一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法
专利汇可以提供一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法，其先建立改进型解码转发中继通信系统的资源分配模型；然后确定每个 子载波 对的传输方式，为直接传输还是为中继传输，并确定传输方式为中继传输的每个子载波对相应的转发中继集合；接着通过建立改进型解码转发中继通信系统的资源分配模型的拉格朗日函数，获取功率的优化解；之后根据功率的优化解计算每个子载波对相应的传输速率贡献值；最后根据所有子载波对相应的传输速率贡献值，利用匈牙利 算法 ，确 定子 载波对；优点是充分利用了第二时隙基站的静默时间及空闲子载波，且能根据信道差异自适应调整子载波 配对 与中继选择，这能最大化 频谱 利用率，在总功率一定的条件下使系统容量最大化。，下面是一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法专利的具体信息内容。
1.一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法，其特征在于包括以下步骤：
①假设改进型解码转发中继通信系统的总功率为PdBm，中继数目为K个，子载波数目为N个即子信道数目为N个，N个子信道具有相同的带宽并且各自经历独立的频率选择性瑞利衰落，其中，P＞0，K≥1，N＞1；
并要求改进型解码转发中继通信系统工作在时分双工模式下，第一时隙：基站向中继及目的用户广播信号；第二时隙：中继将接收到的信号通过解码转发协议发送到目的用户，同时基站利用未被中继占用的子载波向目的用户发送信号；
在改进型解码转发中继通信系统中，目的用户采用最大比合并方式接收信号；
②建立改进型解码转发中继通信系统的资源分配模型，描述为：
且该资源分配模型满足以下约束条件：
其中，max()为取最大值函数，1≤i≤N，1≤j≤N，1≤k≤K，k表示中继序号，Φ(i,j)表示第一时隙中的子载波i上的信息在第二时隙中的子载波j上转发时的转发中继集合，ρ(i,j)和φ(i,j)的取值为0或1，ρ(i,j)＝0表示第一时隙中的子载波i和第二时隙中的子载波j不配对，ρ(i,j)＝1表示第一时隙中的子载波i与第二时隙中的子载波j配对，φ(i,j)＝0表示基站通过子载波对(i,j)直接向目的用户传输信息，φ(i,j)＝1表示子载波对(i,j)通过中继传输信息，子载波对(i,j)为由子载波i和子载波j组成的一个组合， 表示中继传输时子载波对(i,j)对应链路的等效信道增益， 符号“||”为取绝对值符
号， 表示基站到中继 的链路在子载波i上的信道系数， 为基站到Φ(i,j)中的每个中继的链路在子载波i上的信道系数中的最小信道系数对应的中继的序号， 示中继k到目的用户的链路在子载波j上的信道系数， 表示基站到目的用户的链路在子载波i上的信道系数， 表示中继通过子载波对(i,j)传输时总的发送功率，
表示第一时隙基站广播信号时在子载波i上的发送功率， 表示
φ(i,j)＝1时即第二时隙通过中继k传输时子载波j上的发送功率， 表示φ(i,j)＝0时即直传时在第一时隙目的用户接收到基站通过子载波i传输的信号的信噪比，
表示基站到目的用户的链路在子载波i上的加性高斯白噪声功率， 表示φ(i,j)＝0时即直传时在第二时隙目的用户接收到的基站通过子载波j传输的信号的信噪比，表示φ(i,j)＝0时即直传时第二时隙的子载波j上的发送功率， 表示
基站到目的用户的链路在子载波j上的信道系数， 表示基站到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率；约束条件A1表示一个子载波能且只能与一个子载波配对，约束条件A2表示ρ(i,j)和φ(i,j)的取值只能为0或1，约束条件A3表示改进型解码转发中继通信系统的总功率限制，约束条件A4表示 和 只能为正数或0；
③确定每个子载波对的传输方式：
对于子载波对(i,j)，其传输方式的确定过程为：当 且 时，确定子载波
对(i,j)的传输方式为中继传输；当 或 时，确定子载波对(i,j)的传输方
式为直接传输，其中， 符号“||”为取绝对值
符号， 表示基站到中继k的链路在子载波i上的信道系数， 表示基站到中继k的链路在子载波i上的加性高斯白噪声功率， 表示中继k到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率；
④确定传输方式为中继传输的每个子载波对相应的转发中继集合：
对于子载波对(i,j)，假设其传输方式为中继传输，则将其相应的转发中继集合即第一时隙中的子载波i上的信息在第二时隙中的子载波j上转发时的转发中继集合Φ(i,j)确定为其中， 表示取使得 的值最大时
的中继，在此符号“{}”为集合表示符号；
⑤_1、建立改进型解码转发中继通信系统的资源分配模型的拉格朗日函数
其中，
λ表示拉格朗日乘子，
⑤_2、建立对偶目标函数g(λ)， g(λ)满足以下约束
条件：
其中，max()为取最大值函数；
⑤_3、将g(λ)对应的对偶问题描述为：ming(λ)，ming(λ)满足以下约束条件：λ≥0，其中，min()为取最小值函数；
⑤_4、求解ming(λ)，得到 和 的优化解，对应记为 和
其中， 符号“||”为取绝对值符号， 表示
基站到目的用户的链路在子载波j上的信道系数， 表示基站到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率；
⑤_5、计算每个子载波对相应的传输速率贡献值，将子载波对(i,j)相应的传输速率贡献值记为L(i,j)，
⑤_6、将所有子载波对相应的传输速率贡献值组成一个N×N维的矩阵，记为L，其中，L(1,1)表示子载波对(1,1)相应的传输速率贡献值，L(1,N)表示子
载波对(1,N)相应的传输速率贡献值，L(N,1)表示子载波对(N,1)相应的传输速率贡献值，L(N,N)表示子载波对(N,N)相应的传输速率贡献值；
