非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法及装置与流程
本发明涉及无线通信的技术领域，尤其是涉及一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法及装置。
背景技术：
迅速增长的通信数据给下一代无线通信网络带来了越来越多的挑战，截止2020年，无线通信数据的增长预计将达到1000倍。最近，多址通信技术中非正交多址通信技术(noma)开始受到更多关注。相对于传统正交多址通信，非正交多址通信能够实现更高的频谱效率，更好的系统性能。
通信网络中，地面网络能够提供低成本高带宽服务，卫星网络可以为无法被地面基站服务的用户提供更全面的覆盖。在下一代无线通信中，卫星通信被考虑用于保障无线通信服务的全覆盖，并且已经被纳入5g第二阶段的计划。因此空地协同通信将成为未来通信中的重要议题。由于非正交多址技术能够实现更好的系统性能，因而基于非正交多址的空地协同通信系统在未来无线通信中具有较大前景。
在基于非正交多址的空地协同通信系统中，卫星网络和地面网络共同覆盖用户。因此需要在用户中做出合理的调度，确定卫星网络服务的卫星用户和地面网络服务的基站用户。同时应用非正交多址通信技术时，也需根据基站的天线数量对基站用户进行noma分组，一个noma分组为一个基站天线所服务的用户组。如何对非正交多址空地协同通信系统中的用户进行合理的调度，从而优化非正交多址空地协同通信的通信系统，将成为基于非正交多址的空地协同通信系统中亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法及装置，以缓解现有技术无法对非正交多址空地协同通信系统中的用户进行合理调度的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法，包括：
获取通信网络内的多个用户的第一信道信息和第二信道信息，其中，所述通信网络的通信设施包括目标基站和目标卫星，所述第一信道信息为所述目标基站到所述用户的地面信道的信道信息，所述第二信道信息为所述目标卫星到所述用户的卫星信道的信道信息；
基于所述第一信道信息计算第一子用户组中用户之间的信道相关性，其中，所述第一子用户组的数量至少为一个，每个所述第一子用户组中包括所述用户中的任意两个用户；
基于所述第一信道信息和所述第二信道信息计算所述用户中目标用户的空地信道增益之比；
根据所述信道相关性和所述空地信道增益之比，将所述多个用户进行调度分组，得到所述目标卫星所服务的卫星用户和所述目标基站所服务的基站用户。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，基于所述第一信道信息和所述第二信道信息计算所述用户中目标用户的空地信道增益之比，包括：
从所述用户中提取所述目标用户；
基于所述目标用户的第一信道信息，计算所述目标用户的地面信道向量的模；
基于所述目标用户的第二信道信息，计算所述目标用户的卫星信道向量的模；
将所述目标用户的卫星信道向量的模与所述目标用户的地面信道向量的模相除，将计算结果作为所述空地信道增益之比。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，
从所述用户中提取所述目标用户，包括：根据所述信道相关性和所述目标基站的最大服务用户容量确定第一用户组和第二用户组，并将所述第一用户组中的用户确定为所述目标用户，其中，所述第一用户组中包括信道相关性大于预设阈值的子用户组，且所述第一用户组中的第一子用户组的数量不大于所述多个用户的数量和所述目标基站的最大服务用户容量之差，所述第二用户组中包括所述多个用户中除所述第一用户组以外的用户；
所述根据所述信道相关性和所述空地信道增益之比，将所述多个用户进行调度分组，包括：在所述第一用户组所包含的第一子用户组中，将所述空地信道增益之比较大的用户调度为所述卫星用户，将所述空地信道增益之比较小的用户调度为所述基站用户。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在将所述第一用户组中的用户确定为所述目标用户之后，从所述用户中提取所述目标用户，还包括：
将所述第一用户组所包含的第一子用户组的数量与所述第二用户组中用户的数量相加，得到相加结果；
