專利名稱：在ofdm協(xié)同/中繼系統(tǒng)中多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在無線網(wǎng)絡中協(xié)同傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法，確切地說，涉及一種在OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術：
隨著無線通信技術和英特網(wǎng)的快速發(fā)展，人們的工作和生活越來越離不開因特網(wǎng)服務，人們希望在任何地點、任何時間都能夠獲得高速、便捷的英特網(wǎng)服務。與此同時，傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡架構已經(jīng)不能適應于高速率無縫覆蓋的應用要求。協(xié)同/中繼(Cooperative/Relay)技術被認為是未來無線網(wǎng)絡的關鍵技術之一。目前，在國內(nèi)外各大標準化組織中，包括第三代移動通信項目伙伴3GPP、國際電信聯(lián)盟ITU和中國通信標準化協(xié)會CCSA等，均將協(xié)同/中繼技術列為未來長期演進的LTE+和國際移動電信IMT-Advanced系統(tǒng)的關鍵技術，而美國電氣及電子工程師學會IEEE 802.16j系列協(xié)議已將中繼技術的相關應用進行了標準化工作?？梢钥闯?，協(xié)同/中繼技術必將成為未來無線通信領域的一項廣泛應用的關鍵技術，其能夠以低成本的優(yōu)勢提供高速率的無縫覆蓋，滿足未來無線通信的需求。與此同時，因為能夠有效對抗無線通信中的多徑傳輸和符號間干擾問題，正交頻分復用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術作為未來無線通信系統(tǒng)的另一項關鍵技術，在已有的LTE和微波存取全球互通WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等系統(tǒng)中，OFDM技術已經(jīng)得到了廣泛應用，LTE和WiMAX系統(tǒng)的上下行多址方式均基于OFDM技術。目前，在IMT-Advanced的相關國內(nèi)外各大標準化組織中，包括3GPP、ITU及CCSA等，OFDM技術被認為是未來無線通信系統(tǒng)必不可少的關鍵技術之一。由此可見，OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)必將是未來無線通信領域的關鍵系統(tǒng)之一。
眾所周知，在基于OFDM技術的系統(tǒng)中，無線衰落在各個子載波上不僅相同，當兩子載波帶寬間隔大于信道的相干帶寬時，子載波上的無線衰落互相獨立；這意味著在某一時刻，某些子載波的信道要優(yōu)于其他子載波，而在另一時刻，這些子載波的信道增益可能比其他子載波差。如果在分配資源時能夠有效利用這種子載波間衰落的差異性，系統(tǒng)的總體吞吐量將得到有效提高。注水準則顯示，如果給某些信道較好、增益較大的子載波分配較多的功率，而給那些信道較差的信道分配的功率較小，甚至不分配功率能夠有效提高系統(tǒng)整體吞吐量和容量。在多用戶OFDM系統(tǒng)中，由于各個子載波相對于各個用戶而言，其衰落各自獨立，互不相同，自適應動態(tài)分配子載波和功率給不同的用戶能夠有效地提高多用戶系統(tǒng)的整體容量和吞吐量。在實際系統(tǒng)中，考慮到反饋信息量的傳輸負荷和信道估計等的可實現(xiàn)性，往往將多個信道相關的子載波視為一個子載波組，自適應地分配各個子載波組和相應的功率資源也能夠有效改善系統(tǒng)性能。這種自適應的方法已經(jīng)被廣泛應用于已有的基于OFDM技術的系統(tǒng)(如LTE、WiMAX等)。
我們知道，自適應的子載波(組)和功率分配的關鍵之一是需要知道各個子載波(組)的信道質量。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡架構中，由于只存在一跳鏈路，接收端能夠方便地估計和得到各個子載波(組)上的信道，從而能有效地進行自適應的資源分配。而在協(xié)同/中繼網(wǎng)絡中，由于存在兩跳、甚至多跳鏈路，某個子載波(組)在某跳鏈路上的質量好壞并不能夠反映總體鏈路的性能好壞。因此，需要找到一種能夠反映總體鏈路質量的方法來評價某條經(jīng)過兩跳甚至多跳鏈路傳輸鏈路的總體質量。這樣，就能夠對基于這條鏈路的總體鏈路質量進行有效的信道總體評估，并進行相應的資源管理和無線信道評估；另一方面，基于該鏈路總體質量評估，就能夠有效地進行資源分配。然而，直到目前為止，還未找到一個合適的方法來解決該問題，所以，尋求一種合理的評估方法，以便用于協(xié)同/中繼網(wǎng)絡中的總體鏈路質量的評估就成為通信業(yè)內(nèi)眾多科技人員的新課題。
另一方面，隨著無線通信的快速發(fā)展，各種無線業(yè)務會被廣泛開發(fā)和應用，已有的業(yè)務包括語音業(yè)務、短信/彩信業(yè)務、流媒體業(yè)務、電子郵件、網(wǎng)絡瀏覽和數(shù)據(jù)下載等。可以預測未來的無線通信必將是各種業(yè)務共存的局面，然而，這些業(yè)務的業(yè)務質量QoS各不相同?，F(xiàn)有的這些業(yè)務大體可以分為兩類，其中一類為實時業(yè)務在傳輸時需要有最低的速率保障，在實際傳輸時的傳輸速率不能低于該指標，否則會造成業(yè)務中斷。此類業(yè)務典型包括流媒體業(yè)務、VoIP業(yè)務等，這類業(yè)務往往對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蟛皇欠浅８撸湫偷恼`碼率要求通常在10-2到10-3之間。相對應的，另一類為非實時業(yè)務它對最低的傳輸速率不存在硬性需求，此類業(yè)務的典型包括電子郵件業(yè)務、數(shù)據(jù)下載業(yè)務和網(wǎng)絡瀏覽等。為了提高系統(tǒng)總體的吞吐量，往往希望此類業(yè)務能夠以盡可能高的速率進行傳輸。此類業(yè)務對于誤碼率的要求較高，一般在10-4到10-6之間。
