專利名稱：基于碼率分裂的無線多接入信道中用戶速率分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信資源分配技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用碼率分裂多接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)多接入通信系統(tǒng)速率分配的方法，具體是一種計(jì)算碼率分裂多接入系統(tǒng)參數(shù)的方法。

背景技術(shù)：
無線多接入信道模型適用于許多實(shí)際應(yīng)用場景，例如移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路。多接入信道中多個(gè)用戶同時(shí)占有無線信道資源，而無線信道資源是十分珍貴的不可再生資源，這就使得合理有效的分配信道資源變得十分重要，甚至決定著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。現(xiàn)有的資源分配方法主要包括時(shí)分復(fù)用、頻分復(fù)用和碼分復(fù)用三種，這三種方法均屬于正交分配方法。正交分配方法是一種次優(yōu)的信道資源分配方法，沒有充分利用無線信道資源，造成了無線信道資源的浪費(fèi)。碼率分裂多接入(RSMA)技術(shù)正是為了充分利用無線信道資源而產(chǎn)生的一種新技術(shù)。這種方法不但對系統(tǒng)同步要求低，而且可以降低編碼開銷，僅用單用戶編碼傳輸結(jié)合接收端的逐次譯碼技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)多接入信道容量區(qū)邊界上任意的速率分配。
逐次譯碼技術(shù)是現(xiàn)有的一種較成熟的多用戶譯碼技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于干擾消除、中繼傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。設(shè)接收端接收到N個(gè)用戶的傳送信號(hào)。首先將第1個(gè)用戶的接收信號(hào)作為數(shù)據(jù)信息，其余的N-1個(gè)用戶的信號(hào)作為干擾，譯碼出第1個(gè)用戶的信息。對于第1個(gè)用戶來說，其信道狀況較差，傳輸速率低。然后，將第一個(gè)用戶的譯碼信息作為第一個(gè)用戶的發(fā)送信息從接收的信號(hào)中減去，將剩余的信號(hào)作為總的接收信號(hào)。進(jìn)一步，將第2個(gè)用戶的接收信號(hào)作為數(shù)據(jù)信息，其余的N-2個(gè)用戶的信號(hào)作為干擾，譯碼出第2個(gè)用戶的信息。按照這個(gè)方法重復(fù)操作，直至譯出所有用戶的信息。對于不同的逐次譯碼次序相當(dāng)于對不同用戶分配了不同質(zhì)量的通信信道。通過調(diào)節(jié)對用戶的逐次譯碼次序，可以實(shí)現(xiàn)對無線信道資源的分配。
在N個(gè)用戶的多接入傳送中，碼率分裂技術(shù)將至多N-1個(gè)用戶各分裂為兩個(gè)虛擬用戶，剩余用戶保持不變。對于被分裂的用戶，其虛擬用戶的功率分配由分裂系數(shù)決定。確定一組分裂系數(shù)和對至多2N-1個(gè)虛擬用戶的逐次譯碼次序，就可以確定唯一的一組用戶傳送速率。在發(fā)送用戶端，根據(jù)分裂系數(shù)將其功率分為兩部分，分別進(jìn)行編碼傳輸。在接收端，按照所得的逐次譯碼次序?qū)邮盏降奶摂M用戶信息進(jìn)行逐次譯碼。通過這種方法，就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的用戶速率分配。利用碼率分裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)多接入信道資源分配，首先要計(jì)算實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)速率分配策略的碼率分裂系統(tǒng)參數(shù)值，包括用戶的分裂系數(shù)和對虛擬用戶的逐次譯碼次序。