一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，所述方法包括如下步骤：S1基站对小区内所有的用户信道质量信息进行统计；S2基站根据D2D用户反馈的CQI等级，确定第一阶段传输速率；S3基站根据当前CQI等级，得到第二阶段可用作中继的N个ACK用户集合，根据干扰协调的资源分配方法得到干扰协调矩阵；S4该步骤通过对比不同CQI等级下的速率，记录最优配置方案及多播传输速率；S5基站判断是否达到迭代停止条件；S6基站根据记录的最优CQI等级下的最优蜂窝用户资源与中继组合(k,r)，执行两阶段协作多播传输。本发明通过协调两阶段多播传输速率，在提高多播服务质量的同时，充分利用资源分配策略对干扰进行管理，提高多播传输的速率。
【专利说明】
-种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法
技术领域
[0001] 本发明设及无线通信技术领域，尤其设及一种无线多播系统中的联合中继选择与 资源分配方法。
【背景技术】
[0002] 随着通信的快速发展，无线网络资源越来越紧张，多播作为可W有效的提升频谱 资源利用率的一项技术，在某些无线通信系统中深受关注，比如大数据流传输的网络电视 (IPTV)、视频会议W及多媒体广播多播服务的LTE系统等，多播机制是一对多传输服务机 审IJ，但其传输速率受限于其最差链路状态，两阶段协作多播策略可W有效改善多播速率受 限问题，现有的研究成果表明，通过有效的中继选择，能够有效的提升多播传输的速率，在 运种机制中，第一阶段信源端成功接收到信息的用户(ACK)，在第二阶段帮助向未成功接收 到信息的用户(NACK)重传信息。
[0003] 为了满足无线网络更高速率并提升频谱资源使用效率的要求，人们研究了各种各 样的频谱共享方法，D2D(Device-t〇-Device)通信作为一种近距离传输技术，可W通过复用 蜂窝网络的频谱资源，并绕过基站进行通信，在速率提升和频谱使用效率方面都带来了极 大的提升，能够缓解频谱资源短缺状况。针对一些多播用户群组较为集中的场景，如体育 馆、音乐厅、图书馆等场所，D2D协助的协作多播机制发挥了D2D通信和多播的双重优势，在 谱效和能效上都有了较大改善，得到了极大的关注。
[0004] 针对D2D协助的协作多播场景，近些年学术界已经展开了广泛的研究，并取得了一 些研究成果。2013年Bin Zhou等在"I邸E Transactions on Vehicular Technology"(《国 际电气电子工程师协会车辆技术汇刊》）（2013年6月第62卷）发表的"Intra-Cluster Device-to-Device Relay Algorithm with Optimal Resource Utilization"(《优化资源 利用率的簇内D2D中继选择算法研究》）中提出D2D协助的协作多播场景，研究一种基于固定 族群的协作多播机制，通过在通信之前划分族群，在协作多播的第二阶段，使用D2D通信在 族群内选择合适中继数量的重传信息，优化系统的资源利用率，可W实现更高速率的传输。 然而该文的分析是基于D2D通信和蜂窝用户通信分配了正交资源，即覆盖式D2D通信技术， 虽然运种形式可W保证蜂窝通信与D2D通信干扰的避免，但是也一定程度上占用了过多蜂 窝用户的时间或者频谱资源，并且需要有效的频谱预测。
[0005] 2015年Leonardo Militano等在"I邸E Transactions on Broadcasting"(《国际 电气电子工程师协会广播汇刊》）（2015年6月第61卷）发表的"Single frequen巧-based device-t〇-device-enhanced video delivery for evolved multimedia broadcast and multicast services"(《面向演进多媒体广播/多播业务的单频D2D增强视频传输》）中考虑 采用下垫式化nderlay)D2D协助的协作多播场景，研究一种基于单频网络的多播服务配置 机制，通过一种有效的中继选择与资源块分配机制，能够极大的提升多播服务传输速率，由 于该文是分析的单频网络下的D2D协作多播传输，但文章假设D2D用户足够远，W避免相互 之间的干扰，并且下垫式复用方式需要有效的协调蜂窝用户与D2D用户之间的干扰问题，不 适用于多播用户在小范围内分布的场景。此外，该文并没有考虑D2D重传用户与其复用的蜂 窝用户之间的干扰管理问题，而D2D重传用户与其复用的蜂窝用户之间的互干扰对系统速 率有较大的影响。
