[发明专利]基于空闲用户设备辅助的OFDMA系统上行子信道分配方法

摘要

本发明公开了一种基于空闲用户设备辅助的OFDMA系统上行子信道分配方法。所述方法在现有的基于消息传递策略的OFDMA系统上行子信道分配算法的基础上进行了改进，主要是对演进型基站和接入用户之间通过消息传递迭代进行子信道分配决策的过程运算中涉及的选择运算进行了优化，由接入用户和其周围的空闲用户共同完成选择算法的初次partition运算，并且对选择算法也予以了改进，使之只需调用一次选择算法即能完成序号相连的两个元素的选择。与现有技术相比，本发明以极小的额外通信开销和延时，通过空闲用户协助，以及新的选择算法，使得子信道分配提速。本发明对信道快速变化的通信系统，具有尤为重要的应用价值。

主权项

一种基于空闲用户设备辅助的OFDMA系统上行子信道分配方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)接入用户在准备接入时根据与空闲用户之间的信道情况选择若干空闲用户作为参与子信道分配运算的协助者，并与协助者制定通信协议；(2)演进型基站eNodeB进行信道估计和功率矩阵、各接入用户的子信道配额向量、迭代序号、下行消息矩阵以及子信道归属判决矩阵的初始化；(3)eNodeB和接入用户之间通过消息传递迭代进行子信道分配决策的过程运算，若相继两次迭代生成的子信道归属判决矩阵不变，则迭代结束，子信道分配方案确定；所述步骤(3)中每次迭代的子信道分配决策的过程运算包括：(3.1)eNodeB根据上行消息计算下行消息，并广播下行消息，初次下行消息设置为零；(3.2)各个接入用户及各自的协助者收听下行消息，结合下行消息、功率矩阵和各接入用户的子信道配额共同完成上行消息的求解运算，接入用户根据运算结果设置上行消息并发送给eNodeB；(3.3)各接入用户基于上行消息和下行消息获得子信道归属判决矩阵；步骤(3.2)中各个接入用户及各自的协助者结合下行消息、功率矩阵和接入用户的子信道配额共同完成上行消息的求解运算的步骤包括：(A)各接入用户将功率矩阵中本用户接入每个子信道所需功率，与下行消息矩阵中本用户关于对应各子信道的消息，二者相加，形成一个数组Φu；其中t为迭代序号，Pu,j为功率矩阵中用户接入子信道所需功率，为eNodeB对UEu发送的关于子信道的下行消息，为子信道集合，处于接入状态的用户设备UE集合为UEu为标签为u的接入用户，(B)各接入用户通过选择运算从数组Φu中选出第小和小的元素，其中ru为用户u的子信道配额；所述步骤(B)中选择运算采用Hoare’s Find选择算法，首次partition操作由接入用户及其协助者共同完成，后续的partition操作由接入用户独立完成；所述首次partition操作由接入用户及其协助者共同完成的具体步骤为：(B11)以数组中的第一个元素为pivot，数组中的其他元素与pivot的比较运算由UEu及其协助者均分，UEu及其协助者作与的比较运算，其中，i为UEu及其协助者的编号，UEu的编号为2，其协助者的编号为表示向上取整，k表示运算的轮次，为UEu选择的协助者集合，为处于空闲状态的用户设备集合；(B12)UEu的协助者将比较运算结果报告给UEu；(B13)根据步骤(B12)得到的比较结果进行第一次partition操作，得到结果:其中，是pivot，p为中pivot的序号，中的所有元素均小于等于中的所有元素均大于