然而，至今還沒有一種實(shí)用的方法來計(jì)算碼率分裂的系統(tǒng)參數(shù)，這就使得對碼率分裂技術(shù)的研究一直停留在理論分析階段。至碼率分裂誕生之日起，該技術(shù)就被應(yīng)用于各種理論分析場景，而在實(shí)際應(yīng)用中只限于N＝2的多用戶碼率分裂。對于用戶數(shù)為N(N＞2)的碼率分裂多接入來說，沒有可行的方法計(jì)算碼率分裂的系統(tǒng)參數(shù)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于碼率分裂的無線多接入信道中用戶速率分配方法，該方法可實(shí)現(xiàn)多接入信道容量邊界上的速率分配，使得無線通信資源得到有效的利用。
本發(fā)明提供的基于碼率分裂的無線多接入信道中用戶速率分配方法，包括計(jì)算碼率分裂多接入系統(tǒng)參數(shù)和配置系統(tǒng)進(jìn)行傳送兩個(gè)部分。計(jì)算碼率分裂多接入系統(tǒng)參數(shù)又包括計(jì)算用戶的分裂順序和根據(jù)用戶的分裂順序計(jì)算分裂系數(shù)和虛擬用戶的逐次譯碼次序兩個(gè)部分。用戶的分裂順序可由合并二叉樹計(jì)算出來。計(jì)算出用戶的分裂順序后，多用戶碼率分裂就化為一系列兩用戶碼率分裂。計(jì)算兩用戶的碼率分裂系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)一步可分為兩種情況。按照分裂順序，依需要交替的使用兩種情況下兩用戶碼率分裂參數(shù)的計(jì)算公式，就可以計(jì)算出多用戶碼率分裂多接入的系統(tǒng)參數(shù)。應(yīng)用所得參數(shù)對碼率分裂多接入系統(tǒng)進(jìn)行配置，就可以實(shí)現(xiàn)多接入信道資源的預(yù)設(shè)分配。
具體步驟如下 (1)計(jì)算實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)速率分配的碼率分裂多接入系統(tǒng)參數(shù) a)計(jì)算用戶的干噪和數(shù)組(Δ1，...，Δ|I|)，其中，I＝{1，2，...，|I|}為用戶標(biāo)號(hào)集合，|I|為用戶數(shù)，為用戶i的干噪和，Pi為用戶i的發(fā)送功率，Ri為用戶i預(yù)實(shí)現(xiàn)的速率，按照用戶干噪和從小到大的順序?qū)τ脩襞判虿⒅匦戮幪?hào)，使得 Δ1≤...≤Δ|I|； b)尋找用戶i和用戶j，i，j∈I，滿足Δj≤Δi＜Δj+Pj，把用戶i和用戶j合并為一個(gè)超用戶S，超用戶S的功率為Ps＝Pi+Pj，碼率為Rs＝Ri+Rj，其干噪和為 c)在用戶集I中由超用戶替代用戶i和用戶j，用戶數(shù)減少1，用戶集為I＝{1，2，...，|I|}； d)重復(fù)a)、b)、c)三個(gè)步驟直至得到一系列不重疊的用戶或超用戶，對于i，j∈I，滿足Δj+Pj≤Δi，記錄上述合并過程，得到一系列合并二叉樹； e)從合并二叉樹的根節(jié)點(diǎn)出發(fā)，每次分裂對應(yīng)于父節(jié)點(diǎn)分裂為兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，直至合并二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)，這個(gè)順序即為所求的分裂順序，父節(jié)點(diǎn)包括兩類一類包含兩個(gè)不重疊的功率塊，另一類包含一個(gè)完整的功率塊； f)計(jì)算用戶的分裂系數(shù)(ε1，ε2，...