【发明内容】
[0006] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种无线多播系 统中的联合中继选择与资源分配方法，并通过协调两阶段多播传输速率，在提高多播服务 质量的同时，充分利用资源分配策略对干扰进行管理，提高多播传输的速率。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配 方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0008] S1、基站对小区内所有的用户信道质量信息进行统计；
[0009] S2、基站根据D2D用户反馈的CQI等级，首先选择一个最低的CQI等级，并对应相应 的MCS等级选择一特定速率，作为第一阶段传输速率；
[0010] S3、基站根据当前CQI等级，得到第二阶段可用作中继的N个ACK用户集合，W及未 成功接收信息的J个NACK用户集合；同时，根据干扰协调的资源分配方法得到干扰协调矩 阵；
[0011] S4、根据S3得到的干扰协调矩阵W及S1中获取的各用户之间的链路增益，寻找其 最优蜂窝用户资源与中继组合，并计算该最优速率值，此外，该步骤通过对比不同CQI等级 下的速率，记录最优配置方案及多播传输速率；
[0012] S5、基站判断是否达到迭代停止条件，若达到迭代停止条件，则停止迭代，并转到 S6,否则，由低到高选择下一个CQI等级作为第一阶段的多播传输等级并转到S3;
[0013] S6、基站根据记录的最优CQI等级下的最优蜂窝用户资源与中继组合化，r)，执行 两阶段协作多播传输，其中，keK表示K个蜂窝用户中第k个蜂窝用户的频谱资源，reN表示 N个ACK用户中第r个ACK用户作为中继。
[0014] 进一步地，所述步骤S1的具体方法如下：
[0015] 1.1)多播群组内的D2D用户将自身与基站的信道质量信息通过每个用户的专用信 道，反馈CQI等级给基站，基站对所有多播D2D用户的CQI等级进行统计，记cme {1，2,.. .，C} 为第m(meM)个D2D用户的CQI等级，CQI的等级和所支持的MCS(调制与编码策略)有关系，对 于一个给定的MCS值1，可达速率与频谱带宽W及对应的MCS的编码效率有关；
[0016] 1.2)基站对D2D用户之间、D2D用户与蜂窝用户之间的信道质量信息进行统计，并 得至化2D用户之间的信道链路增益矩阵gx,y = A|hx,y|2|dx,yΓ其中x，yEM且x声y，W及D2D用 户与蜂窝用户之间的距离矩阵di,k其中iEM，kEK，上述公式中hx,y表示用户X与用户y之间 的小尺度信道衰落，运里使用零均值、方差为1的圆周对称复高斯随机变量表示，也就是hx,y ~CN(0，1)，A为信道增益常数，dx,y表示用户X与用户y之间的距离，为路径损耗系数，K表示 蜂窝用户总数量。
[0017] 进一步地，所述步骤S2的具体方法如下:基站根据D2D用户反馈的CQI等级，并选择 其中最小值1进行迭代初始化设置，确定该等级下的MCS并选择最小传输速率进行第一阶段 多播传输，并记录其传输速率Ri。
[0018] 进一步地，所述步骤S3的具体方法如下：