因此，面向未來的無線通信，OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中的多業(yè)務混合傳輸問題已經(jīng)成為一個關鍵問題如何在該系統(tǒng)中混合傳輸各種QoS迥異的業(yè)務，既能夠有效地保障某些業(yè)務的最低速率需求，同時，又能夠盡可能地提高系統(tǒng)的總體吞吐量和容量，這個目前急需解決的通信技術難題，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)科技人員關注的一個焦點，但是，迄今還未發(fā)現(xiàn)有針對此問題的相應解決方案。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種在OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法，本發(fā)明是在其創(chuàng)新提出的在兩跳中繼/協(xié)同系統(tǒng)中反映總體鏈路質量的評價機制，以及獲取這種等價評價機制的相應的反饋機制的基礎上，針對不同的多業(yè)務混合傳輸場景，提出了兩種新型的OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中的多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。本發(fā)明方法能有效保障各業(yè)務的QoS需求，提高系統(tǒng)總體吞吐量和傳輸速率，并改善整體系統(tǒng)總體頻譜效率和系統(tǒng)其它性能。另外，本發(fā)明方法的操作步驟簡單、便利、容易實現(xiàn)，整個操作過程無需高復雜的搜索和循環(huán)迭代過程，全部操作過程的復雜度均為線性復雜度，完全能夠滿足未來無線通信中實時數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸?shù)男枨蟆?br> 為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種在正交頻分復用OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法，其特征在于先按照一種數(shù)學模型對等效鏈路質量進行總體評價，再采用對應的反饋機制來獲得對鏈路質量進行總體評價所需的相關參數(shù)，然后，基于該鏈路評價方法，針對OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中的兩種不同應用場景點到點的單用戶和點到多點的多用戶，分別提出各自多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法；所述實現(xiàn)方法包括下列操作步驟 (1)在放大轉發(fā)方式下對等效鏈路質量進行總體評價； (2)依據(jù)不同的應用場景，分別采用相應的反饋機制，以獲取發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益b、中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益c和發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例λ三個關鍵參數(shù)，以便用于對等效鏈路質量進行總體評價； (3)基于等效鏈路總體質量，分別實現(xiàn)和完成點到點的多業(yè)務混合傳輸和點到多點的多業(yè)務混合傳輸。
本發(fā)明是一種在OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法，根據(jù)理論分析和仿真試驗實施，證明本發(fā)明方法具有下述優(yōu)點 本發(fā)明方法能夠有效地保障各業(yè)務的包括誤碼率和速率的QoS需求，能夠有效提高系統(tǒng)總體吞吐量和傳輸速率，并改善整體系統(tǒng)總體頻譜效率和其它相關系統(tǒng)性能。另外，本發(fā)明的方法操作步驟簡單、便利、容易實現(xiàn)，整個操作過程無需高復雜的搜索和循環(huán)迭代過程，整個操作過程的復雜度均為線性復雜度，完全能夠滿足未來無線通信中實時數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸?shù)男枨蟆?br> 本發(fā)明提出的兩種多業(yè)務混合傳輸實現(xiàn)方法能夠分別應用于不同的業(yè)務傳輸場景，其中第一種方法能夠有效地應用于點到點(單用戶)的多業(yè)務混合傳輸，而第二種方法能夠有效地應用到點到多點(多用戶)的多業(yè)務混合傳輸過程。它們既能夠運用于傳統(tǒng)的基于蜂窩網(wǎng)絡架構的系統(tǒng)中，如LTE+，IEEE802.16j等，又能運用到一些基于新型的網(wǎng)絡架構系統(tǒng)中，如Ad Hoc(自組織網(wǎng)絡)和Mesh(網(wǎng)狀網(wǎng))等。因此，本發(fā)明在現(xiàn)在和未來的移動通信發(fā)展過程中都會有很好的推廣應用前景。



圖1是本發(fā)明在OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法總體流程方框圖。
圖2是本發(fā)明由發(fā)送端估計h數(shù)值的反饋操作步驟中的信息交互示意圖。
圖3是本發(fā)明由目標節(jié)點估計h數(shù)值的反饋操作步驟中的信息交互示意圖。
圖4是本發(fā)明由中繼節(jié)點估計h數(shù)值的反饋操作步驟中的信息交互示意圖。
圖5是本發(fā)明點到點的多業(yè)務混合傳輸實現(xiàn)方法實施流程示意圖。
圖6是本發(fā)明點到多點的多業(yè)務混合傳輸實現(xiàn)方法實施流程示意圖。
圖7是點到點的非實時業(yè)務速率性能實施例的比較示意圖。
圖8是點到點的實時業(yè)務中斷性能實施例的比較示意圖。
圖9是點到多點的非實時業(yè)務用戶總速率性能實施例的比較示意圖。
圖10是點到多點的實時業(yè)務用戶中斷性能實施例的比較示意圖。

具體實施例方式 為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
參見圖1，介紹本發(fā)明在OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中的多業(yè)務混合傳輸實現(xiàn)方法先按照一種數(shù)學模型對等效鏈路質量進行總體評價，再采用對應的反饋機制來獲得對鏈路質量進行總體評價所需的相關參數(shù)，然后，基于該鏈路評價方法，針對OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中的兩種不同應用場景點到點的單用戶和點到多點的多用戶，分別提出各自包括實時業(yè)務和非實時業(yè)務的多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。
下面對照該方法的三個操作步驟對其技術細節(jié)分別予以介紹和說明 步驟1，在放大轉發(fā)方式下對等效鏈路質量進行總體評價。
我們知道，放大轉發(fā)方式下的鏈路容量可以寫為 式中，W為系統(tǒng)總帶寬，Ps和Pr分別為發(fā)送端和中繼節(jié)點的發(fā)射功率，b為發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益，c為中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益，Γ為實際信道容量與傳統(tǒng)Shannon理論極限的差距Γ＝-ln(5μ)/1.5(其中μ為根據(jù)業(yè)務需求確定的誤碼率)，σ2為噪聲功率。
