[发明专利]一种OFDM无线中继网络系统及其资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种OFDM无线中继网络系统及其资源分配方法。

背景技术

资源分配是OFDM无线中继网络的重要组成部分。在无线中继网络中，中继处于半双工状态，一个数据包的完整传输分为基站到中继和中继到用户两个时段，这两个时段可占用不同的时间。而用户需要选择合适的中继为其提供中继服务，并且要选择合适的子载波来传输数据并且需要为子载波配置功率。如果资源分配不合理，不仅会降低网络容量，还会影响到用户的服务质量。

现有技术中，一般通过可行域搜索法实现资源分配。该算法在各约束条件界定的可行域中，根据一阶条件设置每次迭代的步长与上升方向，最终达到优化效果。在变量较少的情况下，可行域搜索法有着很高的效率。然而，OFDM中继网络存在着大量子载波分配的问题，如果使用现有的可行域搜索法，直接在高维空间中寻求最优解，其时间复杂度将非常高。这时若使用智能优化算法将解决时间复杂度的问题，但是其性能却往往不够稳定。

发明内容

发明目的：本发明公布了一种OFDM无线中继网络系统及其资源分配方法，该方法可以以较低的时间和空间复杂度实现网络资源的分配，实现系统的最大容量，并且算法性能稳定。

技术方案：一种OFDM无线中继网络系统，其特征在于，该系统包括：基站、中继以及用户。基站用于无线信号的发送与接收；中继用于基站与用户之间传输数据的中介，用于信号的复制、再发送、调整以及放大增益；用户用于无线信号的接收。

为了提升整个中继系统的容量，并且减少算法的复杂度及保证算法的稳定性，一种OFDM无线中继网络资源的分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）基于中继传输数据到用户时段的子载波信道增益估计值，根据第一规则各中继确定其服务的用户集合；

（2）定义外层迭代计数器初始值，依据用户集合，各中继随机生成子载波的初始分配值，并且获得子载波的用户标号，进入内层迭代；

（3）经过内层迭代得到最优值，进入外层迭代，根据第六规则，判断是否达到外层最优值，达到则迭代终止，获得中继系统最大容量、最优子载波分配以及最优子载波功率分配，否则进入步骤（4）；

（4）重新计算外层迭代计数器值，根据第七规则更新子载波分配值，跳回（2）进入内层迭代。

作为优选，步骤（3）中的外层迭代为了用于优化子载波的分配，步骤（2）中的内层迭代为了用于优化子载波功率的分配；

作为优选，步骤（1）中的第一规则为：

Rm=nargmax{Σk=1n|hn,m,k|,n=1,2,...,N},]]>

其中R_m表示第m个用户所选择的中继编号；表示用户m选择中继n时的各子载波信道增益模的和的值。

作为优选，所述步骤（2）中的内层迭代包括以下步骤：

①设定内层迭代计数器的初始值，初始化拉格朗日算子；

②根据第二规则，计算出中继传输数据到用户时段的各子载波的功率分配值，再根据第三规则，得到基站传输数据到中继时段的各子载波的功率分配值，从而得到当前中继系统的容量；

③对于中继系统的容量，根据第四规则，判断中继系统是否达到最佳值，达到则内层迭代终止；否则进入步骤④；

④重新计算内层迭代计数器的值，根据第五规则，更新拉格朗日算子，回到步骤②。

作为优选，所述步骤（2）中的内层迭代步骤②中的第二规则为：