将所述相加结果减去所述目标基站的最大服务用户容量，得到相减结果；
在所述相减结果为正数的情况下，还将所述第二用户组中的用户确定为所述目标用户。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，
所述根据所述信道相关性和所述空地信道增益之比，将所述多个用户进行调度分组，还包括：
在所述相减结果为正数的情况下，在所述第二用户组和所述第一用户组的基站用户中，按所述空地信道增益之比的从大到小的顺序将用户进行排序，得到用户排序序列，并将所述用户排序序列中前n个用户调度为所述卫星用户，而将剩余的用户调度为所述基站用户，其中，n和所述相减结果相等；
在所述相减结果为非正数的情况下，将所述第二用户组中的用户调度为所述基站用户。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，在根据所述信道相关性和所述空地信道增益之比，将所述多个用户进行调度分组，得到所述目标卫星所服务的卫星用户和所述目标基站为服务的基站用户之后，所述方法还包括：
基于所述第一信道信息，计算所述基站用户的地面信道向量的模值，得到所述目标基站的地面信道增益；
根据所述地面信道增益将所述基站用户平分为第三用户组和第四用户组，其中，所述第三用户组的最小地面信道增益不小于所述第四用户组的最大地面信道增益，所述第三用户组中包括至少一个第三用户，所述第四用户组中包括至少一个第四用户；
基于所述第三用户组和所述第四用户组构建至少一个第二子用户组，其中，每个所述第二子用户组中包括一个第三用户和一个第四用户，每个所述第二子用户组为所述目标基站的一个天线所服务的用户组。
结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，基于所述第三用户组和所述第四用户组构建至少一个第二子用户组，包括：
根据所述第三用户组和所述第四用户组的所述第一信道信息构建目标函数
对所述目标函数进行最优求解，以根据最优求解结果构建至少一个所述第二子用户组。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，对所述目标函数进行最优求解，以根据最优求解结果构建至少一个第二子用户组，包括：
初始化步骤，设置ρlb的初值为0，ρrb的初值为1；
迭代步骤，反复执行下述构建子步骤，最大匹配求解子步骤和赋值子步骤，直至满足迭代停止条件，
所述构建子步骤，通过公式
所述最大匹配求解子步骤，利用匈牙利法求取最大匹配数量，其中，所述最大匹配数量为采用目标分组方式构建第二子用户组时得到的满足目标条件的所述第二子用户组的数量，其中，所述目标条件为：
所述赋值子步骤，若|mm|＝n，则令ρlb(k+1)＝ρ(k)；若|mm|<n，则令ρrb(k+1)＝ρ(k)，其中，mm表示所述最大匹配数量，
其中，所述迭代停止条件为ρrb和ρlb的差值不大于预设误差阈值，k表示第k次循环，k+1表示第k+1次循环；
确定步骤，将所述迭代步骤终止时的当前次迭代循环中得到的所述目标分组方式确定为构建所述第二子用户组的分组方式，以构建至少一个所述第二子用户组。
第二方面，本发明实施例还提供一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度装置，包括：
获取模块，用于获取通信网络内的多个用户的第一信道信息和第二信道信息，其中，所述通信网络的通信设施包括目标基站和目标卫星，所述第一信道信息为所述目标基站到所述用户的地面信道的信道信息，所述第二信道信息为所述目标卫星到所述用户的卫星信道的信道信息；
第一计算模块，用于基于所述第一信道信息计算第一子用户组中用户之间的信道相关性，其中，所述第一子用户组的数量至少为一个，每个所述第一子用户组中包括所述用户中的任意两个用户；
第二计算模块，用于基于所述第一信道信息和所述第二信道信息计算所述用户中目标用户的空地信道增益之比；
分组模块，用于根据所述信道相关性和所述空地信道增益之比，将所述多个用户进行调度分组，得到所述目标卫星所服务的卫星用户和所述目标基站所服务的基站用户。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，第二计算模块包括：
提取单元，用于从所述用户中提取所述目标用户；
