[发明专利]一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法

摘要

本发明公开了一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法，在该双向中继OFDM系统中，允许所有中继转发同一子载波对，以提高系统的分集增益，以此为基础，提出了一种以最大化系统容量为目标的功率分配与子载波配对的联合方法。为了简化优化问题的计算复杂度，提出了一种新的基于柯西不等式与二分法的功率分配方法，优先分配固定子载波对内部的功率，将该优化模型转化为典型的二维优化问题，再通过匈牙利算法与次梯度算法进行求解。本发明提出的资源分配联合算法在系统容量性能上优于传统的最优中继选择算法与无空间分集增益的算法。

主权项

1.一种双向多中继OFDM系统中的资源联合分配方法，该方法包括以下步骤：1)获取瞬时信道信息：所有工作节点获取源节点与中继节点之间的所有信道的瞬时信道信息，定义SP(i,j)表示中继在第一个时隙内用第i个子载波接收信号，第二个时隙内用第j个子载波转发信号，那么获取到的瞬时信道信息包括源节点S₁到中继R_k在子载波对SP(i,j)上的瞬时信道增益源节点S₂到中继R_k在子载波对SP(i,j)上的瞬时信道增益以及系统中的高斯白噪声功率N₀，选取对偶变量λ_n的初始值λ₀；2)定义子载波对SP(i,j)的等效信道增益其中K表示系统中所有中继节点的个数，α_i,j表示当前子载波对SP(i,j)上源节点所用功率占中功率的比值，应用二分法在区间(0,0.5)上计算出使ω_i,j取得最大值时的最优解α_i,j，从而获得最优的ω_i,j值,3)根据当前的对偶变量λ_n，计算出子载波对SP(i,j)在两个时隙消耗的总功率其中[x]+＝max(0,x)，定义子载波配对决策矩阵L＝{L_i,j}与s＝{s_i,j}，根据P_i.j计算出L_i,j＝log₂(1+ω_i,jP_i.j)‑λ_nP_i.j的值，再通过匈牙利算法计算矩阵s，使从L中每一行每一列取出一个元素的和最大，其中若第i个子载波与第j个子载波相匹配，则s_i,j＝1，若第i个子载波不和第j个子载波相匹配，则s_i,j＝0；4)用已经算出来各个值更新λ，取其中N为子载波数，st_n是与n相关的变量，用来控制每次迭代的步长；5)比较λn+1与λn的值，如果|λn+1‑λn|的值小于一个固定的常数，说明此次迭代算出的各个值为最优解，SP(i,j)在两个时隙消耗的总功率Pi.j确定，同时最优决策矩阵s也被确定，子载波配对完成，转到步骤(6)，否则用λn+1代替λn，转入步骤(3)；6)根据本次迭代获得的决策矩阵s＝{s_i,j}与P_i,j，α_i,j的值计算出s_i,j＝1时，在子载波SP(i,j)对上，两个源节点的信号发送功率所有中继节点的总发射功率7)引入一个辅助复变量使得每一个中继的功率表示为根据公式计算出各个中继节点的功率分配，其中表示第k个中继所使用的功率，各个中继功率分配系数；8)将资源分配信息通过广播信道广播给两个源节点与所有中继节点。