[0019] 3.1)根据S2中确定一阶段传输速率Ri，统计可用作中继的N个ACK用户集合Si={r e ΜI cr > 1}，W及未成功接收信息的J个NACK用户集合专={/ e Μ \別C,. < /}，其中r表示ACK 用户，j表示NACK用户，其中r表示ACK用户，j表示NACK用户，cr为中继所对应的CQI等级，1为 当前第一阶段多播传输对应的CQI等级；
[0020] 3.2)基站使用干扰协调的资源分配方法，选择出最优的复用关系，并得到干扰协 调矩阵、，资源分配方式是W距离为准则，为每个可用的NACK用户寻找距离其最远的蜂窝 用户，作为复用对象，即
其中干扰协调矩阵为一组IX J的矩阵，分别记 录着J个NACK用户距离最远的蜂窝用户k。
[0021 ] 进一步地，所述步骤S4的具体方法如下：
[0022] 4.1)基站根据S1统计的信道质量信息和S3所得到的干扰协调矩阵、，首先由多播 最差链路速率计算公式
计算出干扰协调后的速 率集合矩阵Cr，其中阱,j = A|hk,j|2|dk,jΓ，No为独立零均值加性高斯白噪声(AWGN)的方差，B 为传输带宽，其中干扰信道增益gM中的k与j的组合可由干扰协调矩阵^得到；
[0023] 4. 2)根据最优中继选择方案，在所有中继re N中选择出最优中继，即
作为最优传输中继，并记录最优中继时对应的蜂窝用户资源记录此时 的最优多播传输组合化，并计算多播传输速率
[0024]
[0025] 其中，jw表示对应最优中继时，信道质量最差的NACK用户
[0026] 4.3)通过与每次迭代不同CQI等级算出的最优多播传输速率对比，选择最佳的多 播方案，记录最优CQI等级，W及该等级下的最优蜂窝用户资源与中继配置组合化及其 最优速率。
[0027] 进一步地，所述步骤S5的具体方法如下：
[0028] 通过步骤S4的对比计算，得到当前最优的多播传输速率W及最优配置组合（k^ ，需要在当前判断是否终止迭代过程，当遇到下面两种情况时，本次配置迭代停止，并输 出最优配置方案，转到S6,否则，选择下一个CQI等级作为第一阶段的多播传输等级并转到 S3；
[00巧]迭代停止条件为：
[0030] 1)某CQI值情况下，第二阶段中的ACK用户数量不足，W至于无法成功的服务所有 NACK用户，该限制用多播速率比较来限制，当最优中继的多播速率小于传统直接多播速率 时，视为条件成立；
[0031] 2)当CQI等级值达到了基站所收集到CQI等级集合中的最大值时，随着CQI等级的 由低到高的迭代，也就意味着基站的多播速率也越来越大，势必导致越来越多的用户接收 不到信息，也就有更大概率遇到迭代停止条件。
[0032] 进一步地，所述步骤S6的具体方法如下：
[0033] 根据上述过程得到可W使得多播系统速率最大的多播配置方案，基站选择最优 CQI等级对应的多播速率执行第一阶段的多播，然后选择最优资源与中继对化执行第 二阶段的重传任务。
[0034] 本发明的有益效果是：
[0035] 1、本发明在下垫式D2D协助的协作多播场景中，为提升多播系统的传输速率，满足 多播服务的质量公平性，针对D2D用户与蜂窝用户之间的干扰问题，设计了一种联合中继选 择与资源分配算法，有效的协调了干扰对多播性能的影响，提升了多播系统的传输速率，充 分说明了本发明方案的有效性。
[0036] 2、本发明在处理联合中继选择与资源分配方法时，通过分步处理联合优化问题， 先根据距离优先算法选择复用的信道资源，再根据前一步的结果选择最优中继，降低了最 优算法的复杂度，减小了多播系统的开销，具有较强的实用性。
[0037] 3、本发明设计了一种协调两阶段多播速率的迭代算法，选择在不同多播速率下的 最优传输速率W及资源和中继选择方案，充分利用了两阶段多播的优势，提升系统的多播 速率，具有一定的自适应性。
[0038] W下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，W 充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明使用的D2D协助的协作多播第一阶段系统模型图；
[0040] 图2为本发明使用的D2D协助的协作多播第二阶段系统模型图；