第一计算单元，用于基于所述目标用户的第一信道信息，计算所述目标用户的地面信道向量的模；
第二计算单元，用于基于所述目标用户的第二信道信息，计算所述目标用户的卫星信道向量的模；
确定单元，用于将所述目标用户的卫星信道向量的模与所述目标用户的地面信道向量的模相除，将计算结果确定为所述空地信道增益之比。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，
所述提取单元包括：第一确定子单元，用于根据所述信道相关性和所述目标基站的最大服务用户容量确定第一用户组和第二用户组，并将所述第一用户组中的用户确定为所述目标用户，其中，所述第一用户组中包括信道相关性大于预设阈值的子用户组，且所述第一用户组中的第一子用户组的数量不大于所述多个用户的数量和所述目标基站的最大服务用户容量之差，所述第二用户组中包括所述多个用户中除所述第一用户组以外的用户；
所述分组模块包括：第一分组单元，用于在所述第一用户组所包含的第一子用户组中，将所述空地信道增益之比较大的用户调度为所述卫星用户，将所述空地信道增益之比较小的用户调度为所述基站用户。
结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，
所述提取单元还包括：第二确定子单元，用于在将所述第一用户组中的用户确定为所述目标用户之后，
将所述第一用户组所包含的第一子用户组的数量与所述第二用户组中用户的数量相加，得到相加结果；
将所述相加结果减去所述目标基站的最大服务用户容量，得到相减结果；
在所述相减结果为正数的情况下，还将所述第二用户组中的用户确定为所述目标用户。
结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述分组模块还包括第二分组单元，用于：
在所述相减结果为正数的情况下，在所述第二用户组和所述第一用户组的基站用户中，按所述空地信道增益之比的从大到小的顺序将用户进行排序，得到用户排序序列，并将所述用户排序序列中前n个用户调度为所述卫星用户，而将剩余的用户调度为所述基站用户，其中，n和所述相减结果相等；
在所述相减结果为非正数的情况下，将所述第二用户组中的用户调度为所述基站用户。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，所述装置还包括子分组模块，所述子分组模块包括：
模值求取单元，用于在根据所述信道相关性和所述空地信道增益之比，将所述多个用户进行调度分组，得到所述目标卫星所服务的卫星用户和所述目标基站为服务的基站用户之后，基于所述第一信道信息，计算所述基站用户的地面信道向量的模值，得到所述目标基站的地面信道增益；
平分单元，用于根据所述地面信道增益将所述基站用户平分为第三用户组和第四用户组，其中，所述第三用户组的最小地面信道增益不小于所述第四用户组的最大地面信道增益，所述第三用户组中包括至少一个第三用户，所述第四用户组中包括至少一个第四用户；
构建单元，用于基于所述第三用户组和所述第四用户组构建至少一个第二子用户组，其中，每个所述第二子用户组中包括一个第三用户和一个第四用户，每个所述第二子用户组为所述目标基站的一个天线所服务的用户组。
结合第二方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第六种可能的实施方式，其中，所述构建单元包括：
构建子单元，用于根据所述第三用户组和所述第四用户组的所述第一信道信息构建目标函数
最优求解单元，用于对所述目标函数进行最优求解，以根据最优求解结果构建至少一个所述第二子用户组。
结合第二方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第七种可能的实施方式，其中，所述最优求解单元，包括：
初始化子单元，用于设置ρlb的初值为0，ρrb的初值为1；
迭代子单元，用于反复执行下述构建子步骤，最大匹配求解子步骤和赋值子步骤，直至满足迭代停止条件，
所述构建子步骤，通过公式
所述最大匹配求解子步骤，利用匈牙利法求取最大匹配数量，其中，所述最大匹配数量为采用目标分组方式构建第二子用户组时得到的满足目标条件的所述第二子用户组的数量，其中，所述目标条件为：
所述赋值子步骤，若|mm|＝n，则令ρlb(k+1)＝ρ(k)；若|mm|<n，则令ρrb(k+1)＝ρ(k)，其中，mm表示所述最大匹配数量，