，ε|I|) 對于包含兩個(gè)不重疊功率塊的父節(jié)點(diǎn)，滿足 式中，Ps1和Ps2分別為兩功率塊的功率值，Δs1和Δs2為兩功率塊對應(yīng)的干噪和，Rs1和Rs2為兩功率塊的速率值，父節(jié)點(diǎn)分裂為兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別對應(yīng)用戶i和用戶j，用戶j的分裂系數(shù)可根據(jù)式(3)-(20)計(jì)算 ① ② ③ 當(dāng)則 當(dāng)則 ④ 當(dāng)則 當(dāng)則 式中，εj為用戶j的分裂系數(shù)，Δj，1和Δj，2為用戶j分裂成兩功率塊分別對應(yīng)的干噪和，根據(jù)兩子節(jié)點(diǎn)的和功率等于父節(jié)點(diǎn)的功率，兩子節(jié)點(diǎn)的和速率等于父節(jié)點(diǎn)的速率，用戶i的分裂系數(shù)可相應(yīng)求得； 對于包含一個(gè)完整功率塊的父節(jié)點(diǎn)，滿足 其中，Ps1和Ps2分別為兩功率塊的功率值，Δs1和Δs2為與兩功率塊對應(yīng)的干噪和，Rs1和Rs2為兩功率塊的速率值，用戶j的分裂系數(shù)可根據(jù)式(21)-(23)計(jì)算 Δj，2＝Δs(23) 式中，εj為用戶j的分裂系數(shù)，Δj，1和Δj，2為用戶j分裂成兩功率塊分別對應(yīng)的干噪和，用戶i不分裂，其分裂系數(shù)εi＝1，干噪和不變； g)計(jì)算虛擬用戶的逐次譯碼次序 按照e)中所得的分裂順序，依情況交替使用f)中兩類父節(jié)點(diǎn)的計(jì)算公式對用戶或超用戶進(jìn)行分裂，計(jì)算用戶的分裂系數(shù)以及分裂用戶兩功率塊對應(yīng)的干噪和，直至求出合并二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)所代表的用戶的分裂參數(shù)，用戶分裂后的兩個(gè)功率塊分別對應(yīng)用戶的兩虛擬用戶，對虛擬用戶按照干噪和從大到小排序得到逐次譯碼次序； (2)配置通信系統(tǒng)參數(shù) 發(fā)送用戶端對于用戶i，i∈I，根據(jù)其分裂系數(shù)εi，將功率分為兩部分εiPi和(1-εi)Pi，分別按照速率g(εiPi，Δi，1)和g((1-εiPi)，Δi，2)進(jìn)行編碼傳送； 接收端按照g)中所得的逐次譯碼次序?qū)μ摂M用戶進(jìn)行譯碼。
上述步驟中，用戶的干噪和代表功率約束下加性白高斯信道中，用戶實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)傳送速率時(shí)能容忍的最大干擾噪聲功率和。用戶j的干噪和σ2表示信道中的噪聲功率，δj表示來自其他高斯干擾源的功率。用戶分裂后得到的虛擬用戶對應(yīng)的是兩塊實(shí)現(xiàn)不同速率的功率塊，其功率和為原用戶的功率，速率和為原用戶的速率。
本方法提供了一種計(jì)算碼率分裂多接入系統(tǒng)參數(shù)的方法，根據(jù)得到的系統(tǒng)參數(shù)配置通信系統(tǒng)，就可利用碼率分裂多接入技術(shù)有效的分配無線通信資源，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的速率分配策略。本方法可以最大限度的利用無線信道資源，不但降低編碼開銷，只需要單用戶編碼結(jié)合接收端的逐次譯碼就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的用戶速率分配，而且不需要發(fā)送用戶間嚴(yán)格的同步。



圖1第一類父節(jié)點(diǎn)分裂示意圖。
圖2第二類父節(jié)點(diǎn)分裂示意圖。
圖3計(jì)算合并二叉樹算法流程圖。
圖4多接入網(wǎng)絡(luò)的碼率分裂算法運(yùn)行示意圖。
圖5計(jì)算分裂系數(shù)流程圖。
圖6多接入網(wǎng)絡(luò)傳輸場景。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明適用于高斯多接入信道中給定發(fā)送用戶數(shù)、信道噪聲和發(fā)送功率數(shù)組情況下，利用碼率分裂多接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)容量區(qū)邊界上任意的速率分配策略。