[0041 ]图3为本发明的实现总流程图；
[0042] 图4为本发明与其他方案随着D2D用户数量变化的多播聚合速率性能对比图；
[0043] 图5为本发明与其他方案随着蜂窝用户数量变化的多播聚合速率性能对比图。
【具体实施方式】
[0044] D2D协助的多播服务中联合中继选择与资源分配方法，是基于一个W基站为中屯、 的小区内，其中有Μ个D2D多播用户成簇分布，且有K个蜂窝用户在小区内均匀分布，其中只 有D2D多播用户参与多播服务，蜂窝用户只提供复用的频谱资源。多播簇内各用户通过测量 与基站之间的瞬时信道增益，并将其量化为CQI(信道质量指示)值反馈给基站，此外，基站 还将收集站内所有用户之间的距离W及用户与用户之间的信道增益。基站作为系统调度的 执行者，首先按照多播用户反馈的最低CQI等级所对应的MCS(调制编码机制)选择一个特定 速率，作为一阶段传输速率时，得到一些ACK用户与NACK用户，并通过中继选择及资源分配， 得到一组使得多播系统传输速率最大的中继用户和蜂窝用户资源对，并记录该CQI值下对 应的多播传输速率;然后再选择下一 CQI等级，并重复上一过程，并比较与前一 CQI等级时多 播速率的大小；重复CQI等级的迭代过程，满足迭代停止条件为止，得到最优传输CQI等级， W及蜂窝用户资源和中继的组合化，r)，完成多播配置并执行多播过程。
[0045] 如图1、2所示，本发明考虑一个带有D2D通信的LTE-A单蜂窝小区场景，基站在小区 的中间，基站的作用是对两阶段的无线电资源进行有效的分配，起到集中式管理的作用，并 且通过多播服务体系多播信息给需求用户。该场景中有两种用户设备，蜂窝用户设备与D2D 用户设备，其数量分别为K与M。其中OJE用户独立通信，不参与多播服务，Μ个D2的受备较近的 分布在一起形成一个D2D多播族群并受基站控制，协作多播服务分成两个阶段进行完成。
[0046] 如图3所示，本发明的实现步骤如下：
[0047] -种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征在于，所述方法包 括如下步骤：
[0048] S1、基站对小区内所有的用户信道质量信息进行统计；
[0049] S2、基站根据D2D用户反馈的CQI等级，首先选择一个最低的CQI等级，并对应相应 的MCS等级选择一特定速率，作为第一阶段传输速率；
[0050] S3、基站根据当前CQI等级，得到第二阶段可用作中继的N个ACK用户集合，W及未 成功接收信息的J个NACK用户集合；同时，根据干扰协调的资源分配方法得到干扰协调矩 阵；
[0051] S4、根据S3得到的干扰协调矩阵W及S1中获取的各用户之间的链路增益，寻找其 最优蜂窝用户资源与中继组合，并计算该最优速率值，此外，该步骤通过对比不同CQI等级 下的速率，记录最优配置方案及多播传输速率；
[0052] S5、基站判断是否达到迭代停止条件，若达到迭代停止条件，则停止迭代，并转到 S6,否则，由低到高选择下一个CQI等级作为第一阶段的多播传输等级并转到S3;
[0053] S6、基站根据记录的最优CQI等级下的最优蜂窝用户资源与中继组合化，r)，执行 两阶段协作多播传输，其中，keK表示K个蜂窝用户中第k个蜂窝用户的频谱资源，reN表示 N个ACK用户中第r个ACK用户作为中继。
[0054] 本实施例中，所述步骤S1的具体方法如下：
[0055] 1.1)多播群组内的D2D用户将自身与基站的信道质量信息通过每个用户的专用信 道，反馈CQI等级给基站，基站对所有多播D2D用户的CQI等级进行统计，记cme {1，2,.. .，C} 为第m(meM)个D2D用户的CQI等级，CQI的等级和所支持的MCS(调制与编码策略)有关系，对 于一个给定的MCS值1，可达速率与频谱带宽W及对应的MCS的编码效率有关；