其中，所述迭代停止条件为ρrb和ρlb的差值不大于预设误差阈值，k表示第k次循环，k+1表示第k+1次循环；
第三确定子单元，用于将所述迭代步骤终止时的当前次迭代循环中得到的所述目标分组方式确定为构建所述第二子用户组的分组方式，以构建至少一个所述第二子用户组。
本发明实施例带来了以下有益效果：通过获取到的通信网络内的多个用户的第一信道信息和第二信道信息，计算第一子用户组中用户之间的信道相关性和目标用户的空地信道增益之比，进一步根据信道相关性和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，得到目标卫星所服务的卫星用户和目标基站所服务的基站用户，从而实现了根据信道相关性和空地信道增益之比将通信网络中的用户进行合理调度的目的，缓解了现有技术无法对非正交多址空地协同通信系统中的用户进行合理调度的技术问题，有效优化了非正交多址空地协同通信的通信系统。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的另一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法的流程图；
图3为本发明实施例二提供的一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度装置的结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的另一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度装置的结果示意图。
图标：100-获取模块；200-第一计算模块；300-第二计算模块；400-分组模块；500-子分组模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在基于非正交多址的空地协同通信系统中，卫星网络和地面网络共同覆盖用户，因而需要在用户中做出合理的调度，基于此，本发明实施例提供的一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法及装置，可以缓解现有技术无法对非正交多址空地协同通信系统中的用户进行合理调度的技术问题，有效优化非正交多址空地协同通信的通信系统。
实施例一
本发明实施例提供了一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法，如图1所示，包括：
步骤s102，获取通信网络内的多个用户的第一信道信息和第二信道信息，其中，通信网络的通信设施包括目标基站和目标卫星，第一信道信息为目标基站到用户的地面信道的信道信息，第二信道信息为目标卫星到用户的卫星信道的信道信息。
需要说明的是，上述目标基站和上述目标卫星通过协同合作对上述通信网络内的所有用户进行通信服务，继而，上述通信网络内的用户调度为上述目标卫星所服务的用户或上述目标基站所服务的用户。其中，目标基站的数量为一个或多个。
具体地，可以利用导频技术来获取卫星到通信网络中所有用户的信道信息。此外，假设目标卫星发射天线数m，目标卫星到一个目标基站i所覆盖范围内的用户j的信道信息记为gi,j，则gi,j为一个m×1的列向量，gi,j中的m个元素分别表示卫星的m个天线到目标基站i所覆盖范围内的用户j的信道的信号衰减度。
同样，可以利用导频计数来获取基站到基站覆盖范围内所有用户的信道信息。假设一个目标基站i发射天线数n，目标基站i到所覆盖范围内的用户j的信道信息记为hi,j，则hi,j为一个n×1的列向量，hi,j中的n个元素分别表示目标基站i的n个天线到目标基站i所覆盖范围内的用户j的信道的信号衰减度。其中，目标基站i所覆盖范围，指目标基站i的通信服务所覆盖的区域。
步骤s104，基于第一信道信息计算第一子用户组中用户之间的信道相关性，其中，第一子用户组的数量至少为一个，每个第一子用户组中包括用户中的任意两个用户。
需要说明的是，因为非正交多址的空地协同通信系统采用波束成形技术实现用户多址，故而信道相关性高的用户将会使波束成形性能恶化，鉴于信道相关性对系统性能的上述影响，基于第一信道信息计算了第一子用户组中用户之间的信道相关度。
具体地，对于基站i覆盖范围内的两个用户j、k，信道相关度为