上述公式與傳統(tǒng)的Shannon公式類似，其中P為發(fā)送端和中繼節(jié)點發(fā)射功率之和，可以看成與總發(fā)射功率(即在傳統(tǒng)的單跳網(wǎng)絡中的發(fā)送端的發(fā)射功率)相等即Ps+Pr＝P，則Ps＝λP，Pr＝(1-λ)P，式中，λ為發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例系數(shù)，其數(shù)值大小取決于信道質量，取值范圍是(0，1]，在進行多業(yè)務混合傳輸時，先要將該參數(shù)λ預先設置為一個取值范圍內(nèi)的固定值，或者依據(jù)信道質量計算得出該參數(shù)λ；此時，上述公式可表示為其中，總體鏈路的評價h能夠有效反映整體鏈路的質量，能夠作為總體鏈路的評價標準，其計算公式為該公式與傳統(tǒng)的Shannon公式類似，在進行資源分配或需要對總體鏈路進行評估時，只需依據(jù)上述公式求解h，就能通過該衡量總體鏈路評價的h數(shù)值來反映信道質量的優(yōu)劣。
這樣，為了能獲得對系統(tǒng)鏈路的總體評估，必須得到b、c和λ三個關鍵參數(shù)，下面介紹依據(jù)不同應用場景采用相應反饋機制獲取這三個關鍵參數(shù)的步驟。
步驟2，依據(jù)不同的應用場景，分別采用相應的反饋機制，以獲取發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益b、中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益c和發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例λ三個關鍵參數(shù)，用于對等效鏈路質量進行總體評價。
由于既要獲取足夠的信道信息來評估總體鏈路質量，同時又希望能夠以最低的反饋量，最小的反饋信息開銷來獲取這些關鍵參數(shù)。因此，本發(fā)明根據(jù)不同的應用場景，提出獲取b、c和λ三個參數(shù)所對應的三種信息反饋方法，供用戶選擇。
參見圖2，先介紹第一種由發(fā)送端估計總體鏈路的評價h數(shù)值的反饋方法先由中繼節(jié)點和目標節(jié)點分別估計得出發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益參數(shù)b和中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益參數(shù)c后，再將該兩個數(shù)值反饋給發(fā)送端；然后根據(jù)已知的發(fā)送端的發(fā)射功率Ps，以及通過反饋獲得的、或者由發(fā)送端估計得出的中繼節(jié)點發(fā)射功率Pr，再利用計算公式得到發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例參數(shù)λ。
需要注意的是，圖2中各個節(jié)點之間的連接為邏輯連接，并不要求實際存在的直接的物理連接。所有的邏輯連接表明的僅僅是需要相應的發(fā)送側告知(顯式或隱式的)接收端相應的信息，這些信息的具體傳遞方式本發(fā)明不作限定。
參見圖3，介紹第二種由接收端估計總體鏈路的評價h數(shù)值的反饋方法先由中繼節(jié)點將發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益參數(shù)b反饋給目標節(jié)點，或者由目標節(jié)點直接估計得出該參數(shù)b，然后，目標節(jié)點獲知發(fā)送端和中繼節(jié)點的發(fā)射功率，再利用計算公式得到發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例參數(shù)λ。同樣需要注意的是，在圖3中各個節(jié)點之間的連接為邏輯連接，并不要求實際存在的直接的物理連接。
參見圖4，介紹第三種由中繼節(jié)點估計總體鏈路的評價h數(shù)值的反饋方法先由發(fā)送端估計得出中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益參數(shù)c后，并通過一定方式將該參數(shù)c告知中繼節(jié)點，中繼節(jié)點就能夠直接獲取發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益參數(shù)b，然后，中繼節(jié)點估計或被告知發(fā)送端的發(fā)射功率Ps，再根據(jù)中繼節(jié)點的發(fā)射功率和計算公式得到發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例參數(shù)λ。同樣需要注意的是，在圖4中各個節(jié)點之間的連接為邏輯連接，并不要求實際存在的直接的物理連接。
上述三種反饋方法分別適用于不同的應用場景，單從反饋量的開銷角度而言，由中繼節(jié)點估計總體鏈路的評價h所需要反饋的信息量最小。但是，一般情況下，發(fā)送端需要獲知信道的總體評估，以便做出合理的資源分配和相應的傳輸機制決策，因此，建議采用上述第一種由發(fā)送端直接得出h的方法，當然，也可以通過另外兩種方法得出h的大小后，再告知發(fā)送端。
步驟3，基于等效鏈路總體質量，分別實現(xiàn)和完成點到點(單用戶)的多業(yè)務混合傳輸(如自組織網(wǎng)絡中的點到點的多業(yè)務混合傳輸)和點到多點(多用戶)的不同場景下的多業(yè)務混合傳輸(如在具有中繼站的蜂窩網(wǎng)絡中的下行多業(yè)務混合傳輸)。下面分別介紹這兩種多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。
先介紹第一種點到點(單用戶)的多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。該方法的出發(fā)點是在滿足實時業(yè)務的速率和誤碼率BER需求的前提下，要盡可能地預留出足夠的帶寬資源和功率資源給非實時業(yè)務，以提高總體系統(tǒng)吞吐量。經(jīng)典的Shannon理論指出在滿足同樣速率需求的前提下，帶寬和功率資源是一對矛盾，更多的帶寬意味著消耗功率資源的較少，反之，則要較多的功率資源。因此，無論給實時業(yè)務分配較多的帶寬(子載波組)資源還是功率資源，均將影響到非實時業(yè)務的傳輸速率和系統(tǒng)整體吞吐量。
再者，由于在信道總體質量較好時，功率資源可以被認為是非受限資源，系統(tǒng)可以認為是帶寬受限，則分配相對較差的子載波組給實時業(yè)務，以便預留更多的信道質量相對較好的子載波組給非實時業(yè)務。反之，在總體信道質量較差時，系統(tǒng)可以認為是功率受限，這時考慮分配信道質量相對較好子載波組給實時業(yè)務，以降低實時業(yè)務消耗的功率資源，而采用預留出更多的功率給非實時業(yè)務。