利用碼率分裂多接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)信道資源分配策略分為三個(gè)部分。首先要計(jì)算碼率分裂的系統(tǒng)參數(shù)，然后根據(jù)所得的碼率分裂系數(shù)和所得虛擬用戶干噪和的大小配置用戶端的發(fā)送參數(shù)，再根據(jù)干噪和從大到小的順序控制接收端對虛擬用戶的逐次譯碼次序。按照以上方法，就可以實(shí)現(xiàn)多接入信道上預(yù)設(shè)的速率分配策略。
具體步驟如下 I＝{1，2，...，|I|}表示系統(tǒng)中的用戶標(biāo)號(hào)集合，|I|為用戶數(shù)。用戶發(fā)送功率數(shù)組為(P1，...，P|I|)，接收端的噪聲功率σ2。預(yù)實(shí)現(xiàn)的用戶速率數(shù)組為(R1，...，R|I|)。
∑＝(ε1，ε2，...，ε|I|)為用戶的分裂系數(shù)數(shù)組和⊿＝(Δ1，1，Δ1，2，...，Δ|I|，1，Δ|I|，2)為虛擬用戶的干噪和數(shù)組。對于用戶j，j∈I，εj表示用戶j的功率被分裂成兩個(gè)部分，分別對應(yīng)虛擬用戶u1j和u2j，其功率分別為εjPj和(1-εj)Pj，Δj，1和Δj，2代表用戶j的兩個(gè)虛擬用戶u1j和u2j分別的干噪和。
(1)計(jì)算實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)速率分配的碼率分裂多接入系統(tǒng)參數(shù) 計(jì)算分裂順序根據(jù)用戶的功率數(shù)組和預(yù)設(shè)的速率數(shù)組，在用戶中尋找重疊用戶。用戶i和用戶j重疊，則Δj≤Δi＜Δj+Pj。其中，表示用戶i和用戶j分別對應(yīng)的干噪和。將重疊用戶合并為一個(gè)超用戶，并用超用戶代替重疊用戶，用戶數(shù)減1。重復(fù)操作直至得到一些列不重疊的用戶或超用戶。每個(gè)不重疊的用戶或超用戶對應(yīng)一個(gè)合并二叉樹。只有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)的合并二叉樹對應(yīng)一個(gè)不重疊的用戶，該用戶不需要分裂。多個(gè)點(diǎn)的合并二叉樹對應(yīng)不重疊的超用戶，從合并二叉樹的根節(jié)點(diǎn)出發(fā)，每次分裂對應(yīng)于一個(gè)父節(jié)點(diǎn)分裂為兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，直至合并二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)，這個(gè)順序即為所求的分裂順序，具體可分為以下步驟 a)計(jì)算用戶的干噪和數(shù)組(Δ1，...，Δ|I|)。其中，為用戶i的干噪和。按照用戶干噪和從小到大的順序?qū)τ脩襞判虿⒅匦戮幪?hào)，使得 Δ1≤...≤Δ|I|。
b)尋找用戶i和用戶j，i，j∈I，滿足Δj≤Δi＜Δj+Pj。把用戶i和用戶j合并為一個(gè)超用戶S，超用戶S的功率為Ps＝Pi+Pj，碼率為Rs＝Ri+Rj，其干噪和為 c)在用戶集I中由超用戶替代用戶i和用戶j，用戶數(shù)減少1，用戶集為I＝{1，2，...，|I|}。
d)重復(fù)a)、b)、c)三個(gè)步驟直至得到一系列不重疊的用戶或超用戶。對于i，j∈I，滿足Δj+Pj≤Δi。記錄上述合并過程，得到一系列合并二叉樹。
e)從合并二叉樹的根節(jié)點(diǎn)出發(fā)，每次分裂對應(yīng)于父節(jié)點(diǎn)分裂為兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，直至合并二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)，這個(gè)順序即為所求的分裂順序。父節(jié)點(diǎn)包括兩類一類包含兩個(gè)不重疊的功率塊，另一類包含一個(gè)完整的功率塊。