步骤s106，基于第一信道信息和第二信道信息计算用户中目标用户的空地信道增益之比。
需要说明的是，空地信道增益之比表示了同一用户的卫星信道和地面信道的优劣，鉴于此，基于第一信道信息和第二信道信息计算用户中目标用户的空地信道增益之比。
步骤s108，根据信道相关度和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，得到目标卫星所服务的卫星用户和目标基站所服务的基站用户。
具体地，根据第一子用户组中两个用户之间的信道相关度将第一子用户组中的两个用户分别调度为卫星用户和基站用户，并且根据不同用户的空地信道增益之比将用户分别调度为卫星用户或基站用户。
本发明实施例带来了以下有益效果：通过获取到的通信网络内的多个用户的第一信道信息和第二信道信息，计算第一子用户组中用户之间的信道相关度和目标用户的空地信道增益之比，进一步根据信道相关度和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，得到目标卫星所服务的卫星用户和目标基站所服务的基站用户，从而实现了根据信道相关度和空地信道增益之比将通信网络中的用户进行合理调度的目的，缓解了现有技术无法对非正交多址空地协同通信系统中的用户进行合理调度的技术问题，有效优化了非正交多址空地协同通信的通信系统。
本发明实施例的一个可选实施方式中，基于第一信道信息和第二信道信息计算用户中目标用户的空地信道增益之比，包括：
从用户中提取目标用户；
基于目标用户的第一信道信息，计算目标用户的地面信道向量的模；
基于目标用户的第二信道信息，计算目标用户的卫星信道向量的模；
将目标用户的卫星信道向量的模与目标用户的地面信道向量的模相除，将计算结果作为空地信道增益之比。
具体地，目标用户的第一信道信息记为hi,j(即，目标基站i到所覆盖范围内的目标用户j的信道信息)，目标用户的第二信道信息记为gi,j(即，目标卫星到一个目标基站i所覆盖范围内的目标用户j的信道信息)，则目标用户的空地信道增益之比为
本发明实施例的另一个可选实施方式中，从用户中提取目标用户，包括：根据信道相关性和目标基站的最大服务用户容量确定第一用户组和第二用户组，并将第一用户组中的用户确定为目标用户，其中，第一用户组中包括信道相关性大于预设阈值的子用户组，且第一用户组中的第一子用户组的数量不大于多个用户的数量和目标基站的最大服务用户容量之差，第二用户组中包括多个用户中除第一用户组以外的用户。
具体地，根据信道相关性和目标基站的最大服务用户容量确定第一用户组和第二用户组，可以是包括以下步骤：
根据信道相关性的大小，将通信网络内的第一子用户组进行排序，得到第一子用户组序列；
根据目标基站的最大服务用户容量，计算多个用户的数量和目标基站的最大服务用户容量之差；
根据第一子用户组序列，计算信道相关性大于预设阈值的第一子用户组的数量，其中，
在信道相关性大于预设阈值的第一子用户组的数量不大于多个用户的数量和目标基站的最大服务用户容量之差的情况下，将信道相关性大于预设阈值的第一子用户组中的用户划分到第一用户组中；
在信道相关性大于预设阈值的第一子用户组的数量大于多个用户的数量和目标基站的最大服务用户容量之差的情况下，将信道相关性较大的前r个第一子用户组中的用户划分到第一用户组中，其中，r为多个用户的数量和目标基站的最大服务用户容量之差。
根据信道相关性和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，包括：在第一用户组所包含的第一子用户组中，将空地信道增益之比较大的用户调度为卫星用户，将空地信道增益之比较小的用户调度为基站用户。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，在将第一用户组中的用户确定为目标用户之后，从用户中提取目标用户，还包括：
将第一用户组所包含的第一子用户组的数量与第二用户组中用户的数量相加，得到相加结果；
将相加结果减去目标基站的最大服务用户容量，得到相减结果；
在相减结果为正数的情况下，还将第二用户组中的用户确定为目标用户。
需要说明的是，在相减结果为正数的情况下，目标用户即包括通信网络中的所有用户；此外，在相减结果为非正数的情况下，目标用户只包括第一用户组中的用户。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，根据信道相关性和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，还包括：