本發(fā)明正是基于上述考慮和盡量處理好帶寬和功率資源的一對矛盾，提出第一種點到點的多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法(參見圖5)。該方法包括下列操作內(nèi)容 步驟3A、循環(huán)進行資源分配的操作以為實時業(yè)務分配子載波組和更新功率資源，然后為非實時業(yè)務分配子載波組和更新功率資源的分配準則，循環(huán)地進行為實時業(yè)務增加子載波組資源和更新對應的功率分配的相關操作。
在步驟3A中，發(fā)送端先執(zhí)行初始化操作設置自然數(shù)循環(huán)變量k為N，然后進入下列循環(huán)執(zhí)行的操作步驟 (3A1)發(fā)送端先找出滿足條件的所有子載波組集合式中，N為系統(tǒng)總子載波組數(shù)，Wj為序號為第j個子載波組的帶寬，hj為點到點傳輸時第j個子載波組的等效信道增益，P為系統(tǒng)總發(fā)射功率，ΓRT＝-ln(5μRT)/1.5，μRT為實時業(yè)務的誤碼率需求，σ2為噪聲功率，R為實時業(yè)務的速率需求；該公式對應的物理含義為若實時業(yè)務獲得k個子載波組，當總發(fā)射功率在各個子載波組之間平均分配(每個子載波組獲得的功率均為P/N)和速率平均承載(各個子載波組承載的速率均為

)時，能夠滿足該子載波組所提供的速率大于其所需承載速率的子載波組的集合。然后，發(fā)送端判斷該子載波組集合Ω中的元素個數(shù)是否大于循環(huán)變量k，如果滿足該條件，則順序執(zhí)行步驟(3A2)的操作；否則，跳轉執(zhí)行步驟(3A3)的操作。
(3A2)發(fā)送端依據(jù)各個子載波組的等效信道質量評估數(shù)值hj的大小，將子載波組集合Ω中k個hj最小的子載波組分配給實時業(yè)務，而將其余子載波組分配給非實時業(yè)務。
(3A3)發(fā)送端依據(jù)各個子載波組的等效信道質量評估數(shù)值hj的大小，從所有子載波組中將k個hj最大的子載波組分配給實時業(yè)務，而將其余子載波分配給非實時業(yè)務。
(3A4)發(fā)送端依據(jù)實時業(yè)務和非實時業(yè)務的質量需求，分別為實時業(yè)務和非實時業(yè)務的各個子載波組分配相應的功率資源，并記第j個子載波組所獲得的功率為Pj。
(3A5)發(fā)送端先將自然數(shù)循環(huán)變量k減1后，再判斷此時k是否大于零，如果k滿足該條件，返回執(zhí)行步驟(3A1)；否則，執(zhí)行步驟(3A4)。
步驟3B、確定最終傳輸方案選擇能夠使得系統(tǒng)總體吞吐量最大的方案作為最終實現(xiàn)的傳輸方案，以便在滿足實時業(yè)務的速率和誤碼率需求的前提下，能夠預留出足夠的帶寬資源和功率資源給非實時業(yè)務。
步驟3B又進一步分成下列具體操作內(nèi)容 (3B1)在前述各次循環(huán)中，發(fā)送端判斷和選擇其中能夠使得實時業(yè)務和非實時業(yè)務的總體傳輸速率最大時的子載波組和功率分配方案作最終傳輸方案。
(3B2)發(fā)送端將其中每個子載波組上分配的功率Pj按照比例系數(shù)λj分配給自身發(fā)送端和中繼節(jié)點，式中，下標j表示對于每個子載波組的λ是相同或不同的數(shù)值，即發(fā)送端的發(fā)射功率大小為中繼節(jié)點的發(fā)射功率大小為該分配功率的比例系數(shù)λj是取值范圍為(0，1]的確定數(shù)值(如0.6)，或者是依據(jù)各個子載波組上第一跳和第二跳信道增益進行動態(tài)設置。
(3B3)發(fā)送端和中繼節(jié)點分別按照最終選擇的子載波組和對應的功率大小進行多業(yè)務的混合傳輸。
可以看出，上述點到店的多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法在最差的情況下，需要執(zhí)行N次循環(huán)，且其實現(xiàn)復雜度為線性復雜度，因此，可以滿足實時業(yè)務傳輸?shù)男枨蟆?br> 現(xiàn)在介紹第二種點到多點(多用戶)的多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。該方法的出發(fā)點也是在滿足實時業(yè)務用戶的速率和誤碼率BER需求的前提下，要盡可能地預留出足夠的帶寬資源和功率資源給非實時業(yè)務，以提高總體系統(tǒng)吞吐量。多用戶傳輸方法區(qū)別于單用戶點到點傳輸方法的特點是同一個子載波組信道相對于不同的業(yè)務用戶各不相同，并且每個子載波組不能被多個業(yè)務用戶所共同使用。
因此，第二種方法首先考慮為實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源，然后再為非實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源。在為實時業(yè)務用戶分配資源時，首先將對某業(yè)務用戶而言等效增益數(shù)值h最大的子載波組分配給該實時業(yè)務用戶，然后，通過功率降低最大準則來為實時業(yè)務用戶嘗試更多地分配子載波組；在為非實時業(yè)務用戶分配資源時，將各個子載波組分配給那些能取得最大等效信道增益的用戶，從而能夠取得盡可能大的總體系統(tǒng)吞吐量。
參見圖6，介紹第二種點對多點(多用戶)的多業(yè)務混合傳輸方法，它分為下述三個主要操作步驟，下面分別具體說明之 步驟3a，預分配操作先為每個實時業(yè)務用戶分配一個子載波組，并依據(jù)需求分別為每個業(yè)務用戶的每個子載波組都分配相應的功率資源； 步驟3b，循環(huán)執(zhí)行增配資源的操作依據(jù)功率降低最大準則為實時業(yè)務用戶嘗試分配更多的子載波組，并對分配的各個實時業(yè)務用戶的功率大小進行更新；在為非實時業(yè)務用戶分配資源時，優(yōu)先將各個子載波組分配給能夠取得最大等效信道增益的用戶； 步驟3c，選擇最終傳輸方案選擇能使得系統(tǒng)總體容量最大的方案作為最終實現(xiàn)的傳輸方案，在滿足實時業(yè)務的速率和誤碼率需求的前提下，能夠預留出足夠的帶寬資源和功率資源給非實時業(yè)務，從而提高系統(tǒng)總體吞吐量。
下面對上述三個操作步驟作具體描述 在步驟3a中，發(fā)送端先設置結束標志的自然數(shù)循環(huán)變量k為N，N為系統(tǒng)總子載波組的數(shù)量，然后進入下述預分配的操作步驟 (3a1)發(fā)送端為實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源發(fā)送端為所有的實時業(yè)務用戶分別找出對于該實時業(yè)務用戶的鏈路評價數(shù)值hi，j最大的子載波組，即對第i個實時業(yè)務用戶，找出滿足如下條件的子載波組對式中，hi，j為第i個目的節(jié)點到發(fā)送端的第j個子載波組的等效信道增益，A為實時業(yè)務用戶集合，表示對于所有屬于A集合中的元素i；再將該鏈路評價hi，j數(shù)值最大的子載波組