計(jì)算分裂系數(shù)和虛擬用戶的干噪和對于未參與合并的用戶，不對其進(jìn)行分裂，它所對應(yīng)的虛擬用戶就是其本身，分裂系數(shù)可設(shè)為1，干噪和保持不變。對于參與合并的用戶，按照e)中得到的分裂順序，碼率分裂過程化為一些列兩用戶碼率分裂過程。計(jì)算兩用戶的碼率分裂系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)一步可分為兩種情況，分別對應(yīng)兩類不同的父節(jié)點(diǎn)。根據(jù)1)中得到的分裂順序，迭代使用兩種情況下碼率分裂系數(shù)的計(jì)算公式，直至合并二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出所有用戶的分裂系數(shù)和對應(yīng)虛擬用戶的干噪和。
f)計(jì)算用戶的分裂系數(shù)(ε1，ε2，...，ε|I|) 對于包含兩個(gè)不重疊功率塊的父節(jié)點(diǎn)，滿足 其中，Ps1和Ps2分別為兩功率塊的功率值，Δs1和Δs2為兩功率塊對應(yīng)的干噪和，Rs1和Rs2為兩功率塊的速率值。父節(jié)點(diǎn)分裂為兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，其分裂示意圖如圖1所示，分別對應(yīng)用戶(超用戶)i和用戶(超用戶)j，其分裂系數(shù)可根據(jù)式(3)-(20)計(jì)算 ① ② ③ 當(dāng)則 當(dāng)則 ④ 當(dāng)則 當(dāng)則 其中，εj為用戶j的分裂系數(shù)，Δj，1和Δj，2為用戶j分裂成兩功率塊分別對應(yīng)的干噪和。用戶i的分裂系數(shù)可相應(yīng)求得。
對于包含一個(gè)完整功率塊的父節(jié)點(diǎn)，滿足 其中，Ps1和Ps2分別為兩功率塊的功率值，Δs1和Δs2為與兩功率塊對應(yīng)的干噪和，Rs1和Rs2為兩功率塊的速率值。父節(jié)點(diǎn)分裂為兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，其分裂示意圖如圖2所示，分別對應(yīng)用戶(超用戶)i和用戶(超用戶)j分裂系數(shù)可根據(jù)式(21)-(23)計(jì)算 Δj，1＝Pi+Δi (22) Δj，2＝Δs (23) 其中，εj為用戶j的分裂系數(shù)，Δj，1和Δj，2為用戶j分裂成兩功率塊分別對應(yīng)的干噪和。用戶i不分裂，其分裂系數(shù)εi＝1，干噪和不變。
g)計(jì)算虛擬用戶的逐次譯碼次序 按照e)中所得的分裂順序，依情況交替使用f)中兩類父節(jié)點(diǎn)的計(jì)算公式對用戶或超用戶進(jìn)行分裂，并計(jì)算分裂系數(shù)以及虛擬用戶對應(yīng)的干噪和，直至求出合并二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)所代表的用戶的分裂參數(shù)。對虛擬用戶按照干噪和從大到小排序得到逐次譯碼次序。
(2)配置通信系統(tǒng)參數(shù) 發(fā)送用戶端對于用戶i，i∈I，根據(jù)其分裂系數(shù)εi，將功率分為兩部分εiPi和(1-εi)Pi，分別按照速率g(εiPi，Δi，1)和g((1-εiPi)，Δi，2)進(jìn)行編碼傳送。
接收端按照g)中所得的逐次譯碼次序?qū)τ脩暨M(jìn)行譯碼。
下面以一個(gè)用戶數(shù)為3的多接入網(wǎng)絡(luò)中碼率分裂傳送為例，說明本發(fā)明的實(shí)施方法。設(shè)3個(gè)用戶的多接入信道中，接收端高斯白噪聲功率為σ2，用戶的發(fā)送功率數(shù)組為(P1，P2，P3)，多接入信道容量區(qū)邊界上某速率分配數(shù)組(R1，R2，R3)為預(yù)實(shí)現(xiàn)的速率分配策略。
