[发明专利]一种基于缓存辅助和用户配对的模式选择方法

说明书

本发明公开一种基于缓存辅助和用户配对的模式选择方法，下行多用户协作非正交多址网络中基站直接向用户传输信息，或先把信息传输给中继，中继暂时将信息存储在数据缓存中或将信息直接传输给用户；信息传输的每个时隙，先对多个用户根据最好信道条件用户配对最差信道条件用户的方式进行配对，存在直行链路时，在基站‑用户、基站‑中继、中继‑用户三种模式中选择最佳传输模式；不存在直行链路时，在基站‑中继、中继‑用户两种模式中选择最佳传输模式。本发明采用的用户相配对方法，有效降低了系统译码复杂度；依据瞬时状态下的信干燥比，动态调度各传输模式，为下行协作非正交多址系统提供了更高的系统平均传输速率。

技术领域

本发明涉及网络信息传输技术领域，具体为一种基于缓存辅助和用户配对的模式选择方法。

背景技术

非正交多址技术是一种极具前景的多址方案，已成为第五代(5G)及远景无线网络的关键候选多址技术之一。非正交多址技术在同一资源块上同时为多个用户提供服务，不但能提供更高的频谱效率，更大的网络容量，还能支撑海量链接数，是未来无线通信面向超大规模物联网的关键接入技术之一。在用户数较多的非正交多址网络中，由于边缘用户的信道条件太差，为保证公平性，需要为边缘用户提供更高的发送功率，导致系统能效的降低。协作非正交多址网络利用专用中继的协作能力来扩大通信覆盖范围，能有效改善非正交多址网络的能效、可靠性等性能，已被国内外学术界和工业界学者广泛关注。

然而，受限于传统中继接收后要立即转发的特性，协作非正交多址网络的可达传输速率也受到基站-中继、中继-用户两跳传输过程可达传输速率最小值的约束。缓存辅助技术是一种能提高协作网络传输效率的高效方法，已被证明能为协作网络带来额外的自由度和大容量的传输速率。将缓存辅助技术应用到协作非正交多址网络中，可以打破传统中继的限制，使得该系统在每个传输时隙只选择一种最佳模式来传输信息，其可达速率也对应各时隙最优传输速率的平均值，这可以使协作非正交多址网络的性能得到大幅度的提升。因此，Qi Zhang和Zijun Liang(“Buffer-aided non-orthogonal multiple accessrelaying systems in rayleigh fading channels,”IEEE Transaction onCommunication,vol.65,no.1,pp.95–106,Jan.2017.)等人证明了缓存辅助技术可以显著提高下行两用户协作非正交多址系统的吞吐量和中断概率。

此外，在下行多用户协作非正交多址系统中，若多个用户都采用串行干扰消除译码，会导致极高的译码复杂度，甚至由于计算能力的有限，会导致有些信道条件差的用户无法译码。用户配对是解决该问题的有效途径之一。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种将用户配对应用在缓存辅助协作非正交多址网络中，实现译码复杂度低、高能效、高谱效、大容量的基于缓存辅助和用户配对的模式选择方法。技术方案如下：

一种基于缓存辅助和用户配对的模式选择方法，下行多用户协作非正交多址网络包括一个基站S，一个配置有无限大小缓存的中继R，M个用户；其特征在于，基站S通过两种途径向用户传递信息：基站直接向用户传输信息，以及基站先把信息传输给中继R，中继R暂时将信息存储在数据缓存中，或将信息直接传输给用户；信息传输分为N个时隙完成，在每个时隙，先对多个用户根据最好信道条件用户配对最差信道条件用户的方式进行配对，再判断基站到所有用户的直行链路是否存在；存在直行链路时，在基站-用户、基站-中继、中继-用户三种模式中选择最佳传输模式；不存在直行链路时，在基站-中继、中继-用户两种模式中选择最佳传输模式。

进一步的，所述基站-用户模式为：多个用户先完成配对，基站利用混合正交与非正交多址方案在直行链路中向多个用户节点传输信息，各用户利用串行干扰消除译码。

更进一步的，所述基站-中继模式为：基站利用正交传输方案向中继传输多个用户的信息，中继译码后将这些信息暂时存储在数据缓存内。