分配給第i個實時業(yè)務用戶；如果該子載波組

已經(jīng)被分配給其他實時業(yè)務用戶，則將對該業(yè)務用戶的hi，j數(shù)值次大的子載波組分配給它；然后依次進行相應操作，直至所有實時業(yè)務用戶都被分配獲得一個相應的子載波組后，發(fā)送端將所有這樣的子載波組形成的集合設置為

并設減去已分配給實時業(yè)務用戶的子載波組所剩余的子載波組集合為JB，即設置發(fā)送端更新循環(huán)變量k＝k-|A|，式中，J為系統(tǒng)總子載波組集合，|A|表示集合A中的元素個數(shù)；然后按照各個實時業(yè)務用戶的速率需求，為所有實時業(yè)務用戶各個子載波組分配功率，并記錄分配給第i個用戶的第j個子載波組的功率為Pi，j。
(3a2)發(fā)送端為非實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源發(fā)送端為每個未分配的子載波組尋找鏈路評價數(shù)值hi，j最大的非實時業(yè)務用戶，并將該子載波組分配給相關用戶，即為第j個子載波組找出滿足如下條件的非實時業(yè)務用戶對式中，hi，j為第i個目的節(jié)點到發(fā)送端的第j個子載波組的等效信道增益，B為非實時業(yè)務用戶集合，JB為分配給非實時業(yè)務用戶的子載波組集合；并將該第j個子載波組分配給該非實時業(yè)務用戶；然后發(fā)送端為各個非實時業(yè)務用戶的各個子載波組分配功率，再記錄分配給第i個用戶的第j個子載波組的功率為

并且計算所有非實時業(yè)務用戶能夠獲得的總速率之和。
(3a3)發(fā)送端判斷結束標志的自然數(shù)變量k是否為0，如果是0，則跳轉執(zhí)行操作步驟3c；否則，順序執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行增配資源的操作步驟3b。
在步驟3b中，發(fā)送端先設置自然數(shù)循環(huán)變量n＝1，然后進入下述循環(huán)執(zhí)行增配資源的操作步驟 (3b1)發(fā)送端為實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源 對于所有實時業(yè)務用戶，發(fā)送端在除去已分配給實時業(yè)務用戶的子載波組中找出鏈路評價hi，j數(shù)值最大的子載波組，即為實時業(yè)務用戶i找出滿足下列條件的子載波組其中J為系統(tǒng)總子載波組集合；然后，依據(jù)各實時業(yè)務用戶的速率需求，分別計算若將相應的第

個子載波組分配給第i個實時業(yè)務用戶時，各個實時業(yè)務用戶所需的功率大??； 發(fā)送端找出本次所需的功率大小和未增加分配子載波時所需的功率兩者相差最大的某個實時業(yè)務用戶和對于其鏈路評價hi，j最大的子載波組，將該子載波組分配給該實時業(yè)務用戶，并且依據(jù)該實時業(yè)務用戶的速率需求，為該實時業(yè)務用戶的各個子載波組分配功率資源，再記錄分配給第i個用戶的第j個子載波組的功率為

發(fā)送端設置本次循環(huán)分配給實時業(yè)務用戶的所有子載波組集合將對應的本次增加分配給該實時用戶的子載波組加入集合

發(fā)送端設置A為實時業(yè)務用戶集合，J為系統(tǒng)總子載波組集合，

為本次分配給所有實時業(yè)務用戶的子載波組集合，JB為分配給非實時用戶的子載波組集合。
(3b2)發(fā)送端為非實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源 發(fā)送端為每個尚未分配的子載波組，即屬于子載波組集合JB的各個子載波組尋找hi，j最大的非實時業(yè)務用戶，將這些子載波組分配給相應的非實時業(yè)務用戶，即為每個屬于子載波組集合JB的各個子載波組找出滿足如下條件的非實時業(yè)務用戶以便將第j個子載波組分配給非實時業(yè)務用戶

然后，發(fā)送端為各非實時業(yè)務用戶的各子載波組分配功率，并記錄分配給第i個用戶的第j個子載波組的功率為Pi，j，再計算所有非實時業(yè)務用戶能夠獲得的總速率； (3b3)發(fā)送端更新結束標志自然數(shù)變量k為k-1，再設置自然數(shù)循環(huán)變量n為n+1后，發(fā)送端判斷結束標志自然數(shù)變量k是否為零，如果是零，則結束分配操作，順序執(zhí)行步驟(3c)的操作；否則，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行增配資源的操作，即返回執(zhí)行步驟(3b1)。
在步驟3c中，進一步包括下列操作內(nèi)容 (3c1)在對包括預分配和循環(huán)執(zhí)行的增配資源的各個操作過程中，發(fā)送端選擇和輸出其中能夠使所有用戶所獲得的總速率最大的一個子載波組和功率分配方案為最終的資源分配方案。
(3c2)發(fā)送端將每個用戶的每個子載波組上分配的功率Pi，j按照功率分配比例系數(shù)λi，j分配給發(fā)送端和中繼節(jié)點，式中，下標i、j表示對于每個子載波組的λ是相同或不同的數(shù)值，即發(fā)送端的發(fā)射功率為中繼節(jié)點的發(fā)射功率為同樣的，該功率分配比例系數(shù)λi，j的取值范圍是(0，1]，其數(shù)值大小取決于信道質量，在進行多業(yè)務混合傳輸時，先要將該參數(shù)λ預先設置為一個取值范圍內(nèi)的固定值，或者依據(jù)各個子載波組上最終分配給相應用戶的第一跳和第二跳信道增益進行動態(tài)設置。可以看出，上述方案只需執(zhí)行N-|A|+1次，復雜度也為線性復雜度，因此，可以滿足實時業(yè)務傳輸?shù)男枨蟆?br> 本發(fā)明的等效鏈路評估機制和基于該評估機制的兩種多業(yè)務混合傳輸方法已由申請人進行了多次實施試驗和論證，下面介紹運用計算機仿真的方法對上述兩種多業(yè)務混合傳輸方法的試驗結果。
參見圖7和圖8，介紹其中點到點(單用戶)傳輸時非實時業(yè)務的速率性能和中斷性能。為了比較，兩個圖中都給出了一種傳統(tǒng)的固定分配方案的性能。這種固定分配方法循環(huán)執(zhí)行N次(N為子載波組數(shù)量)。在某一次循環(huán)式分配相應數(shù)量的子載波組給實時業(yè)務，如在第k次(k為自然數(shù)循環(huán)變量，0<k<N+1)循環(huán)時分配k個等效信道增益hj最高的子載波組給實時業(yè)務，其余子載波組分配給非實時業(yè)務。最后選擇在這N次循環(huán)中，以能使非實時業(yè)務速率最大的子載波組的分配方案為最終傳輸方案。從圖7中可以看出，在各種速率需求情況下，本發(fā)明提出的多業(yè)務混合傳輸?shù)谝环N實現(xiàn)方法都能有效地改善非實業(yè)務的傳輸速率，提高系統(tǒng)整體頻譜效率。本發(fā)明的中斷概率定義為實時業(yè)務實際傳輸速率低于其速率需求的概率。從圖8中可以看出，本發(fā)明的實現(xiàn)方法在各種速率需求的情況下還能夠有效保障實時業(yè)務的中斷概率性能，有效保障實時業(yè)務的QoS性能。因此，可以得出結論本發(fā)明提出的第一種點到點(單用戶)多業(yè)務混合傳輸實現(xiàn)方法能夠在有效保障實時業(yè)務QoS性能的基礎上，有效提高非實時業(yè)務的傳輸速率，提升整體系統(tǒng)性能和頻譜效率。
