基于空閑用戶設(shè)備輔助的ofdma系統(tǒng)上行子信道分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于空閑用戶設(shè)備輔助的OFDMA系統(tǒng)上行子信道分配方法。所述方法在現(xiàn)有的基于消息傳遞策略的OFDMA系統(tǒng)上行子信道分配算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，主要是對(duì)演進(jìn)型基站和接入用戶之間通過消息傳遞迭代進(jìn)行子信道分配決策的過程運(yùn)算中涉及的選擇運(yùn)算進(jìn)行了優(yōu)化，由接入用戶和其周圍的空閑用戶共同完成選擇算法的初次partition運(yùn)算，并且對(duì)選擇算法也予以了改進(jìn)，使之只需調(diào)用一次選擇算法即能完成序號(hào)相連的兩個(gè)元素的選擇。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以極小的額外通信開銷和延時(shí)，通過空閑用戶協(xié)助，以及新的選擇算法，使得子信道分配提速。本發(fā)明對(duì)信道快速變化的通信系統(tǒng)，具有尤為重要的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】基于空閑用戶設(shè)備輔助的OFDMA系統(tǒng)上行子信道分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種0FDMA系統(tǒng)子信道快速分配方法，屬于無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線通信系統(tǒng)合理的資源分配是實(shí)現(xiàn)信息高效傳輸?shù)闹匾獥l件，而信道是無線通 信系統(tǒng)最重要的資源之一，0FDMA系統(tǒng)的子信道分配往往涉及選擇運(yùn)算。為了便于描述， 我們首先定義如下符號(hào)：處于接入狀態(tài)的用戶設(shè)備（User Equipment, UE)(以下稱之為 active UE)集合為U，處于空閑狀態(tài)的用戶設(shè)備（以下稱之為idle UE)集合為V，子信道 集合為F。標(biāo)簽為u的UE用UEU表示。
[0003] 目前的分布式資源分配方案之一是基于消息傳遞（Message Passing, MP)策略，其 優(yōu)點(diǎn)是，其一，復(fù)雜的計(jì)算由演進(jìn)型基站（eNodeB)和UE共同參與完成，而且UE的分擔(dān)的份 額更大，因而減輕了基站的負(fù)擔(dān)；其二，每個(gè)UE只需根據(jù)本地消息做出決策。基于消息傳遞 的上行資源分配次優(yōu)算法一般分兩步進(jìn)行：第一步是子信道分配，每次迭代所做的工作是 UEU Vm e U，從一個(gè)數(shù)組（集合）中挑選出各自的第ru小的元素，其中ru為UEU的子信道配 額；第二步是比特加載。本發(fā)明旨在對(duì)第一步予以改進(jìn)，使其運(yùn)算速度加快。算法的場(chǎng)景如 圖1所示。
[0004] 文獻(xiàn)Message passing resource allocation for the uplink of multi-carrier multi-format Systems(IEEE Trans. Wireless Commun. , vol. 11, no. 1, pp. 130-141, Ja n. 2012.)中提出的基于消息傳遞（Message Passing, MP)策略的子信道分配方案，與其同 義的主程序偽代碼如表1所示。迭代停止的檢驗(yàn)條件是X(t+1) = X(t)得到滿足，即相繼兩次 迭代生成的子信道歸屬矩陣X未變，若滿足此條件則迭代停止，信道分配方案最后確定，否 則繼續(xù)調(diào)用消息傳遞迭代子程序，如表2所示。
[0005]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于空閑用戶設(shè)備輔助的OFDM系統(tǒng)上行子信道分配方法，其特征在于：所述 方法包括如下步驟： (1) 接入用戶在準(zhǔn)備接入時(shí)根據(jù)與空閑用戶之間的信道情況選擇若干空閑用戶作為參 與子信道分配運(yùn)算的協(xié)助者，并與協(xié)助者制定通信協(xié)議； (2) 演進(jìn)型基站eNodeB進(jìn)行信道估計(jì)和功率矩陣、各接入用戶的子信道配額向量、迭 代序號(hào)、下行消息矩陣以及子信道歸屬判決矩陣的初始化； (3) eNodeB和接入用戶之間通過消息傳遞迭代進(jìn)行子信道分配決策的過程運(yùn)算，若相 繼兩次迭代生成的子信道歸屬判決矩陣不變，則迭代結(jié)束，子信道分配方案確定； 所述步驟（3)中每次迭代的子信道分配決策的過程運(yùn)算包括： (3. 1) eNodeB根據(jù)上行消息計(jì)算下行消息，并廣播下行消息，初次下行消息設(shè)置為零； (3. 