[0056] 1.2)基站对D2D用户之间、D2D用户与蜂窝用户之间的信道质量信息进行统计，并 得至化2D用户之间的信道链路增益矩阵gx,y = A|hx,y|2|dx,yΓ其中x，yEM且x声y，W及D2D用 户与蜂窝用户之间的距离矩阵di,k其中iEM，kEK，上述公式中hx,y表示用户X与用户y之间 的小尺度信道衰落，运里使用零均值、方差为1的圆周对称复高斯随机变量表示，也就是hx,y ~CN(0，1)，A为信道增益常数，dx,y表示用户X与用户y之间的距离，为路径损耗系数。
[0057] 本实施例中，所述步骤S2的具体方法如下:基站根据D2D用户反馈的CQI等级，并选 择其中最小值1进行迭代初始化设置，确定该等级下的MCS并选择最小传输速率进行第一阶 段多播传输，并记录其传输速率Ri。
[0058] 本实施例中，所述步骤S3的具体方法如下：
[0059] 3.1)根据S2中确定一阶段传输速率Ri，统计可用作中继的N个ACK用户集合Si={r eM|。W及未成功接收信息的J个NACK用户集合=1/臣MVS, I Cj. </}，其中r表示ACK 用户，j表示NACK用户，其中r表示ACK用户，j表示NACK用户，为中继所对应的CQI等级，1为 当前第一阶段多播传输对应的CQI等级；
[0060] 3.2)基站使用干扰协调的资源分配方法，选择出最优的复用关系，并得到干扰协 调矩阵、，资源分配方式是W距离为准则，为每个可用的NACK用户寻找距离其最远的蜂窝 用户，作为复用对象，即
其中干扰协调矩阵为一组IX J的矩阵，分别记 录着J个NACK用户距离最远的蜂窝用户k。
[0061 ]本实施例中，所述步骤S4的具体方法如下：
[0062] 4.1)基站根据S1统计的信道质量信息和S3所得到的干扰协调矩阵、，首先由多播 最差链路速率计算公式
计算出干扰协调后的速 率集合矩阵Cr，其中阱,j = A|hk,j|2|dk,jΓ，No为独立零均值加性高斯白噪声(AWGN)的方差，B 为传输带宽，其中干扰信道增益gM中的k与j的组合可由干扰协调矩阵^得到；
[0063] 4. 2)根据最优中继选择方案，在所有中继re N中选择出最优中继，即
作为最优传输中继，并记录最优中继时对应的蜂窝用户资源记录此时 的最优多播传输组合化，并计算多播传输速率
[0064]
[0065] 其中，jw表示对应最优中继时，信道质量最差的NACK用户。
[0066] 4.3)通过与每次迭代不同CQI等级算出的最优多播传输速率对比，选择最佳的多 播方案，记录最优CQI等级，W及该等级下的最优蜂窝用户资源与中继配置组合化及其 最优速率。
[0067] 本实施例中，所述步骤S5的具体方法如下：
[0068] 通过步骤S4的对比计算，得到当前最优的多播传输速率W及最优配置组合（k^ ，需要在当前判断是否终止迭代过程，当遇到下面两种情况时，本次配置迭代停止，并输 出最优配置方案，转到S6,否则，选择下一个CQI等级作为第一阶段的多播传输等级并转到 S3；
[0069] 迭代停止条件为：
[0070] 1)某CQI值情况下，第二阶段中的ACK用户数量不足，W至于无法成功的服务所有 NACK用户，该限制用多播速率比较来限制，当最优中继的多播速率小于传统直接多播速率 时，视为条件成立；
[0071] 2)当CQI等级值达到了基站所收集到CQI等级集合中的最大值时，随着CQI等级的 由低到高的迭代，也就意味着基站的多播速率也越来越大，势必导致越来越多的用户接收 不到信息，也就有更大概率遇到迭代停止条件。
[0072] 本实施例中，所述步骤S6的具体方法如下：
[0073] 根据上述过程得到可W使得多播系统速率最大的多播配置方案，基站选择最优 CQI等级对应的多播速率执行第一阶段的多播，然后选择最优资源与中继对化执行第 二阶段的重传任务。
[0074] W下将结合仿真实验对本发明的性能作进一步的描述。
[0075] 本发明仿真参数设定如下:蜂窝小区半径1500m，D2D族群半径100米，假设D2D族群 分布在离基站750m的位置;路径损耗系数α = 4;基站传输功率30地m，用户传输功率20地m， 噪声功率N0 = -174地m;带宽为500Hz;信道增益常数A，基站到用户间Al = 2.36e-2,用户之 间 A2 = 1.67e-4。
