专利名称：基于能量有效性的无线通信资源分配方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种用于中继协作通信系统的基于能量有效性的资源分配方法和系统。
背景技术：
由于日益加剧的能量损耗问题会引起全球气候变暖等一系列严重后果，人类赖以生存的自然环境面临着严峻的挑战，环境保护迫在眉睫，因此在各个领域中，能量有效的协议引起了人们的高度重视，引导着各行各业的发展。在无线通信系统中，由于移动终端有限的电池资源和随时随地多媒体业务应用的需求，最大化能量有效性也已经成为了优化系统设计的新趋势。现今，协作传输技术已经被视为一种提高无线通信性能的重要途径。在协作传输技术中，中继技术被第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)启动的长期演进(Long Term Evolution, LTE)研究视为一个可以提供高速传输覆盖范围、群组移动性、临时网络部署和小区边缘吞吐量的重要工具。如何有效地分配资源以提升网络性能是中继协作系统中的一个重要问题。在正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,0FDMA)的中继协作系统中，需要根据子信道的瞬时特性动态地分配数据速率和传输功率，使有限的功率更有效地分配到各子载波对上，从而更加有效地利用无线资源。在多用户情况下，由于信道衰落存在用户差异性，如何根据各用户在各子信道上的信道质量分配子信道，合理地为每个用户分配系统资源，使系统性能最优同时保证所有用户的服务质量(Quality of Service,QoS)是一个算法复杂度很高的问题。其中包括了用户公平性，具体是指的是所有用户获得足够的系统资源以保证服务质量的需求。在现有技术中，资源分配一般以提高系统吞吐量或者减少发送功率为目标，对能量有效性(定义为每焦耳能量传输的比特数，单位bits/joule)的关注度不足。随着绿色通信概念的提出，无线通信中的能量有效性越来越受重视并且成为一种衡量无线通信系统性能优劣的重要指标，因此基于能量有效性的资源分配势在必行。但在现有技术中，还没有一种能够有效地基于能量有效性进行无线通信资源分配的技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种用于无线通信系统的基于能量有效性的资源分配方法及系统，能够在优化系统能量有效性的同时保证各用户的服务质量，降低系统中断概率。其中的中断指的是用户获得的数据速率不满足目标数据速率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于能量有效性的无线通信资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤基于待分配源节点集合中的每个源节点到目的节点的信道状态信息对每个源节点进行分类；基于所述分类对所述每个源节点分配一个信道质量最好的子载波；判断所有源节点是否都达到了目标数据速率，若是，则为瞬时能量性能最差的源节点预分配等效信道功率 增益最大的子载波，若否则为瞬时数据速率最小的源节点预分配等效信道功率增益最大的子载波；判断该源节点的能量有效性是否得到提升，若是，则更新该源节点的能量有效性，若否，则从所述待分配源节点集合中去除该源节点；判断所述待分配源节点集合中是否已不存在待分配的源节点或所有子载波均被占用，若是，则结束资源分配流程，若否，则返回执行判断所有源节点是否都达到了目标数据速率的步骤。进一步，在该方法中，所述源节点的分类包括直传模式、协作传输模式和中继转发模式。进一步，在该方法中，将所述各源节点到目的节点间的信道功率增益与两个不同的门限值进行比较来确定所述源节点的分类。进一步，在该方法中，所述信道质量最好的子载波为等效信道功率增益最高的子载波。进一步，在该方法中，对于直传模式的源节点，其在子载波n上的等效信道功率增益G:d(n)的计算公式为
权利要求
1.一种基于能量有效性的无线通信资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤 基于待分配源节点集合中的每个源节点到目的节点的信道状态信息对每个源节点进行分类；
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述源节点的分类包括直传模式、协作传输模式和中继转发模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述各源节点到目的节点间的信道功率增益与两个不同的门限值进行比较来确定所述源节点的分类。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述信道质量最好的子载波为等效信道功率增益最高的子载波。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于， 对于直传模式的源节点，其在子载波η上的等效信道功率增益G^(n)的计算公式为 O风》; 对于协作传世模式的源节点，其在子载波η上的等效信道功率增益的计算公式为
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述瞬时能量性能最差的源节点的计算公式为
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于， 对已分配的子载波不再用于其它节点的资源分配。
8.根据权利要求I至7任一项所述的方法，其特征在于， 对已分配的子载波利用注水算法进行功率和比特的分配。
9.一种基于能量有效性的无线通信资源分配系统，其特征在于，包括以下模块 第一信道状态估计模块，用于估计源节点到目的节点之间的第一信道状态信息； 第一信道质量计算模块，用于根据所述第一信道状态信息计算第一信道功率增益； 源节点分类模块，用于将计算得到的所述第一信道功率增益与判决门限比较进行源节点分类； 计算反馈模块，用于计算瞬时数据速率与目标数据速率的差值，并将该差值以及该源节点的瞬时能量有效性反馈给目的节点中的中心控制模块； 中心控制模块，用于根据源节点中计算反馈模块的反馈来选择待分配的源节点，为源节点预分配资源，并根据该源节点预分配前后的瞬时能量有效性的变化判断预分配是否有效。
10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括 第二信道状态估计模块，用于估计自身的前向链路和后向链路的第二信道状态信息； 第二信道质量计算模块，用于根据所述第二信道状态信息计算第二信道功率增益。
全文摘要
本发明公开了一种基于能量有效性的无线通信资源分配方法和系统，所述包括以下步骤基于待分配源节点集合中的每个源节点到目的节点的信道状态信息对每个源节点进行分类；基于所述分类对所述每个源节点分配一个信道质量最好的子载波；判断所有源节点是否都达到了目标数据速率；分别判断选出的各所述源节点的能量有效性是否得到提升；判断所述待分配源节点集合中是否已不存在待分配的源节点或所有子载波均被占用，若是，则结束资源分配流程，若否，则返回执行判断所有源节点是否都达到了目标数据速率的步骤。本发明通过联合分配子载波、功率和比特来最大化系统能量有效性，大大降低了资源分配过程实现的复杂度，有效的提高了系统的可靠性。
文档编号H04W72/04GK102638891SQ20111043638
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者姜蕴, 张平, 张建华 申请人:北京邮电大学