专利名称：面向用户公平性的ofdm双向信息互传方法
技术领域：
本发明属于无线通信网络技术领域，特别涉及无线协作中继传输，具体涉及一种面向用户公平性的联合网络编码与资源分配的OFDM双向信息互传方法。
背景技术：
中继技术就是在通信的源节点和目的地节点间引入中继节点，源节点发给目的地节点的信息一方面可以在源和目的间直连链路上传输，另一方面可通过中继节点进行接力转发给目的地节点。中继技术在无线通信中具有着广泛的应用，如卫星通信、蜂窝通信、无线mesh网络等都可采用中继传输技术提高系统的传输性能。正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制方式，通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落。它的基本原理是将信号分割为N个子信号，然后用N个子信号分别调制N个相互正交的子载波。由于子载波的频谱相互重叠，因而可以得到较高的频谱效率。近几年OFDM在无线通信领域得到了广泛的应用。网络编码技术是一种新兴的传输技术，通过在网络节点对信息进行不同级别的运算进行编码，并在目的地端进行相应的解码运算。这样可以有效节省无线传输的时隙，提高频谱利用效率，提升网络的信息传输流量。将网络编码与OFDM技术结合，提高下一代无线通信系统的传输性能与效率具有重要的应用前景。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明的目的是提出一种联合网络编码与资源分配的OFDM双向信息互传方法， 结合网络编码对OFDM系统的资源进行优化分配，实现用户公平性要求的双向信息互传。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供一种面向用户公平性的OFDM双向信息互传方法，包括上行阶段，两个源节点通过两组相互正交的子载波集将信息同时传送给中继节点；和下行阶段，中继节点接收到来自两个源节点的信息后进行网络编码，而后将编码后的数据与未经编码的数据通过两个不相交的子载波集传输给两个源节点。优选地，所述编码后的数据采用广播方式传输给两个源节点，未经编码的数据通过单播形式发送给其目标源节点。优选地，在所述上行阶段和下行阶段中资源分配独立进行。优选地，在所述上行阶段和下行阶段中资源分配均先实施子载波分配，而后在已分配的子载波上实施最优功率分配。优选地，在子载波分配中，若各个子载波注入相等的功率，依据每个用户子载波集上的子信道系数将较大信道增益的子信道分配给对应的用户，并保证两个用户的分配的速率之比接近于公平性之比。优选地，所述公平性之比包括但不限于数据量之比。优选地，在完成子载波的分配后，上行传输的两个源节点分别按照注水算法将自已的功率注入到所分配的子载波集上，下行传输中，中继节点通过计算将功率首先分配给两个下行子载波用户后，然后将分配后的功率按照注水算法注入到对应的子载波集上。(三)有益效果本发明将中继技术、网络编码技术和OFDM技术有效结合，传输过程中，通过上行和下行阶段的OFDM子载波分配和功率分配可实现相对公平的信息交互传输。
图1为本发明联合网络编码与资源分配的OFDM双向双向信息互传方法示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是限制本发明的范围。本发明所述的面向用户公平性的联合网络编码和OFDM资源分配的双向信息互传方法，考虑了两个源节点通过单个中继节点进行信息对传的场景，其中源节点的信息在中继节点进行网络编码操作，之后被转发给两个源节点。具体涉及到两个阶段的传输工作① 在上行阶段，两个源节点通过两组相互正交的子载波集将信息同时传送给中继节点，②在下行阶段，中继节点接收到来自两个源的信息后进行网络编码，而后将编码后的数据与未经编码的数据通过两个不相交的子载波集传输给两个源节点，其中编码后的数据采用广播方式传输给两个源节点，未经编码的数据通过单播形式发送给其目标源节点。在上述传输过程中，通过上行和下行阶段的OFDM子载波分配和功率分配可实现相对公平的信息交互传输。定义上行的子载波用户为两个源节点，下行的子载波用户为两种数据流，即网络编码数据流与未经编码数据流，所提出资源分配的特点则体现为①上、下行资源分配独立进行；②上、下行资源分配均先实施子载波分配，而后在已分配的子载波上实施最优功率分配；其中，③在子载波分配中，假设各个子载波注入相等的功率，子载波分配遵循这样的原则依据每个用户子载波集上的子信道系数将较大信道增益的子信道分配给对应的用户， 并保证两个用户的分配的速率之比接近于公平性之比(如数据量之比)；④在完成子载波的分配后，上行传输的两个源节点分别按照注水算法将自已的功率注入到所分配的子载波集上，下行传输中，中继节点通过计算将功率首先分配给两个下行子载波用户后，然后将分配后的功率按照注水算法注入到对应的子载波集上。针对上述发明方案，我们给出具体的实施过程，如图1所示。两个源节点为A和B， 中继节点为R。假设A要发送给B的信息量为P A，B要发送给A的信息量为P B，A，B之间的信息交换通过R完成。已知A，B，R的发射功率分别为PA，I\和Ρκ。系统的子载波数为N。 A，R和B，R之间的信道状态信息已知。下面大写字母H表示信道的载波噪声功率比，即H =h2/^,其中h为信道系数，N0为信道噪声功率密度。上行的资源分配方法为，首先按照本发明所述上行子载波分配算法进行上行子载波分配，然后本发明所述上行功率分配算法进行功率分配。所述上行子载波分配算法和功率分配算法如下算法1.上行子载波分配算法。假设用户A和B的功率平均分配在N个子载波上。1-1)令 Ω = {1,2, . . .，Ν}，y = {Α，B}，夫=0 , nk = 0，其中 k e γ , Ω 代表全
体子载波集合，Y代表上行子载波用户集合，Λ代表第k个用户的上行传输速率；
Pk1-2)若Y不为空，选择第k个用户，满足
权利要求
1.一种面向用户公平性的OFDM双向信息互传方法，其特征在于，包括上行阶段，两个源节点通过两组相互正交的子载波集将信息同时传送给中继节点；和下行阶段，中继节点接收到来自两个源节点的信息后进行网络编码，而后将编码后的数据与未经编码的数据通过两个不相交的子载波集传输给两个源节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码后的数据采用广播方式传输给两个源节点，未经编码的数据通过单播形式发送给其目标源节点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述上行阶段和下行阶段中资源分配独立进行。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述上行阶段和下行阶段中资源分配均先实施子载波分配，而后在已分配的子载波上实施最优功率分配。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在子载波分配中，若各个子载波注入相等的功率，依据每个用户子载波集上的子信道系数将较大信道增益的子信道分配给对应的用户，并保证两个用户的分配的速率之比接近于公平性之比。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述公平性之比包括但不限于数据量之比。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在完成子载波的分配后，上行传输的两个源节点分别按照注水算法将自已的功率注入到所分配的子载波集上，下行传输中，中继节点通过计算将功率首先分配给两个下行子载波用户后，然后将分配后的功率按照注水算法注入到对应的子载波集上。
全文摘要
本发明是一种面向用户公平性的OFDM双向信息互传方法，包括上行阶段，两个源节点通过两组相互正交的子载波集将信息同时传送给中继节点；和下行阶段，中继节点接收到来自两个源节点的信息后进行网络编码，而后将编码后的数据与未经编码的数据通过两个不相交的子载波集传输给两个源节点。本发明将中继技术、网络编码技术和OFDM技术有效结合，传输过程中，通过上行和下行阶段的OFDM子载波分配和功率分配可实现相对公平的信息交互传输。
文档编号H04L27/26GK102333062SQ20111031702
公开日2012年1月25日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者易粟, 樊平毅, 熊轲, 雷鸣 申请人:日电(中国)有限公司, 清华大学