參見圖9和圖10，介紹其中點到多點(多用戶)場景下傳輸非實時業(yè)務的總速率性能和中斷概率性能。圖9中，固定分配方案為傳統(tǒng)的簡單方法，其為實時業(yè)務用戶固定預留若干子載波組資源，其余子載波組資源分配給非實時業(yè)務用戶。從圖9中可以看出，本發(fā)明提出的第二種多業(yè)務混合傳輸實現(xiàn)方法在各種應用情況下均能夠有效地提高系統(tǒng)非實時業(yè)務用戶的速率和吞吐量，從而能夠有效地改善系統(tǒng)總體吞吐量和頻譜效率性能。
在點到多點(多用戶)場景下實時業(yè)務用戶的中斷定義為實際傳輸速率低于該用戶速率需求的情形，而在整個系統(tǒng)中發(fā)生這種中斷事件的概率為中斷概率。從圖10中可以看出，本發(fā)明提出的第二種點到多點(多用戶)多業(yè)務混合傳輸實現(xiàn)方法在各種應用情況下都能夠有效地保障實時業(yè)務用戶的中斷概率，從而可以有效地保障實時業(yè)務用戶的QoS需求，為實時業(yè)務用戶提供良好的業(yè)務體驗。
由于傳統(tǒng)的固定分配方案若預留過多的子載波組資源給實時用戶，雖然能夠取得較好的中斷概率性能(即低中斷概率)，但其能夠獲得的系統(tǒng)吞吐量會受到很大影響，即降低很多(參見圖9).反之，如果預留較少的子載波組資源給實時業(yè)務用戶，雖然能夠取得較高的系統(tǒng)吞吐量性能，但其不能保障實時業(yè)務用戶的速率需求和QoS需求。而本發(fā)明第二種方法能夠在有效保障實時業(yè)務用戶QoS的基礎上，提高系統(tǒng)總體吞吐量，取得QoS保障和系統(tǒng)吞吐量提升的兩大目標。
權利要求
1、一種在正交頻分復用OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法，其特征在于:先按照一種數(shù)學模型對等效鏈路質量進行總體評價，再采用對應的反饋機制來獲得對鏈路質量進行總體評價所需的相關參數(shù)，然后，基于該鏈路評價方法，針對OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中的兩種不同應用場景:點到點的單用戶和點到多點的多用戶，分別提出各自多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法；所述實現(xiàn)方法包括下列操作步驟:
(1)在放大轉發(fā)方式下對等效鏈路質量進行總體評價；
(2)依據(jù)不同的應用場景，分別采用相應的反饋機制，以獲取發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益b、中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益c和發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例λ三個關鍵參數(shù)，以便用于對等效鏈路質量進行總體評價；
(3)基于等效鏈路總體質量，分別實現(xiàn)和完成點到點的多業(yè)務混合傳輸和點到多點的多業(yè)務混合傳輸。
2、根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中，對等效鏈路質量進行總體評價的方法是按照下述數(shù)學公式計算鏈路的容量C:
式中，W為系統(tǒng)總帶寬，Ps和Pr分別為發(fā)送端和中繼節(jié)點的發(fā)射功率，b為發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益，c為中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益，Γ為實際信道容量與傳統(tǒng)Shannon理論極限的差距:Γ＝-ln(5μ)/1.5(其中μ為根據(jù)業(yè)務需求確定的誤碼率)，σ2為噪聲功率；
假設發(fā)送端和中繼節(jié)點的發(fā)射功率之和等于總發(fā)射功率，該總發(fā)射功率即為傳統(tǒng)的單跳網(wǎng)絡中的發(fā)送端的發(fā)射功率時:Ps+Pr＝P，則Ps＝λP，Pr＝(1-λ)P，式中，λ為發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例系數(shù)，其數(shù)值大小取決于信道質量，取值范圍是:(0，1]，在進行多業(yè)務混合傳輸時，先要將該參數(shù)λ預先設置為取值范圍內(nèi)的一個固定值，或者依據(jù)信道質量計算得出該參數(shù)λ；此時，上述公式可表示為:式中，總體鏈路的評價h能夠有效反映整體鏈路的質量，其計算公式為:該公式與傳統(tǒng)的Shannon公式類似，在分配資源或需要對總體鏈路進行評估時，只需依據(jù)上述公式求解h，就能通過該衡量總體鏈路評價的h數(shù)值來反映信道質量的優(yōu)劣。
3、根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，包括下列三種供選擇其中之一的操作方法:
(21)由發(fā)送端估計總體鏈路的評價h的數(shù)值:先由中繼和目標節(jié)點分別估計得出發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益參數(shù)b和中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益參數(shù)c后，再將該兩個數(shù)值反饋給發(fā)送端；然后根據(jù)已知的發(fā)送端的發(fā)射功率Ps，以及通過反饋獲得的、或者由發(fā)送端估計得出的中繼節(jié)點發(fā)射功率Pr，再利用計算公式:得到發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例參數(shù)λ；
(22)由接收端估計總體鏈路的評價h的數(shù)值:先由中繼節(jié)點將發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益參數(shù)b反饋給目標節(jié)點，或者由目標節(jié)點直接估計得出參數(shù)b，然后，目標節(jié)點獲知發(fā)送端和中繼節(jié)點的發(fā)射功率，再利用計算公式:得到發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例參數(shù)λ；
