[发明专利]基于正交频分多址的多用户接入单中继的传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于正交频分多址的多用户接入单中继的传输方法。

背景技术

正交频分多址技术是未来第四代移动通信领域的主要多载波传输技术，它能提供很高的频谱效率和数据速率，同时对于信道的时间弥散性不敏感。在正交频分多址系统中，不同用户选择不同的子载波会经历不同的衰落，每个子信道可以被建模成一个慢速时变增益的加性高斯白噪声信道。对于正交频分多址系统的子载波分配有两种不同的形式，一种是固定的信道分配，另一种是动态的信道分配。对于信道状态会改变的系统，固定信道分配不是最优的方法，相反动态的信道分配会根据不同用户对不同信道的增益变化来分配，因此利用多用户分集来提升系统性能。

对于用户来说，动态的子载波分配，可达的最大数据速率是随时间变化的，这样的系统要达到信道容量不能采用传统的固定速率的编码方法。要达到信道容量必须采用具有自适应速率特性和逐次译码的编码方法，最佳的编码方法是采用无速率码，无速率码具有桶积水效应，只要收到的编码包所含互信息量达到一定门限值，就一定可以成功译码，避免的固定码率所带来的速率损失，更加适应这种动态的信道分配系统。

中继速率匹配要求中继两侧速率达到最佳匹配度，最大程度的满足传输需求，匹配后用户最终获得的速率是中继两侧速率的最小值。对于中继场景，一般考虑两类传输方式，直接传输和解码传输，解码传输要求计算量非常大，复杂度高，本文研究的策略采用的是基于用户包的直接传输。在多用户上行接入的正交频分多址中继场景中，中继子载波配对的选择目标是使整个系统获得的速率最大化。

发明内容

本发明的目的是是克服现有技术的不足，提供一种基于正交频分多址的多用户接入单中继的传输方法。

基于正交频分多址的多用户接入单中继的传输方法是：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                                                ，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，待分配的可用子载波集合为，用户集合为，在时长内，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，用户包的队列长度为，这两个参数都是随着时间变化更新的，更新公式为：，，

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，发送用户队列长度信息；

2）中继站计时，每个时间点，根据用户的当前包队列长度和等待时间，计算更新每个用户的公平权重因子：

其中是队列长度的最小单位，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）接入时刻不是，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，初始化可用子载波集合为 ；

2)把所有用户按照这个公平因子由大到小排序；

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，第二阶段可用子载波集合；

5）找到用户集合中最大的用户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；