一种基站用户选择、中继用户选择与归属及功率分配方法
【专利摘要】本发明提供了一种基站用户选择、中继用户选择与归属及功率分配方法。该方法包括：分别确定所有活跃基站用户、中继用户分别到基站以及到中继节点的信道信息；根据所有中继用户到基站以及到中继节点的信道信息确定中继用户的选择及其归属基站；根据所选中继用户的归属情况，以及所有基站用户到基站以及到中继节点的信道信息分别确定中继节点左右两边基站的基站用户选择；根据各个所选用户的服务质量要求及各个所选用户分别到基站及到中继节点的信道信息确定各个所选用户的最小发射功率。通过本发明所述的基站用户选择、中继用户选择与归属及功率分配方法可以提高整个通信系统性能。
【专利说明】一种基站用户选择、中继用户选择与归属及功率分配方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及无线通信领域，特别是关于无线中继协作通信领域中的用户选择及功率分配，具体是一种基站用户选择、中继用户选择与中继用户归属及所选定用户所需最小功率分配的方法。
【背景技术】:
[0002]随着社会的发展，人们对传输速率、通信安全等性能要求越来越高。然而，可供利用的频谱资源越来越紧张，为了满足人们对通信质量的要求、提高通信质量，并且降低单位数据传输的成本，近几年来陆续提出采用中继协作技术、全蜂窝小区同频率复用技术等等。
[0003]中继协作通信技术的核心思想是允许中继节点对来自信源端的信息经过简单放大或压缩编码或解码再编码后再传给信宿，最后信宿再利用收到的所有信息，进行解码。在这样的传输模型下，中继节点对信源和信宿之间的通信起到了一定的协助作用，提供了一定的空间分集，可以对抗多径衰落从而提高了通信质量，同时能降低单位数据传输的成本。而全蜂窝小区同频率复用可以显著提升频率利用率。
[0004]然后在单信源单中继单信宿的协作通信方式中，由于中继节点的单工模式，一个完整的数据传输要花费两个正交的信道，这与信源到信宿之间的直接传输只花费一个正交信道相比，这种空间分集特性又降低了频率效率。同时，由于全蜂窝小区的同频率复用，会加重蜂窝之间的同频率信号干扰。
[0005]在LTE-A项目中提出了两种中继类型=Type-1中继和Type-ΙΙ中继。Type-ΙΙ中继与Type-1中继在理论研究上的最大区别在于，在Type-1I中继场景中，信源(eNB)与信宿(UE)之间存在着直接的通信链路。因此，如何在全蜂窝小区同频率复用的模式下，结合中继协作传输技术，采用基站用户选择、中继用户选择与归属及功率分配方法来提升系统性能，值得深入研究。
【发明内容】
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[0006]本发明的目的在于改善由于采用全小区同频复用所加剧的同频信号干扰问题，以及提高中继协作通信模式下的频谱效率。
[0007]本发明的实施例提供了一种基站用户选择、中继用户选择与归属的方法，以及每个被选用户按服务质量要求所需的最小功率分配方法。
[0008]本发明的实施例所述的基站用户选择、中继用户选择与归属及功率分配方法，可以在具有中继节点的全频率复用蜂窝小区的网络拓扑结构下，考虑如何进行基站用户选择、中继用户选择与归属以及每个被选用户的最小功率分配。
[0009]根据本发明，提供一种基站用户选择、中继用户选择与归属及功率分配方法，包括以下步骤:
[0010]步骤1、假定中继节点位于两个基站之间以便协助两个基站之间的蜂窝边缘用户接入网络；中继用户为两个基站之间的边缘用户，基站用户为每个基站周围除了边缘用户以外的其他用户；中继节点临近基站为与中继节点相邻的两个基站，基站即为eNodeB，中继节点即为RN ；eNodeB-Ι周围的活跃基站用户为:MSn，MS12,…，MSin ;eNodeB-2周围的活跃基站用户为:MS21，MS22,…，MS2m;活跃的中继用户为:MS31, MS32,...，MS3K。
[0011]步骤2、确定所有活跃基站用户到基站和到中继节点的信道信息，所有活跃中继用户到基站和到中继节点的信道信息，以及中继节点到临近基站的信道信息，即确定后的所有活跃用户到中继节点和到基站的信道信息分别表示为:
[0012]基站用户MS11, MS12,…，MSin到eNodeB-Ι的信道信息分别表不为hn, h12,…，h1N ;基站用户MSn，MS12,…，MSin到RN的信道信息分别表示为hal，ha2，…，haN ;基站用户MS21, MS22,…，MS2m到eNodeB-2的信道信息分别表示为h21，h22，…，h2M ;基站用户MS21,MS22,...，MS2S3」RN 的信道信息分别表示为 hbl，hb2，".，hbM;中继用户 MS31，MS32，...,MS31^lJeNodeB-Ι和到eNodeB-2的信道信息分别表示为gal, ga2,…，gaK和gM，gb2，…，Sm ;中继用户MS31,MS32,...，MS3K到RN的信道信息分别表示为g31，g32，…，g3K ；以及RN到eNodeB-Ι和到eNodeB-2的信道信息分别表示为hK1和hK2。
[0013]步骤3、根据所获得的 gal, ga2,..., gaK 和 gbl, gb2,..., gbK 以及 g31, g32,..., g3K 和hK1、hE2确定中继用户的选择以及所选定中继用户的归属基站包括:以中继用户的SNR最大化为选择标准去选择中继用户和选择中继用户的归属基站。具体操作如下:
