i彡M，數(shù)組Ai中保存中繼節(jié)點(diǎn)氏的相關(guān)fi 息。數(shù)組Ai第一行的N個(gè)元素由左至右依次為S-氏鏈路的第1至第N個(gè)子載波上的即時(shí)信道增益，第三行的N個(gè)元素由左至右依次為氏-D鏈路的第1至第N個(gè)子載波上的即時(shí)信道增益。將S-氏鏈路的N個(gè)子載波按照即時(shí)信道增益遞減的順序進(jìn)行排序，數(shù)組Ai的第二行元素由左至右依次為上述N個(gè)子載波排序后對(duì)應(yīng)的子載波序號(hào)；對(duì)Iii-D鏈路的N個(gè)子載波按照即時(shí)信道增益遞減的順序進(jìn)行排序，Ai的第四行元素由左至右依次為上述N個(gè)子載波排序后對(duì)應(yīng)的子載波序號(hào)。子載波對(duì)的概念就是如果S-Ri鏈路第k(l < k < N)個(gè)子載波上接收到的信息在Ri-D鏈路的第k' (l^k' ^N)個(gè)子載波上傳輸，則S-氏鏈路第k個(gè)子載波與氏-D鏈路的第k'個(gè)子載波就稱為一個(gè)子載波對(duì)。子載波匹配的概念就是按照一定的準(zhǔn)則，將S-Ri 鏈路的某個(gè)子載波和氏-D鏈路的某個(gè)子載波形成一個(gè)子載波對(duì)。

建立一個(gè)6XN維的數(shù)組B，用來存儲(chǔ)中繼節(jié)點(diǎn)選擇與子載波匹配的相關(guān)信息t 將下述3個(gè)步驟執(zhí)行N次，得到數(shù)組B的所有元素 為描述方便，假設(shè)當(dāng)前的步驟為第L(KLSN)次。 第⑴步
按照下式計(jì)算每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)氏的等價(jià)信道增益，
權(quán)利要求
1. 一禾中適用于協(xié)同 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交步頁分復(fù)用)系統(tǒng)多中繼節(jié)點(diǎn)DF(DeC0de-and-F0rWard，解碼轉(zhuǎn)發(fā))的資源分配方法，應(yīng)用在系統(tǒng)總功率受限的情況下，其特征在于，包括下述步驟設(shè)協(xié)同OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)為N，協(xié)同的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)為M，系統(tǒng)總功率為P ；中繼節(jié)點(diǎn)表示為Ri, 1 < i < M，i為中繼節(jié)點(diǎn)序號(hào)；源節(jié)點(diǎn)表示為S,目的節(jié)點(diǎn)表示為D，源節(jié)點(diǎn)S和目的節(jié)點(diǎn)D之間沒有直傳路徑；源節(jié)點(diǎn)S到第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)氏的第j個(gè)子載波的即時(shí)信道增益為Hsi (j)，1彡j彡N，j為子載波序號(hào)；第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)Ri到目的節(jié)點(diǎn)D的第j個(gè)子載波的即時(shí)信道增益為HiD(j)；任意節(jié)點(diǎn)接收端的噪聲均為高斯白噪聲，功率譜密度為Ntl ；子載波的帶寬相等，都為單位帶寬；第一步，子載波匹配及中繼節(jié)點(diǎn)選擇；首先，建立一個(gè)4XN維的數(shù)組Ai, 1彡i彡M，數(shù)組Ai中保存中繼節(jié)點(diǎn)氏的相關(guān)信息； 數(shù)組Ai第一行的N個(gè)元素由左至右依次為S-氏鏈路的第1至第N個(gè)子載波上的即時(shí)信道增益，第三行的N個(gè)元素由左至右依次為氏-D鏈路的第1至第N個(gè)子載波上的即時(shí)信道增益；將S-氏鏈路的N個(gè)子載波按照即時(shí)信道增益遞減的順序進(jìn)行排序，數(shù)組Ai的第二行元素由左至右依次為上述N個(gè)子載波排序后對(duì)應(yīng)的子載波序號(hào)；對(duì)Iii-D鏈路的N個(gè)子載波按照即時(shí)信道增益遞減的順序進(jìn)行排序，Ai的第四行元素由左至右依次為上述N個(gè)子載波排序后對(duì)應(yīng)的子載波序號(hào)；子載波對(duì)的概念就是如果S-氏鏈路第k個(gè)子載波上接收到的信息在氏-D鏈路的第 k'個(gè)子載波上傳輸，則S-氏鏈路第k個(gè)子載波與氏-D鏈路的第k'個(gè)子載波就稱為一個(gè)子載波對(duì)；子載波匹配的概念就是按照一定的準(zhǔn)則，將S-氏鏈路的某個(gè)子載波和氏-D鏈路的某個(gè)子載波形成一個(gè)子載波對(duì)；建立一個(gè)6XN維的數(shù)組B，用來存儲(chǔ)中繼節(jié)點(diǎn)選擇與子載波匹配的相關(guān)信息； 將下述3個(gè)步驟執(zhí)行N次，得到數(shù)組B的所有元素 為描述方便，假設(shè)當(dāng)前的步驟為第L次，1 < L < N，包括下述三個(gè)步驟 第⑴步按照下式計(jì)算每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)氏的等價(jià)信道增益Η( =HSl\ arg (4(2,7) = 1) \HiD\ arg (4(4,；) = 1)_J_J_HsIarg (4(2,7) = l)l + i7iDiarg (Ai(^j) = I)U<j<NJ U<j<Ny第⑵步從M個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中選擇等價(jià)信道增益最大的那個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，即其對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)序號(hào)為(卯))；則令數(shù)組B第一行第L個(gè)元素為Γ，數(shù)組B第二行第L個(gè)元素為arg (4,(2,7) = 1)，數(shù)組B第三行第L個(gè)元素為A,*f arg (4-,(2,7) = 1)1，數(shù)組B第四行第L個(gè)元素\ 』 Ν\J<j<NJ為arg (4,(4,7) = 1)，數(shù)組B第五行第L個(gè)元素為仏β arg (A1^J) = 1)1，數(shù)組B第六行第L個(gè)\ 』 Ν\^<j<NJ元素為Η(Γ)； 第⑶步在Ai,的第二行中，Ki'≤M，i'≠i*，將數(shù)值大于