在相减结果为正数的情况下，在第二用户组和第一用户组的基站用户中，按空地信道增益之比的从大到小的顺序将用户进行排序，得到用户排序序列，并将用户排序序列中前n个用户调度为卫星用户，而将剩余的用户调度为基站用户，其中，n和相减结果相等；
在相减结果为非正数的情况下，将第二用户组中的用户调度为基站用户。
需要强调的是，在相减结果为正数的情况下，上述在第一用户组所包含的第一子用户组中，将空地信道增益之比较小的用户调度为基站用户的用户，最终可能被调度为卫星用户，具体情况由用户排序序列决定。
例如，考虑通信网络的通信设施包括一个目标卫星和四个目标基站的场景，每个基站覆盖范围内用户集合为{u1,...,ul}，|ui|＝12(i＝1，2，…，l)，用户都为单天线，对于用户集合ui，卫星s和基站i共同服务。其中，目标卫星发射天线数为16，目标基站发射天线数4，那么，利用波束成形技术目标卫星同时服务16用户，目标基站同时服务4个noma分组，每个noma分组内的用户数量为2，基站的通信容量为8。
那么，在一种假设情况中，如果信道相关度大于预设阈值的第一用户组中有2个子用户组，则第二用户组中包括8个用户，相加结果为10，相减结果为2，即相减结果为正数，因而确定出的目标用户包括通信网络内的所有用户，计算通信网络内的所有用户的空地信道增益之比。其中，对于第一用户组中的用户，通过计算出的空地信道增益之比，将每个第一子用户组中两个用户分别调度为卫星用户和基站用户；然后对于第一用户组中的基站用户和第二用户组中的用户，通过计算出的空地信道增益之比，对用户进行排序，将用户排序序列中前2个用户调度为卫星用户，其余的调度为基站用户。
在另一种假设情况中，如果信道相关度大于预设阈值的第一用户组中有5个子用户组，则第二用户组中包括2个用户，相加结果为7，相减结果为-1，即相减结果为负数，因而确定目标用户为第一用户组中的用户，即，只计算第一用户组中的用户的空地信道增益之比，并且将每个第一子用户组中两个用户分别调度为卫星用户和基站用户。
最后，上述两种假设情况中，基站用户为ub,i,|ub,i|＝8，卫星用户为us,i,|us,i|＝4。即，如果目标基站发射天线数为n，则最后基站用户为2n。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，如图2所示，在根据信道相关度和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，得到目标卫星所服务的卫星用户和目标基站为服务的基站用户之后，通信网络中用户调度方法还包括：
步骤s110，基于第一信道信息，计算基站用户的地面信道向量的模值，得到目标基站的地面信道增益。
步骤s112，根据地面信道增益将基站用户平分为第三用户组和第四用户组，其中，第三用户组的最小地面信道增益不小于第四用户组的最大地面信道增益，第三用户组中包括至少一个第三用户，第四用户组中包括至少一个第四用户。
具体地，将2n个用户分为两组，|hi,j|较大的n名用户组成第三用户组，|hi,j|较小的n名用户组成第四用户组，且，第三用户组和第四用户组相比较而言，第三用户组为近距离用户，第四用户组为远距离用户。
步骤s114，基于第三用户组和第四用户组构建至少一个第二子用户组，其中，每个第二子用户组中包括一个第三用户和一个第四用户，每个第二子用户组为目标基站的一个天线所服务的用户组。
具体地，一个第二子用户组为目标基站的一个天线所服务的用户组，即，一个第二子用户组即一个noma分组，一个noma分组由一名近距离用户和一名远距离用户组成。
本发明实施例，通过对用户的上述调度，可以在保证通信网络通信质量的情况下，有效提高通信网络的系统容量，从而有效优化了通信网络。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，基于第三用户组和第四用户组构建至少一个第二子用户组，包括：
根据所述第三用户组和所述第四用户组的所述第一信道信息构建目标函数
对目标函数进行最优求解，以根据最优求解结果构建至少一个第二子用户组。
具体地，目标函数
maxρ
和
其中，
此外，