[0014]A、首先，令
【权利要求】
1.一种基站用户选择、中继用户选择与归属及功率分配方法，其特征在于，包括: 分别确定所有活跃基站用户到基站及到中继节点、所有活跃中继用户到基站及到中继节点的信道信息，以及中继节点到临近基站的信道信息； 根据所获得的所有活跃中继用户到基站及到中继节点的信道信息，以及中继节点到临近基站的信道信息确定中继用户的选择以及所选中继用户的归属基站； 根据所选中继用户的归属情况，以及所有活跃基站用户到基站及到中继节点之间的信道信息分别确定中继节点两边基站的用户选择； 根据所选的中继用户到中继节点及到基站的信道状态信息和所选的基站用户到中继节点及到基站的信道状态信息、以及各个所选用户的服务质量要求分别确定各个所选用户的最小发射功率。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述的中继节点位于两个基站之间以便协助两个基站之间的蜂窝边缘用户接入通信网络；所述的中继用户即为两个基站之间的边缘用户，所述的基站用户即为每个基站周围除了边缘用户以外的其他用户；所述的中继节点临近基站即为与中继节点相邻的两个基站；基站即为eNodeB，中继节点即为RN ；eNodeB-l周围活跃的基站用户为=MS11, MS12,…，MSin ;eNodeB-2周围活跃的基站用户为=MS21,MS22,…，MS2m;两个基站之间的活跃边缘中继用户为:MS31, MS32, -,MS3ko
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述分别确定所有活跃基站用户到基站及到中继节点的信道信息，所有活跃中继用户到基站及到中继节点的信道信息，以及中继节点到临近基站的信道信息，包括: MSn，MS12,…，eNodeB-Ι 的信道信息分别表示为 hn，h12，…，h1N，MSn，MS12,…，MSin到RN的信道信息分别表示为hal，ha2，…，haN ； MS21,MS22,...，MS2S3」eNodeB-2 的信道信息分别表示为 h21，h22，…，h2M，MS21,MS22,…，MS2m到RN的信道信息分别表不为hbl, hb2,…，hbM ； MS31, MS32,…，MS3k到eNodeB-Ι和到eNodeB-2的信道信息分别表示为gal，ga2，…，gaK和gbi，Sb2^…，SbK ；MS31, MS32,…，MS3k到RN的信道信息分别表不为g31, g32,…，g3K ;以及RN到eNodeB-Ι和到eNodeB-2的信道信息分别表示为hK1和hK2。
4.根据权利要求1或3所述方法，其特征在于，所述根据所获得的gal，ga2，…，gaK和gbi，gb2?…，SbK以及Al，g32?…，8?和hK1、hK2分别确定中继用户的选择以及所选定中继用户的归属基站包括:以中继用户的信号噪声比(signal to noise ratio, SNR)最大化为选择标准去选择中继用户和选择中继用户的归属基站。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，以中继用户的SNR最大化为选择标准去选择中继用户和选择中继用户的归属基站，包括: A、首先，令2，其中i= 1，2，1≤k≤K，Ps和Pr分别丨 ar +ab为常数其等价于中继用户和RN的发射功率，σ62和of分别为eNodeB和RN上的噪声方差，而?= I ?\ 2:；
i ps I g3i I2 +< B、然后，寻找最大的SNRxy,即=argi^^SMU，其中对应的中继用户y即为选中的中继用户，对应的基站X为选中的中继用户I的归属基站。
6.根据权利要求1或3所述方法，其特征在于，所述根据所选定的中继用户的归属情况，以及所有基站用户到基站和到中继节点之间的信道信息分别确定中继节点两边基站的基站用户选择，包括: A、对于有中继用户y附归属的基站的基站用户选择(不失一般性，假设中继用户I的醒站为麻-1)，首先，令
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所选定的中继用户到基站和到中继节点的信道信息，和所选定的基站用户到基站和到中继节点的信道信息、以及各个所选用户的服务质量要求分别确定各个所选用户的最小发射功率，包括: 步骤1、假设为中继用户y提供的服务质量为要求为其提供的信干噪比(signal tointerference and noise ratio, SINR)大于等于 SINRr,为 eNodeB-Ι 选定的基站用户 j 提供的服务质量为要求为其提供的SINR大于等于SINR1，为eNodeB-2选定的基站用户z提供的服务质量为要求为其提供的SINR大于等于SINR2，其中，不失一般性，假设eNodeB-2为没有中继用户归属的基站； 步骤2、初始化eNodeB-Ι所选定的基站用户j的发射功率为P1，初始化eNodeB-2所选定的基站用户z的发射功率为P2，初始化所选定的中继用户I的发射功率为P3 ； 步骤3、更新中继用户y的发射功率，即首先，令:
【文档编号】H04W52/34GK103648155SQ201310684384
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】覃团发, 万海斌, 黎相成 申请人:广西大学