[0076] 图4给出了本发明与其他方案随着D2D用户数量变化的多播聚合速率性能对比曲 线，其中设定蜂窝用户数量为10个，由图中可W看出，本发明在随着D2D用户数量的增多，本 发明相比于传统多播方案，在聚合速率上有较大的提升，并且随着D2D用户数量的增多，提 升比例更加明显。本发明相比于不进行干扰管理的最优协作多播方案也有较大幅度上的提 升，充分说明干扰管理对于本场景下的重要性。本发明相比于复杂度为〇(n3)的最优遍历方 案，进行了改进方案的设计，提出了低复杂度的次优化方案，复杂度为〇(n2)，通过仿真对比 可W看出，本发明方法在降低复杂度的同时，多播性能接近于最优遍历方案，充分说明本发 明方法的有效性和实用性。
[0077] 图5给出了本发明与其他方案随着蜂窝用户数量变化的多播聚合速率性能对比 图，其中设定D2D用户数量为100个，由图中可W看出，本方案在随着蜂窝用户资源数量增多 的情况下，聚合速率相比于传统多播方案W及无干扰管理的协作多播方案，都有较大的提 升，并且相比较于最优遍历方案，本发明的方法在降低了算法复杂度的同时，多播性能几乎 接近于最优遍历方案，充分说明本发明方法的有效性和实用性。
[0078] W上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可W根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可W得到的 技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征在于，所述方法包括 如下步骤： 51、 基站对小区内所有的用户信道质量信息进行统计； 52、 基站根据D2D用户反馈的CQI等级，首先选择一个最低的CQI等级，并对应相应的MCS 等级选择一特定速率，作为第一阶段传输速率； 53、 基站根据当前CQI等级，得到第二阶段可用作中继的N个ACK用户集合，以及未成功 接收信息的J个NACK用户集合;同时，根据干扰协调的资源分配方法得到干扰协调矩阵； 54、 根据S3得到的干扰协调矩阵以及S1中获取的各用户之间的链路增益，寻找其最优 蜂窝用户资源与中继组合，并计算该最优速率值，此外，该步骤通过对比不同CQI等级下的 速率，记录最优配置方案及多播传输速率； 55、 基站判断是否达到迭代停止条件，若达到迭代停止条件，则停止迭代，并转到S6，否 贝1J，由低到高选择下一个CQI等级作为第一阶段的多播传输等级并转到S3; 56、 基站根据记录的最优CQI等级下的最优蜂窝用户资源与中继组合(k，r)，执行两阶 段协作多播传输，其中，keK表示K个蜂窝用户中第k个蜂窝用户的频谱资源，reN表示N个 ACK用户中第r个ACK用户作为中继。2. 如权利要求1所述的一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征 在于，所述步骤S1的具体方法如下： 1.1) 多播群组内的D2D用户将自身与基站的信道质量信息通过每个用户的专用信道， 反馈CQI等级给基站，基站对所有多播D2D用户的CQI等级进行统计，记c me {1，2,.. .，C}为 第m(m e Μ，M表示D2D用户的总数量)个D2D用户的CQI等级，CQI的等级和所支持的MCS(调制 与编码策略)有关系，对于一个给定的MCS值1，可达速率与频谱带宽以及对应的MCS的编码 效率有关； 1.2) 基站对D2D用户之间、D2D用户与蜂窝用户之间的信道质量信息进行统计，并得到 D2D用户之间的信道链路增益矩阵8"=六|1^|2|(1"|-°其中叉，7^且^^ 7，以及020用户与 蜂窝用户之间的距离矩阵cU,k其中ieM，keK，上述公式中1!"表示用户X与用户y之间的小 尺度信道衰落，这里使用零均值、方差为1的圆周对称复高斯随机变量表示，也就是h x,y~CN (〇，1)4为信道增益常数，(1"表示用户1与用户7之间的距离，为路径损耗系数，1(表示蜂窝 用户总数量。