[发明专利]基于功率自适应的全双工中继系统多用户调度方法

说明书

本发明提供了一种基于功率自适应的全双工中继系统多用户调度方法，解决了全双工无缓存中继通信系统在多用户环境下用户调度的问题；根据瞬时的信道状况，提出了满足功率上限的用户调度策略，能够实现在每一个时隙，系统都具有最大的吞吐量，保证了在整个系统运行过程中的吞吐量最大；本发明有效利用了系统的多用户分集增益，可以平衡两端链路的强度的差异，系统性能不会受限于两端链路中较差的一端。

技术领域

本发明涉及中继系统领域，具体地涉及到基于功率自适应的全双工中继系统多用户调度方法。

背景技术

全双工(Full Duplex)技术是一种可以使移动终端，基站，无线接入点等通信设备的上行与下行链路工作在同一个频段和同一个时段的技术。目前已知的通信系统均工作在半双工(Half Duplex)状态，即上行链路和下行链路工作在不同的频段或者不同的时段，例如时分双工系统(Time Division Duplex,TDD)和频分双工系统(Frequency DivisionDuplex,FDD)。与半双工相比，全双工技术拥有两倍于对应半双工系统的频谱效率，能有效缓解当前频谱资源匮乏的压力，对于提升系统可靠性以及传输效率也具有重大意义。因此，全双工收到了广泛的关注与研究。

全双工从被提出至今，广大学者对其进行了深入广泛的研究，从全双工自干扰消除技术，到全双工无线系统的性能分析。其中一个方向就是中继辅助通信下的全双工多用户系统。与半双工中继系统不同，全双工中继系统能够在接收用户信息的同时向其他用户转发信息，而不用等到下一个时隙。考虑到未来的无线通信系统必将工作在密集终端环境下。在多用户环境下，当接入的用户数量大于中继站点所能支持的数量的时候，中继节点必须设计相应的多用户调度机制从而在不同的时隙来服务不同的用户对，从而满足大量用户的请求。多用户环境下的用户调度机制提升通信系统的性能必然是一个重要的技术研究领域。另一方面，中继通信系统已经从最早的固定功率工作模式，发展到更加复杂，但是在同等功率上限条件下具有更好性能的自适应功率传输的工作形式。自适应功率传输的中继系统能够极大化地提升中继的调度能力，充分利用优质链路提高系统性能。

然而，现有技术中没有考虑功率受限的情况，现有技术对于某些功率受限的实际系统不具有可行性。没有考虑功率自适应的情况，对于能够调整发送节点功率的系统，无法充分发挥系统潜能。在可用功率限定的情况下并不是最优。该发明不能够实现最大的系统吞吐量，性能一般。无法利用系统的多用户分集增益，也难以平衡两端链路的强度，系统性能始终受限于两端链路中较差的一端。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于功率自适应的全双工中继系统多用户调度方法，本发明以系统的吞吐量为性能指标，基于自适应功率传输提出了一种最优的用户调度机制，充分利用多用户环境下的用户分集增益，最大化系统吞吐量，优化系统性能，提高用户服务质量。

本发明是根据以下技术方案实现的：

一种基于功率自适应的全双工中继系统多用户调度方法，包括以下步骤：

步骤S1：系统初始化：各用户向中继节点R注册资源请求信息，中继节点获知系统中用户对数N，系统初始化并开始进行系统资源分配；

步骤S2：中继R获取系统参数：开始用户调度前，中继获得功率上限P，残留自干扰I_R，与第i对用户S_i-R，R-D_i链路的加性高斯白噪声N为大于零的整数；

步骤S3：中继开始用户调度：每个时隙开始前，中继获得每一对用户对应信道的衰落h_1i,h_2i，中继继而计算每一对用户的选择参数

步骤S4：中继选择q_i最大的一对用户j向其分配发送功率，对第j对用户发送节点S_j，其发送功率设定为中继R向接收节点D_j的发送功率设定为