1.計(jì)算碼率分裂系統(tǒng)參數(shù) 首先計(jì)算合并二叉樹，其算法流程圖如圖3所示。參照圖4中的分裂二叉樹，用戶分裂的順序?yàn)? 1)超用戶{1，2，3}分裂為用戶1和超用戶{2，3}。
2)超用戶{2，3}分裂為兩個(gè)用戶，用戶2和用戶3。
計(jì)算分裂系數(shù)和虛擬用戶干噪和的算法流程圖如圖5所示。在計(jì)算分裂系數(shù)和各虛擬用戶的干噪和時(shí)，超用戶{1，2，3}分裂時(shí)符合第一類父節(jié)點(diǎn)對應(yīng)情況。超用戶{2，3}分裂時(shí)符合第二類父節(jié)點(diǎn)對應(yīng)情況。利用式(3)-(23)計(jì)算出∑＝(ε1，ε2，ε3)和⊿＝(Δ1，1，Δ1，2，Δ2，1，Δ2，2，Δ3，1，Δ3，2)。用戶1沒有被分裂只對應(yīng)一個(gè)虛擬用戶，則ε1＝1，干噪和Δ1，2可設(shè)為Δ1，2＝0。
2.用戶端 根據(jù)所得的分裂系數(shù)(ε1，ε2，ε3)，每個(gè)用戶將其功率分裂成兩部分，每部分對應(yīng)于一個(gè)虛擬用戶。按照所得的干噪和⊿＝(Δ1，1，Δ1，2，Δ2，1，Δ2，2，Δ3，1，Δ3，2)，計(jì)算每個(gè)虛擬用戶對應(yīng)的編碼速率，然后進(jìn)行編碼傳送。傳送場景如圖6所示。
1)用戶1沒有分裂，只對應(yīng)一個(gè)虛擬用戶u11，其功率為P1，干噪和為Δ1，1＝Δ1，則其編碼速率為 2)用戶2的功率被分裂為兩個(gè)部分，分別對應(yīng)于兩個(gè)虛擬用戶u12和u22。按照所得的分裂系數(shù)，其功率分別為ε2P2和(1-ε2)P2。這兩個(gè)虛擬用戶對應(yīng)的干噪和為Δ2，1和Δ2，2，則編碼速率應(yīng)分別設(shè)定為 3)和用戶2相似，用戶3的兩個(gè)虛擬用戶u13和u23的功率分別為ε3P3和(1-ε3)P3，對應(yīng)的干噪和分別為Δ3，1和Δ3，2。其編碼速率應(yīng)分別設(shè)定為 3.接收端 在接收到所有虛擬用戶傳送的信息后，接收端按照虛擬用戶干噪和的大小對虛擬用戶進(jìn)行逐次譯碼，干燥和大的虛擬用戶先譯，干噪和小的后譯。由圖4可得Δ3，2≤Δ2，2≤Δ1，1≤Δ2，1≤Δ3，1，那么譯碼順序?yàn)閡13→u12→u11→u22→u23。
至此，各個(gè)用戶實(shí)現(xiàn)的速率分別為 用戶1 用戶2 用戶3 即我們預(yù)設(shè)的速率分配策略。
權(quán)利要求
1.基于碼率分裂的無線多接入信道中用戶速率分配方法，該方法包括以下步驟
(1)計(jì)算實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)速率分配的碼率分裂多接入系統(tǒng)參數(shù)
a)計(jì)算用戶的干噪和數(shù)組(Δ1，…，Δ|I|)，其中，I＝{1，2，…，|I|}為用戶標(biāo)號(hào)集合，|I|為用戶數(shù)，為用戶i的干噪和，Pi為用戶i的發(fā)送功率，Ri為用戶i預(yù)實(shí)現(xiàn)的速率，按照用戶干噪和從小到大的順序?qū)τ脩襞判虿⒅匦戮幪?hào)，使得
Δ1≤…≤Δ|I|；
b)尋找用戶i和用戶j，i，j∈I，滿足Δj≤Δi＜Δj+Pj，把用戶i和用戶j合并為一個(gè)超用戶S，超用戶S的功率為Ps＝Pi+Pj，碼率為Rs＝Ri+Rj，其干噪和為
c)在用戶集I中由超用戶替代用戶i和用戶j，用戶數(shù)減少1，用戶集為I＝{1，2，…，|I|}；
d)重復(fù)a)、b)、c)三個(gè)步驟直至得到一系列不重疊的用戶或超用戶，對于i，j∈I，滿足Δj+Pj≤Δi，記錄上述合并過程，得到一系列合并二叉樹；
e)從合并二叉樹的根節(jié)點(diǎn)出發(fā)，每次分裂對應(yīng)于父節(jié)點(diǎn)分裂為兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，直至合并二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)，這個(gè)順序即為所求的分裂順序，父節(jié)點(diǎn)包括兩類一類包含兩個(gè)不重疊的功率塊，另一類包含一個(gè)完整的功率塊；