2. —ftiSffiTf^ll] OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 復(fù)用)系統(tǒng)單中繼節(jié)點(diǎn)DF(DeC0de-and-F0rWard，解碼轉(zhuǎn)發(fā))的資源分配方法，應(yīng)用在節(jié)點(diǎn)功率獨(dú)立受限情況下，其特征在于，包括下述步驟設(shè)協(xié)同OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)為N，中繼節(jié)點(diǎn)表示為R，源節(jié)點(diǎn)表示為S，目的節(jié)點(diǎn)表示為D，源節(jié)點(diǎn)S和目的節(jié)點(diǎn)D之間沒有直傳路徑；源節(jié)點(diǎn)S到中繼節(jié)點(diǎn)R的第j個(gè)子載波上的即時(shí)信道增益為HSK(j)，1彡j彡N，j為子載波序號(hào)；中繼節(jié)點(diǎn)R到目的節(jié)點(diǎn)D的第j個(gè)子載波上的即時(shí)信道增益為Hed (j)，中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)接收端的噪聲均為高斯白噪聲，功率譜密度為Ntl ；子載波的帶寬相等，假設(shè)每個(gè)子載波都為單位帶寬；子載波對(duì)的概念就是如果S-R鏈路第m個(gè)子載波上接收到的信息在R-D鏈路的第m' 個(gè)子載波上傳輸，則S-R鏈路第m個(gè)子載波與R-D鏈路的第m'個(gè)子載波就稱為一個(gè)子載波對(duì)；子載波匹配的概念就是按照一定的準(zhǔn)則，將S-R鏈路的某個(gè)子載波和R-D鏈路的某個(gè)子載波形成一個(gè)子載波對(duì)； 第一步，子載波匹配；建立一個(gè)4XN維的數(shù)組C，用來存儲(chǔ)子載波匹配的相關(guān)信息； 對(duì)S-R鏈路的N個(gè)子載波按照即時(shí)信道增益遞增的順序進(jìn)行排序，數(shù)組C第一行的N 個(gè)元素從左到右依次為S-R鏈路遞增排序后的N個(gè)子載波所對(duì)應(yīng)的子載波序號(hào)，數(shù)組C第二行的N個(gè)元素從左到右依次為S-R鏈路遞增排序后的N個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的即時(shí)信道增益； 對(duì)R-D鏈路的N個(gè)子載波按照即時(shí)信道增益遞增的順序進(jìn)行排序，數(shù)組C第三行的N個(gè)元素從左至右依次為R-D鏈路遞增排序后的N個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的子載波序號(hào)，數(shù)組C第四行的 N個(gè)元素從左至右依次為R-D鏈路遞增排序后的N個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的即時(shí)信道增益；源節(jié)點(diǎn)S 第C(l，j)個(gè)子載波與中繼節(jié)點(diǎn)R的第C(3，j)個(gè)子載波匹配成一個(gè)子載波對(duì)，記該子載波對(duì)為第j個(gè)子載波對(duì)；第二步，初始功率分配；建立一個(gè)6XN維的數(shù)組E，用來存儲(chǔ)功率分配的相關(guān)信息； 第①步，源節(jié)點(diǎn)S的功率分配 設(shè)源節(jié)點(diǎn)S的最大總發(fā)送功率為Ps ；按照下式依次計(jì)算源節(jié)點(diǎn)S在第C(l，j ‘)個(gè)子載波上分配的初始功率， I^j' ^N'
全文摘要
本發(fā)明提供協(xié)同正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的中繼節(jié)點(diǎn)采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)傳輸模式時(shí)的資源分配方法。第一個(gè)技術(shù)方案應(yīng)用在系統(tǒng)總功率受限情況下，具體步驟包括第一步，子載波匹配及中繼節(jié)點(diǎn)選擇；第二步，子載波對(duì)的功率分配；第三步，每個(gè)子載波對(duì)內(nèi)部子載波間的功率分配。本技術(shù)方案簡化了功率分配的執(zhí)行。第二個(gè)技術(shù)方案應(yīng)用在節(jié)點(diǎn)功率獨(dú)立受限情況下，具體步驟包括第一步，子載波匹配；第二步，初始功率分配；第三步，對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)每個(gè)子載波上的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)；第四步，源節(jié)點(diǎn)多余功率的回收。本技術(shù)方案在保證系統(tǒng)容量最大化的基礎(chǔ)上最小化系統(tǒng)的總功率消耗，以達(dá)到延長節(jié)點(diǎn)生存期的目的。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102238736SQ201110153880
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者習(xí)勇, 唐藝, 王麗潔, 王欣, 趙海濤, 馬東堂, 魏急波, 黃勤飛 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)