(23)由中繼節(jié)點估計總體鏈路的評價h的數(shù)值:先由發(fā)送端估計得出中繼節(jié)點至目標節(jié)點的信道增益參數(shù)c后，將該參數(shù)c告知中繼節(jié)點，中繼節(jié)點能夠直接獲取發(fā)送端至中繼節(jié)點的信道增益參數(shù)b，然后，中繼節(jié)點估計或被告知發(fā)送端的發(fā)射功率Ps，再根據(jù)中繼節(jié)點的發(fā)射功率和計算公式:得到發(fā)送端發(fā)射功率占總發(fā)射功率的比例參數(shù)λ。
4、根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于:所述三種方法分別適用于不同的應用場合，其中由中繼節(jié)點估計總體鏈路的評價h數(shù)值的方法所需要反饋的信息量最??；但因發(fā)送端要獲知信道的總體評估，以便能夠合理分配資源和作出相應的傳輸機制決策，故建議采用步驟(21)，即由發(fā)送端直接得到h的數(shù)值；如果采用其它兩種方法得到h的數(shù)值后，也必須再告知發(fā)送端。
5、根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中，在實現(xiàn)和完成點對點的多業(yè)務混合傳輸時，包括下列操作內(nèi)容:
(3A)循環(huán)進行資源分配的操作:以為實時業(yè)務分配子載波組和更新功率資源，然后為非實時業(yè)務分配子載波組和更新功率資源的分配準則，循環(huán)地進行為實時業(yè)務增加子載波組資源和更新對應的功率分配的相關操作；
(3B)確定最終傳輸方案:選擇能夠使得系統(tǒng)總體吞吐量最大的方案作為最終實現(xiàn)的傳輸方案，在滿足實時業(yè)務的速率和誤碼率需求的前提下，能夠預留出足夠的帶寬資源和功率資源給非實時業(yè)務。
6、根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟(3A)中，發(fā)送端先執(zhí)行初始化操作:設置自然數(shù)循環(huán)變量k為N，然后進入下列循環(huán)操作步驟:
(3A1)發(fā)送端先找出滿足條件的所有子載波組集合Ω:式中，N為系統(tǒng)總子載波組數(shù)，Wj為序號為第j個子載波組的帶寬，hj為點到點傳輸時第j個子載波組的等效信道增益，P為系統(tǒng)總發(fā)射功率，ΓRT＝-ln(5μRT)/1.5，μRT為實時業(yè)務的誤碼率需求，σ2為噪聲功率，R為實時業(yè)務的速率需求；該公式的物理含義為:若實時業(yè)務獲得k個子載波組，當總發(fā)射功率在各個子載波組之間平均分配，即每個子載波組獲得的功率均為P/N，以及速率平均承載，即各個子載波組承載的速率均為
時，能夠滿足該子載波組所提供的速率大于其所需承載速率的子載波組的集合；然后，發(fā)送端判斷該子載波組集合Ω中的元素個數(shù)是否大于循環(huán)變量k，如果滿足該條件，則順序執(zhí)行步驟(3A2)的操作；否則，跳轉執(zhí)行步驟(3A3)的操作；
(3A2)發(fā)送端依據(jù)各個子載波組的等效信道質量評估hj的數(shù)值大小，將子載波組集合Ω中k個hj最小的子載波組分配給實時業(yè)務，而將其余子載波組分配給非實時業(yè)務；
(3A3)發(fā)送端依據(jù)各個子載波組的等效信道質量評估hj的數(shù)值大小，從所有子載波組中將k個hj最大的子載波組分配給實時業(yè)務，而將其余子載波分配給非實時業(yè)務；
(3A4)發(fā)送端依據(jù)實時業(yè)務和非實時業(yè)務的質量需求，分別為實時業(yè)務和非實時業(yè)務的各個子載波組分配相應的功率資源，并記第j個子載波組所獲得的功率為Pj；
(3A5)發(fā)送端先將自然數(shù)循環(huán)變量k減1后，再判斷此時k是否大于零，如果k滿足該條件，返回執(zhí)行步驟(3A1)；否則，執(zhí)行步驟(3A4)。
7、根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟(3B)中，進一步包括下列操作步驟:
(3B1)在前述各次循環(huán)中，發(fā)送端判斷和選擇其中能夠使得實時業(yè)務和非實時業(yè)務的總體傳輸速率最大時的子載波組和功率分配方案為最終傳輸方案；
(3B2)發(fā)送端將其中每個子載波組上分配的功率Pj按照比例系數(shù)λj分配給自身發(fā)送端和中繼節(jié)點，式中，下標j表示對于每個子載波組的λ是相同或不同的數(shù)值，即發(fā)送端的發(fā)射功率大小為，中繼節(jié)點的發(fā)射功率大小為；該分配功率的比例系數(shù)λj是取值范圍為(0，1]的確定數(shù)值，或者是依據(jù)各個子載波組上第一跳和第二跳信道增益進行動態(tài)設置；
(3B3)發(fā)送端和中繼節(jié)點分別按照最終選擇的子載波組和對應的功率大小進行多業(yè)務的混合傳輸。
8、根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中，在實現(xiàn)和完成點對多點的多業(yè)務混合傳輸時，進一步包括下列操作內(nèi)容:
(3a)預分配操作:先為每個實時業(yè)務用戶分配一個子載波組，并依據(jù)需求分別為每個業(yè)務用戶的每個子載波組都分配相應的功率資源；
(3b)循環(huán)執(zhí)行增配資源的操作:依據(jù)功率降低最大準則為實時業(yè)務用戶嘗試分配更多的子載波組，并對分配的各個實時業(yè)務用戶的功率大小進行更新；在為非實時業(yè)務用戶分配資源時，優(yōu)先將各個子載波組分配給能夠取得最大等效信道增益的用戶；
(3c)選擇最終傳輸方案:選擇能使得系統(tǒng)總體容量最大的方案作為最終實現(xiàn)的傳輸方案，在滿足實時業(yè)務的速率和誤碼率需求的前提下，能夠預留出足夠的帶寬資源和功率資源給非實時業(yè)務，從而提高系統(tǒng)總體吞吐量。
9、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于:所述步驟(3a)中，發(fā)送端先設置結束標志的自然數(shù)循環(huán)變量k為N，N為系統(tǒng)總子載波組的數(shù)量，然后進入下述預分配的操作步驟:
(3a1)發(fā)送端為實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源:發(fā)送端為所有的實時業(yè)務用戶分別找出對于該實時業(yè)務用戶的鏈路評價hi，j數(shù)值最大的子載波組，即對第i個實時業(yè)務用戶，找出滿足如下條件的子載波組
式中，hi，j為第i個目的節(jié)點到發(fā)送端的第j個子載波組的等效信道增益，A為實時業(yè)務用戶集合，表示對于所有屬于A集合中的元素i；再將該鏈路評價hi，j數(shù)值最大的子載波組