f)計(jì)算用戶的分裂系數(shù)(ε1，ε2，…，ε|I|)
對于包含兩個(gè)不重疊功率塊的父節(jié)點(diǎn)，滿足
式中，Ps1和Ps2分別為兩功率塊的功率值，Δs1和Δs2為兩功率塊對應(yīng)的干噪和，Rs1和Rs2為兩功率塊的速率值，父節(jié)點(diǎn)分裂為兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別對應(yīng)用戶i和用戶j，用戶j的分裂系數(shù)可根據(jù)式(3)-(20)計(jì)算
①
②
③
當(dāng)則
當(dāng)則
④
當(dāng)則
當(dāng)則
式中，εj為用戶j的分裂系數(shù)，Δj，1和Δj，2為用戶j分裂成兩功率塊分別對應(yīng)的干噪和，根據(jù)兩子節(jié)點(diǎn)的和功率等于父節(jié)點(diǎn)的功率，兩子節(jié)點(diǎn)的和速率等于父節(jié)點(diǎn)的速率，用戶i的分裂系數(shù)可相應(yīng)求得；
對于包含一個(gè)完整功率塊的父節(jié)點(diǎn)，滿足
其中，Ps1和Ps2分別為兩功率塊的功率值，Δs1和Δs2為與兩功率塊對應(yīng)的干噪和，Rs1和Rs2為兩功率塊的速率值，用戶j的分裂系數(shù)可根據(jù)式(21)-(23)計(jì)算
Δj，1＝Pi+Δi(22)
Δj，2＝Δs (23)
式中，εj為用戶j的分裂系數(shù)，Δj，1和Δj，2為用戶j分裂成兩功率塊分別對應(yīng)的干噪和，用戶i不分裂，其分裂系數(shù)εi＝1，干噪和不變；
g)計(jì)算虛擬用戶的逐次譯碼次序
按照e)中所得的分裂順序，依情況交替使用f)中兩類父節(jié)點(diǎn)的計(jì)算公式對用戶或超用戶進(jìn)行分裂，計(jì)算用戶的分裂系數(shù)以及分裂用戶兩功率塊對應(yīng)的干噪和，直至求出合并二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)所代表的用戶的分裂參數(shù)，用戶分裂后的兩個(gè)功率塊分別對應(yīng)用戶的兩虛擬用戶，對虛擬用戶按照干噪和從大到小排序得到逐次譯碼次序；
(2)配置通信系統(tǒng)參數(shù)
發(fā)送用戶端對于用戶i，i∈I，根據(jù)其分裂系數(shù)εi，將功率分為兩部分εiPi和(1-εi)Pi，分別按照速率g(εiPi，Δi，1)和g((1-εiPi)，Δi，2)進(jìn)行編碼傳送；接收端按照g)中所得的逐次譯碼次序?qū)μ摂M用戶進(jìn)行譯碼。
全文摘要
本發(fā)明提供了基于碼率分裂的無線多接入信道中用戶速率分配方法。首先計(jì)算碼率分裂多接入通信系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，包括分裂順序和分裂參數(shù)兩部分。通過合并二叉樹，得到用戶的分裂順序?；诜至秧樞?，多個(gè)用戶的碼率分裂化為一系列兩用戶碼率分裂。依照分裂順序，交替使用兩類父節(jié)點(diǎn)的分裂公式，計(jì)算出所有用戶的分裂系數(shù)和對應(yīng)虛擬用戶的干噪和。根據(jù)所得的分裂參數(shù)，在用戶發(fā)送端調(diào)節(jié)編碼速率，在接收端控制虛擬用戶的逐次譯碼順序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的速率分配策略。本方法可實(shí)現(xiàn)多接入信道容量區(qū)邊界上的任意速率分配，最大限度的利用無線通信資源，不但降低了編碼復(fù)雜度，而且無須用戶間嚴(yán)格的同步，是一種分配無線通信資源簡單有效的方法。
文檔編號(hào)H04W74/08GK101827452SQ201019146039
公開日2010年9月8日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者毛小矛, 仇佩亮 申請人:浙江大學(xué)