本发明实施例的另一个可选实施方式中，对目标函数进行最优求解，以根据最优求解结果构建至少一个第二子用户组，包括：
初始化步骤，设置ρlb的初值为0，ρrb的初值为1；
迭代步骤，反复执行下述构建子步骤，最大匹配求解子步骤和赋值子步骤，直至满足迭代停止条件，
构建子步骤，通过公式
最大匹配求解子步骤，利用匈牙利法求取最大匹配数量，其中，最大匹配数量为采用目标分组方式构建第二子用户组时得到的满足目标条件的第二子用户组的数量，其中，目标条件为：
具体地，对于基站i，2n个用户可视为2n个节点，若两个节点j，k之间
赋值子步骤，若|mm|＝n，则令ρlb(k+1)＝ρ(k)；若|mm|<n，则令ρrb(k+1)＝ρ(k)，其中，mm表示最大匹配数量，
其中，迭代停止条件为ρrb和ρlb的差值不大于预设误差阈值，k表示第k次循环，k+1表示第k+1次循环；
具体地，若|mm|＝n，说明所有noma分组中都能达到信道最小相关度ρ；否则，存在noma分组不能达到信道最小相关度ρ。
确定步骤，将迭代步骤终止时的当前次迭代循环中得到的目标分组方式确定为构建第二子用户组的分组方式，以构建至少一个第二子用户组。
实施例二
本发明实施例提供一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度装置，如图3所示，包括：
获取模块100，用于获取通信网络内的多个用户的第一信道信息和第二信道信息，其中，通信网络的通信设施包括目标基站和目标卫星，第一信道信息为目标基站到用户的地面信道的信道信息，第二信道信息为目标卫星到用户的卫星信道的信道信息；
第一计算模块200，用于基于第一信道信息计算第一子用户组中用户之间的信道相关度，其中，第一子用户组的数量至少为一个，每个第一子用户组中包括用户中的任意两个用户；
第二计算模块300，用于基于第一信道信息和第二信道信息计算用户中目标用户的空地信道增益之比；
分组模块400，用于根据信道相关度和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，得到目标卫星所服务的卫星用户和目标基站所服务的基站用户。
本发明实施例带来了以下有益效果：通过获取模块100获取到的通信网络内的多个用户的第一信道信息和第二信道信息，第一计算模块200计算第一子用户组中用户之间的信道相关度，第二计算模块300计算目标用户的空地信道增益之比，进一步分组模块400根据信道相关度和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，得到目标卫星所服务的卫星用户和目标基站所服务的基站用户，从而实现了根据信道相关度和空地信道增益之比将通信网络中的用户进行合理调度的目的，缓解了现有技术无法对非正交多址空地协同通信系统中的用户进行合理调度的技术问题，有效优化了非正交多址空地协同通信的通信系统。
本发明实施例的一个可选实施方式中，第二计算模块300包括：
提取单元，用于从用户中提取目标用户；
第一计算单元，用于基于目标用户的第一信道信息，计算目标用户的地面信道向量的模；
第二计算单元，用于基于目标用户的第二信道信息，计算目标用户的卫星信道向量的模；
确定单元，用于将目标用户的卫星信道向量的模与目标用户的地面信道向量的模相除，将计算结果确定为空地信道增益之比。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，
提取单元包括：第一确定子单元，用于根据信道相关性和目标基站的最大服务用户容量确定第一用户组和第二用户组，并将第一用户组中的用户确定为目标用户，其中，第一用户组中包括信道相关性大于预设阈值的子用户组，且第一用户组中的第一子用户组的数量不大于多个用户的数量和目标基站的最大服务用户容量之差，第二用户组中包括多个用户中除第一用户组以外的用户；
分组模块400包括：第一分组单元，用于在第一用户组所包含的第一子用户组中，将空地信道增益之比较大的用户调度为卫星用户，将空地信道增益之比较小的用户调度为基站用户。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，提取单元还包括：第二确定子单元，用于在将第一用户组中的用户确定为目标用户之后，
将第一用户组所包含的第一子用户组的数量与第二用户组中用户的数量相加，得到相加结果；
将相加结果减去目标基站的最大服务用户容量，得到相减结果；