2)各個(gè)接入用戶及各自的協(xié)助者收聽下行消息，結(jié)合下行消息、功率矩陣和各接入 用戶的子信道配額共同完成上行消息的求解運(yùn)算，接入用戶根據(jù)運(yùn)算結(jié)果設(shè)置上行消息并 發(fā)送給eNodeB ; (3. 3)各接入用戶基于上行消息和下行消息獲得子信道歸屬判決矩陣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空閑用戶設(shè)備輔助的0FDMA系統(tǒng)上行子信道分配方法， 其特征在于： 步驟（3.2)中各個(gè)接入用戶及各自的協(xié)助者結(jié)合下行消息、功率矩陣和接入用戶的子 信道配額共同完成上行消息的求解運(yùn)算的步驟包括： ㈧各接入用戶將功率矩陣中本用戶接入每個(gè)子信道所需功率，與下行 消息矩陣中本用戶關(guān)于對(duì)應(yīng)各子信道的消息，二者相力P，形成一個(gè)數(shù)組;
其中t為迭代序號(hào)，Py為功率矩陣中用戶 接入子信道所需功率，
為eNodeB對(duì)UEU發(fā)送的關(guān)于子信道的下行消息，]p為子信道集 合； (B)各接入用戶通過選擇運(yùn)算從數(shù)組〇"中選出第
小的元素，其中ru為 用戶u的子信道配額； 所述步驟（B)中選擇運(yùn)算采用Hoare's Find選擇算法，首次partition操作由接入用 戶及其協(xié)助者共同完成，后續(xù)的partition操作由接入用戶獨(dú)立完成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于空閑用戶設(shè)備輔助的0FDMA系統(tǒng)上行子信道分配方法， 其特征在于： 所述首次partition操作由接入用戶及其協(xié)助者共同完成的具體步驟為： (B11)以數(shù)組
中的第一個(gè)元素
為pivot，數(shù)組
中的其他元素與pivot的比 較運(yùn)算由UEU及其協(xié)助者均分，UEU及其協(xié)助者作
的比較運(yùn)算，其中， i為UEU及其協(xié)助者的編號(hào)，UEU的編號(hào)為2,其協(xié)助者的編號(hào)為

:表示向上取整； (B12)UEU的協(xié)助者將比較運(yùn)算結(jié)果報(bào)告給UEU ; (B13)根據(jù)步驟（B12)得到的比較結(jié)果進(jìn)行第一次partition操作，得到結(jié) 果：
其中，
是pivot，4>u中的所有元素均小于等于
中的所有元 素均大于
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于空閑用戶設(shè)備輔助的0FDMA系統(tǒng)上行子信道分配方 法，其特征在于：步驟（B12)中，每個(gè)編號(hào)i為的協(xié)助者只在存在

時(shí)將比較結(jié)果報(bào)告給UEU，報(bào)告采用通信制式是0FDMA，若UE U未收到編號(hào) i為的協(xié)助者的報(bào)告，則默認(rèn)
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于空閑用戶設(shè)備輔助的0FDMA系統(tǒng)上行子信道分配方法， 其特征在于： 所述后續(xù)的partition操作由接入用戶獨(dú)立完成的具體步驟為： (B21)接收經(jīng)過第一次協(xié)作完成的partition操作后形成數(shù)組
其中
為pivot元素，p為其在中的序號(hào)，的一個(gè)子數(shù)組，其中的元素均小于
的一個(gè)子數(shù)組，其中的元素均大于
，nSpartition操作的輪次，此時(shí) 為1 ; (B22)判斷是否ru = p，若4 = 口則
即為數(shù)組中的第rjh小的元素，選中它予以 存儲(chǔ)，并且將作為下一次partition操作的輸入數(shù)組，令ΦΜ = 0U，若ru尹P，則再判斷 是否ru+l =p，若是，則
即為數(shù)組中的第
小的元素，選中它并予以存儲(chǔ)，并 將杏!!作為下一次partition操作的輸入數(shù)組，令= (&u;若ru尹ρ且ru+l尹ρ，則判斷是 否ru〈p,若是，則將(f>u作為下一次partition操作的輸入數(shù)組，令Φ ω = (f>u，若否，則將4^ 作為下一次partition操作的輸入數(shù)組，令ΦΜ = Φυ; (Β23)接收輸入數(shù)組Φ"，進(jìn)行partition操作并輸出數(shù)組
上述步驟（B22)和（B23)循環(huán)執(zhí)行，直至第
小和第
小的元素均被選中，則 將其輸出，結(jié)束循環(huán)。
【文檔編號(hào)】H04W72/04GK104159308SQ201410378155
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】宋鐵成, 顧斌, 胡靜, 孫大飛, 張雷, 吳名, 郭潔, 沈連豐 申請(qǐng)人:東南大學(xué)