3. 如权利要求1所述的一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征 在于，所述步骤S2的具体方法如下:基站根据D2D用户反馈的CQI等级，并选择其中最小值1 进行迭代初始化设置，确定该等级下的MCS并选择最小传输速率进行第一阶段多播传输，并 记录其传输速率Ri。4. 如权利要求1所述的一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征 在于，所述步骤S3的具体方法如下： 3.1)根据S2中确定一阶段传输速率心，统计可用作中继的N个ACK用户集合Si={reM cr彡1}，以及未成功接收信息的J个NACK用户集合$ = e Μ \ 5； | & </}其中r表示ACK用 户，j表示NACK用户，其中r表示ACK用户，j表示NACK用户，cr为中继r所对应的CQI等级，1为 当前第一阶段多播传输对应的CQI等级； 3.2)基站使用干扰协调的资源分配方法，选择出最优的复用关系，并得到干扰协调矩 阵心，资源分配方式是以距离为准则，为每个可用的NACK用户寻找距离其最远的蜂窝用户， 作为复用对象，，其中干扰协调矩阵为一组IX J的矩阵，分别记录着J 个NACK用户距离最远的蜂窝用户k。5. 如权利要求1所述的一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征 在于，所述步骤S4的具体方法如下： 4.1) 基站根据S1统计的信道质量信息和S3所得到的干扰协调矩阵)^，首先由多播最差 链路速率计算公式'计算出干扰协调后的速率集 合矩阵Cr，其中81^=厶|1^|2|(11^|-\仏为独立零均值加性高斯白噪声以16?的方差，8为传 输带宽，其中干扰信道增益gu中的k与j的组合可由干扰协调矩阵)^得到； 4.2) 根据最优中继选择方案，在所有中继r e N中选择出最优中继，作为最优传输中继，并记录最优中继时对应的蜂窝用户资源k'记录此时的最优多播传输 组合(k'f)，并计算多播传输速率其中，jw表示对应最优中继时，信道质量最差的NACK用户 4.3) 通过与每次迭代不同CQI等级算出的最优多播传输速率对比，选择最佳的多播方 案，记录最优CQI等级，以及该等级下的最优蜂窝用户资源与中继配置组合(k'f)及其最优 速率。6. 如权利要求1所述的一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征 在于，所述步骤S5的具体方法如下： 通过步骤S4的对比计算，得到当前最优的多播传输速率以及最优配置组合(k'f)，需 要在当前判断是否终止迭代过程，当遇到下面两种情况时，本次配置迭代停止，并输出最优 配置方案，转到S6，否则，选择下一个CQI等级作为第一阶段的多播传输等级并转到S3; 迭代停止条件为： 1) 某CQI值情况下，第二阶段中的ACK用户数量不足，以至于无法成功的服务所有NACK 用户，该限制用多播速率比较来限制，当最优中继的多播速率小于传统直接多播速率时，视 为条件成立； 2) 当CQI等级值达到了基站所收集到CQI等级集合中的最大值时，随着CQI等级的由低 到高的迭代，也就意味着基站的多播速率也越来越大，势必导致越来越多的用户接收不到 信息，也就有更大概率遇到迭代停止条件。7. 如权利要求1所述的一种无线多播系统中的联合中继选择与资源分配方法，其特征 在于，所述步骤S6的具体方法如下： 根据上述过程得到可以使得多播系统速率最大的多播配置方案，基站选择最优CQI等 级对应的多播速率执行第一阶段的多播，然后选择最优资源与中继对(k'f)执行第二阶段 的重传任务。
【文档编号】H04L5/00GK106060953SQ201610403971
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】陈健, 吴迪, 杨龙, 贺冰涛, 阔永红
【申请人】西安电子科技大学