在相减结果为正数的情况下，还将第二用户组中的用户确定为目标用户。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，分组模块400还包括第二分组单元，用于：
在相减结果为正数的情况下，在第二用户组和第一用户组的基站用户中，按空地信道增益之比的从大到小的顺序将用户进行排序，得到用户排序序列，并将用户排序序列中前n个用户调度为卫星用户，而将剩余的用户调度为基站用户，其中，n和相减结果相等；
在相减结果为非正数的情况下，将第二用户组中的用户调度为基站用户。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，如图4所示，装置还包括子分组模块500，子分组模块500包括：
模值求取单元，用于在根据信道相关度和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，得到目标卫星所服务的卫星用户和目标基站为服务的基站用户之后，基于第一信道信息，计算基站用户的地面信道向量的模值，得到目标基站的地面信道增益；
平分单元，用于根据地面信道增益将基站用户平分为第三用户组和第四用户组，其中，第三用户组的最小地面信道增益不小于第四用户组的最大地面信道增益，第三用户组中包括至少一个第三用户，第四用户组中包括至少一个第四用户；
构建单元，用于基于第三用户组和第四用户组构建至少一个第二子用户组，其中，每个第二子用户组中包括一个第三用户和一个第四用户，每个第二子用户组为目标基站的一个天线所服务的用户组。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，构建单元包括：
构建子单元，用于根据所述第三用户组和所述第四用户组的所述第一信道信息构建目标函数
最优求解单元，用于对目标函数进行最优求解，以根据最优求解结果构建至少一个第二子用户组。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，最优求解单元，包括：
初始化子单元，用于设置ρlb的初值为0，ρrb的初值为1；
迭代子单元，用于反复执行下述构建子步骤，最大匹配求解子步骤和赋值子步骤，直至满足迭代停止条件，
构建子步骤，通过公式
最大匹配求解子步骤，利用匈牙利法求取最大匹配数量，其中，最大匹配数量为采用目标分组方式构建第二子用户组时得到的满足目标条件的第二子用户组的数量，其中，目标条件为：
赋值子步骤，若|mm|＝n，则令ρlb(k+1)＝ρ(k)；若|mm|<n，则令ρrb(k+1)＝ρ(k)，其中，mm表示最大匹配数量，
其中，迭代停止条件为ρrb和ρlb的差值不大于预设误差阈值，k表示第k次循环，k+1表示第k+1次循环；
第三确定子单元，用于将迭代步骤终止时的当前次迭代循环中得到的目标分组方式确定为构建第二子用户组的分组方式，以构建至少一个第二子用户组。
实施例三
本发明实施例提供一种非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令用于执行实施例一中的非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
本发明实施例中，计算机可读存储介质存储的程序代码的指令用于执行实施例一中的非正交多址空地协同通信系统中用户调度方法，具体地，通过获取到的通信网络内的多个用户的第一信道信息和第二信道信息，计算第一子用户组中用户之间的信道相关度和目标用户的空地信道增益之比，进一步根据信道相关度和空地信道增益之比，将多个用户进行调度分组，得到目标卫星所服务的卫星用户和目标基站所服务的基站用户，从而实现了根据信道相关度和空地信道增益之比将通信网络中的用户进行合理调度的目的，缓解了现有技术无法对非正交多址空地协同通信系统中的用户进行合理调度的技术问题，有效优化了非正交多址空地协同通信的通信系统。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，对于同一个表示符号若角标字母的数量也相同，只有角标的字母不同，则表示的是同一个物理量，不同的角标字母只用以表示对应于不同的用户或是不同的基站。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！