分配給第i個實時業(yè)務用戶；如果該子載波組
已經(jīng)被分配給其他實時業(yè)務用戶，則將對該業(yè)務用戶的hi，j數(shù)值次大的子載波組分配給它；然后依次進行相應操作，直至所有實時業(yè)務用戶都被分配獲得一個相應的子載波組后，發(fā)送端將所有這樣的子載波組形成的集合設置為
，并設減去已分配給實時業(yè)務用戶的子載波組所剩余的子載波組集合為JB，即設置，發(fā)送端更新循環(huán)變量:k＝k-|A|，式中，J為系統(tǒng)總子載波組集合，|A|表示集合A中的元素個數(shù)；然后按照各個實時業(yè)務用戶的速率需求，為所有實時業(yè)務用戶各個子載波組分配功率，并記錄分配給第i個用戶的第j個子載波組的功率為Pi，j；
(3a2)發(fā)送端為非實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源:發(fā)送端為每個未分配的子載波組尋找鏈路評價hi，j最大的非實時業(yè)務用戶，并將該子載波組分配給相關用戶，即為第j個子載波組找出滿足如下條件的非實時業(yè)務用戶
式中，hi，j為第i個目的節(jié)點到發(fā)送端的第j個子載波組的等效信道增益，B為非實時業(yè)務用戶集合，JB為分配給非實時業(yè)務用戶的子載波組集合；并將該第j個子載波組分配給該非實時業(yè)務用戶；然后發(fā)送端為各個非實時業(yè)務用戶的各個子載波組分配功率，再記錄分配給第i個用戶的第j個子載波組的功率為Pj，，計算所有非實時業(yè)務用戶能夠獲得的總速率之和；
(3a3)發(fā)送端判斷結束標志的自然數(shù)變量k是否為0，如果是0，則跳轉執(zhí)行步驟(3c)的操作；否則，順序執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行增配資源的操作步驟(3b)。
10、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于:所述步驟(3b)中，發(fā)送端先設置自然數(shù)循環(huán)變量n＝1，然后進入下述循環(huán)執(zhí)行增配資源的操作步驟:
(3b1)發(fā)送端為實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源:
對于所有實時業(yè)務用戶，發(fā)送端在除去已分配給實時業(yè)務用戶的子載波組中找出鏈路評價hi，j數(shù)值最大的子載波組，即為實時業(yè)務用戶i找出滿足下列條件的子載波組
其中J為系統(tǒng)總子載波組集合；然后，依據(jù)各實時業(yè)務用戶的速率需求，分別計算若將相應的第
個子載波組分配給第i個實時業(yè)務用戶時，各個實時業(yè)務用戶所需的功率大?。?br> 發(fā)送端找出本次所需的功率大小和未增加分配子載波時所需的功率兩者相差最大的某個實時業(yè)務用戶和對于其鏈路評價hi，j最大的子載波組，將該子載波組分配給該實時業(yè)務用戶，并且依據(jù)該實時業(yè)務用戶的速率需求，為該實時業(yè)務用戶的各個子載波組分配功率資源，再記錄分配給第i個用戶的第j個子載波組的功率為Pi，j.，發(fā)送端設置本次循環(huán)分配給實時業(yè)務用戶的所有子載波組集合將對應的本次增加分配給該實時用戶的子載波組加入集合
發(fā)送端設置A為實時業(yè)務用戶集合，J為系統(tǒng)總子載波組集合，
為本次分配給所有實時業(yè)務用戶的子載波組集合，JB為分配給非實時用戶的子載波組集合；
(3b2)發(fā)送端為非實時業(yè)務用戶分配子載波組和功率資源:
發(fā)送端為每個尚未分配的子載波組，即屬于子載波組集合JB的各個子載波組尋找hi，j最大的非實時業(yè)務用戶，將這些子載波組分配給相應的非實時業(yè)務用戶，即為每個屬于子載波組集合JB的各個子載波組找出滿足如下條件的非實時業(yè)務用戶
以便將第j個子載波組分配給非實時業(yè)務用戶
；然后，發(fā)送端為各非實時業(yè)務用戶的各子載波組分配功率，并記錄分配給第i個用戶的第j個子載波組的功率為Pi，j，再計算所有非實時業(yè)務用戶能夠獲得的總速率；
(3b3)發(fā)送端更新結束標志自然數(shù)變量k為k-1，再設置自然數(shù)循環(huán)變量n為n+1后，發(fā)送端判斷結束標志自然數(shù)變量k是否為0，如果是0，則結束分配操作，順序執(zhí)行操作步驟(3c)；否則，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)執(zhí)行增配資源的操作，即返回執(zhí)行操作步驟(3b1)。
11、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于:所述步驟(3c)中，進一步包括下列操作內(nèi)容:
(3c1)在對包括預分配和循環(huán)執(zhí)行的增配資源的各個操作過程中，發(fā)送端選擇和輸出其中能夠使所有用戶所獲得的總速率最大的一個子載波組和功率分配方案為最終的資源分配方案；
(3c2)發(fā)送端將每個用戶的每個子載波組上分配的功率Pi，j按照功率分配比例系數(shù)λi，j分配給發(fā)送端和中繼節(jié)點，式中，下標i、j表示對于每個子載波組的λ是相同或不同的數(shù)值，即發(fā)送端的發(fā)射功率為中繼節(jié)點的發(fā)射功率為
全文摘要
一種在正交頻分復用OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法，是先按照一種數(shù)學模型對等效鏈路質量進行總體評價，再采用對應的反饋機制來獲得對鏈路質量進行總體評價所需的相關參數(shù)，然后，基于該鏈路評價方法，針對OFDM協(xié)同/中繼系統(tǒng)中的兩種不同應用場景點到點的單用戶和點到多點的多用戶，分別提出各自多業(yè)務混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。本發(fā)明方法能有效保障各業(yè)務的QoS需求，提高系統(tǒng)總體吞吐量和傳輸速率，并改善整體系統(tǒng)總體頻譜效率和其它系統(tǒng)性能。另外，本發(fā)明的操作步驟簡單、便利、容易實現(xiàn)，整個操作過程無需高復雜的搜索和循環(huán)迭代過程，全部操作過程的復雜度均為線性復雜度，完全能夠滿足未來無線通信中實時數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸?shù)男枨蟆?br> 文檔編號H04L12/56GK101383775SQ20081022376
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權日2008年10月10日
發(fā)明者陳書平, 興 張, 雷 付, 王文博, 紀曉東 申請人:北京郵電大學