⑤_7、通过匈牙利算法计算使 在满足约束条件
时的ρ(i,j)的值，其中，max()为取最大值函数，L(i,j)也即是L中坐标位置为(i,j)的元素的值；
⑥计算φ(i,j)＝1时即第二时隙通过中继k传输时子载波j上的发送功率 的优化解，记为 其中，k∈Φ(i,j)。
2.根据权利要求1所述的一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法，其特征在于所述的步骤⑤中的λ通过迭代搜索获得，具体过程为：a1、令q表示迭代次数，并令q的初始值为1；a2、计算第q次迭代后的拉格朗日乘子，记为λq，
其中，当q＝1时令λq-1＝λ0，
q-1
λ0为给定的初始值，当q≠1时λ 表示第q-1次迭代后的拉格朗日乘子，β表示迭代步长；a3、当λq≥0且 满足时，停止迭代，并令λ
＝λq；当λq≥0且 不满足时，令q＝q+
1，然后返回步骤a2继续执行；其中，λ＝λq和q＝q+1中的“＝”为赋值符号，ε为一个非常小的正数。
3.根据权利要求2所述的一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法，其特征在于所述的步骤⑤-2中 其中，min()为取最小值函数。
4.根据权利要求2所述的一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法，其特征在于所述的步骤⑤-2中
5.根据权利要求2所述的一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法，其特征在-6
于所述的步骤⑤-3中ε＝10 P。
一种改进型解码转发中继通信系统资源分配方法
技术领域
背景技术
发明内容
且该资源分配模型满足以下约束条件：
Φ(i,j)中的每个中继的链路在子载波i上的信道系数中的最小信道系数对应的中继的序号，表示中继k到目的用户的链路在子载波j上的信道系数， 表示基站到目的用户的链路在子载波i上的信道系数， 表示中继通过子载波对(i,j)传输时总的发送功率，表示第一时隙基站广播信号时在子载波i上的发送功率，
表示φ(i,j)＝1时即第二时隙通过中继k传输时子载波j上的发送功
率， 表示φ(i,j)＝0时即直传时在第一时隙目的用户接收到基站通过子载波i传输的信号的信噪比， 表示基站到目的用户的链路在子载波i上的加性高斯白噪
声功率， 表示φ(i,j)＝0时即直传时在第二时隙目的用户接收到的基站通过子载波j传输的信号的信噪比， 表示φ(i,j)＝0时即直传时第二时隙的子载波j上的
发送功率， 表示基站到目的用户的链路在子载波j上的信道系数， 表示基站到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率；约束条件A1表示一个子载波能且只能与一个子载波配对，约束条件A2表示ρ(i,j)和φ(i,j)的取值只能为0或1，约束条件A3表示改进型解码转发中继通信系统的总功率限制，约束条件A4表示 和 只能为正数或0；
输方式为直接传输，其中， 符号“||”为取绝
对值符号， 表示基站到中继k的链路在子载波i上的信道系数， 表示基站到中继k的链路在子载波i上的加性高斯白噪声功率， 表示中继k到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率；
其中，max()为取最大值函数；
基站到目的用户的链路在子载波j上的信道系数， 表示基站到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率；
λ0为给定的初始值，当q≠1时λq-1表示第q-1次迭代后的拉格朗日乘子，β表示迭代步长；a3、q
当λ≥0且 满足时，停止迭代，并令λ
＝λq；当λq≥0且 不满足时，令q＝q+
1，然后返回步骤a2继续执行；其中，λ＝λq和q＝q+1中的“＝”为赋值符号，ε为一个非常小的正数。
具体实施方式
且该资源分配模型满足以下约束条件：
表示φ(i,j)＝1时即第二时隙通过中继k传输时子载波j上的发送功
率， 表示φ(i,j)＝0时即直传时在第一时隙目的用户接收到的基站通过子载波i传输的信号的信噪比， 表示基站到目的用户的链路在子载波i上的加性高斯
白噪声功率， 表示φ(i,j)＝0时即直传时在第二时隙目的用户接收到的基站通过子载波j传输的信号的信噪比， 表示φ(i,j)＝0时即直传时第二时隙的子载波j
上的发送功率， 表示基站到目的用户的链路在子载波j上的信道系数， 表示基站到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率；约束条件A1表示一个子载波能且只能与一个子载波配对(同一个子载波也可以)，约束条件A2表示ρ(i,j)和φ(i,j)的取值只能为
0或1，约束条件A3表示改进型解码转发中继通信系统的总功率限制，约束条件A4表示和 只能为正数或0。
方式为直接传输，其中， 符号“||”为取绝对
值符号， 表示基站到中继k的链路在子载波i上的信道系数， 表示基站到中继k的链路在子载波i上的加性高斯白噪声功率， 表示中继k到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率。
选择使得等效信道增益 最大的中继，即
其中，max()为取最大值函数。
基站到目的用户的链路在子载波j上的信道系数， 表示基站到目的用户的链路在子载波j上的加性高斯白噪声功率。
坐标位置为(i,j)的元素的值。
第q-1次迭代后的拉格朗日乘子，β表示迭代步长， a3、当λq≥0且
满足时，停止迭代，并令λ＝λq；当λq
≥0且 不满足时，令q＝q+1，然后返
回步骤a2继续执行；其中，λ＝λq和q＝q+1中的“＝”为赋值符号，ε为一个非常小的正数，如取ε＝10-6P。
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