基于正交时频空系统的资源分配方法及相关设备

1.本技术涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于正交时频空系统的资源 分配方法及相关设备。


背景技术：

2.在高移动性通信场景中，无线信道具有快速的时变特性，在本质上具有双 重分散性，即多径效应导致时间分散，多普勒频偏导致频率分散。传统的多载 波调制技术如正交频分复用技术ofdm(orthogonal frequency divisionmultiplexing)主要是为了对抗引起码间干扰isi(iner-symbol interference)的 多径效应，无法消除多普勒频移导致的载波间干扰ici(iner-carrierinterference)。正交时频空调制技术otfs(iner-symbol interference)是一种 适用于双分散无线信道的新调制技术，且可以通过在ofdm系统中进行预处 理和后处理来实现，同时将快速时变信道转化为时延多普勒dd域缓慢变化的 信道，可简化接收器和检测器的设计。
3.随着无线通信过程中高移动用户数量的增加，相关技术中采用的资源分配 方法一般为低移动用户和较少高移动用户之间的资源分配，没有考虑到多个高 移动用户之间功率分配，且相关技术一般以假设的理想条件下的窗函数作为前 提条件，只考虑发送脉冲波与接收脉冲波双正交的理想条件，缺少结合理想条 件和非理想条件下的窗函数的资源分配方法。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提出一种基于正交时频空系统的资源分配 方法及相关设备用以解决上述问题。
5.基于上述目的，本技术的第一方面提供了一种基于正交时频空系统的资 源分配方法，包括：
6.对转换至所述dd域的所述发送信号进行稀疏快速傅里叶逆变换，以将所 述发送信号转换至tf域；
7.响应于确定所述tf域的脉冲波的发射波形与接收波形满足双正交条件， 在所述发送信号转换至时域并添加循环前缀cp后，建立第一信道模型；
8.基于所述第一信道模型，通过简化的中央化的匹配nimp算法对多个所述 高移动用户进行所述资源网格的分配；
9.响应于确定所述资源网格分配完毕，通过基于注水算法的迭代ia-wf算 法对多个所述高移动用户进行功率的分配；
10.响应于确定所述tf域的脉冲波的发射波形与接收波形不满足双正交条 件，在所述发送信号转换至所述时域并添加所述循环前缀cp后，建立第二信 道模型；
11.基于所述第二信道模型，通过递延接受匹配gsma算法对多个所述高移 动用户进行所述资源网格的分配；
12.响应于确定所述资源网格分配完毕，通过遗传算法对多个所述高移动用户 进行功率的分配。
13.本技术的第二方面提供了一种正交时频空系统的资源分配装置，包括：
14.信号转换模块，被配置为：对转换至所述dd域的所述发送信号进行稀疏 快速傅里叶逆变换，以将所述发送信号转换至tf域；
15.模型构建模块，被配置为：响应于确定所述tf域的脉冲波的发射波形与 接收波形满足双正交条件，在所述发送信号转换至时域并添加循环前缀cp后， 建立第一信道模型；
16.网格分配模块，被配置为：基于所述第一信道模型，通过简化的中央化的 匹配nimp算法对多个所述高移动用户进行所述资源网格的分配；
17.功率分配模块，被配置为：响应于确定所述资源网格分配完毕，通过基于 注水算法的迭代ia-wf算法对多个所述高移动用户进行功率的分配；
18.模型构建模块，还被配置为：响应于确定所述tf域的脉冲波的发射波形 与接收波形不满足双正交条件，在所述发送信号转换至所述时域并添加所述循 环前缀cp后，建立第二信道模型；
19.网格分配模块，还被配置为：基于所述第二信道模型，通过递延接受匹配 gsma算法对多个所述高移动用户进行所述资源网格的分配；
20.功率分配模块，还被配置为：响应于确定所述资源网格分配完毕，通过遗 传算法对多个所述高移动用户进行功率的分配。
21.本技术的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存 储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如 本技术的第一方面提供的所述的方法
22.本技术的第四方面提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态 计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行本申 请的第一方面提供的所述方法。
23.从上面所述可以看出，本技术提供的基于正交时频空系统的资源分配方 法及相关设备，以多个高移动用户和基站构成的通信网络为基础，提高了通信 高移动用户的数量，具有更强的通用性。首先将基站端的发送信号转换至具有 缓慢变化的信道的dd域，经过稀疏快速傅里叶逆变换后发送信号转换至tf 域；在tf域，针对满足双正交条件的理想脉冲波形，利用简化的nimp算法 对多个高移动用户进行资源网格的分配，基于分配好的资源网格，通过注水算 法的迭代ia-wf算法实现了不同高移动用户之间的功率分配，实现了理想脉 冲波形条件下的整个系统吞吐量的最大化。而针对不满足双正交条件的非理想 脉冲波形，利用gsma算法对多个高移动用户进行资源网格的分配，基于分 配好的资源网格，通过遗传算法实现了不同高移动用户之间的功率分配，实现 了非理想脉冲波形条件下的整个系统吞吐量的最大化。充分考虑信道条件差 异，为每个高移动用户都分配了最小单位的dd域资源，且针对理想与非理想 脉冲都建立了对应的功率分配方案，提高了系统能效。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或 相关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 的附图仅仅是本技术
的实施例，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。
25.图1为本技术实施例的otfs系统示意图；
26.图2为本技术实施例的基于正交时频空系统的资源分配方法的流程图；
27.图3为本技术实施例的下行otfs-noma资源分配场景示意图；
28.图4为本技术实施例的整数多普勒偏移的理想波形条件下的功率分配流程 图；
29.图5为本技术实施例的整数多普勒偏移的理想波形条件下的资源网格的分 配流程图；
30.图6为本技术实施例的分数多普勒偏移的非理想波形条件下的资源网格的 分配流程图；
31.图7为本技术实施例的nimpma(简化的nimp)算法流程图；
32.图8为本技术实施例的ia-wf算法流程图；
33.图9为本技术实施例的分数多普勒偏移的非理想波形条件下的功率分配流 程图；
34.图10为本技术实施例的gsma算法流程图；
35.图11为本技术实施例的匹配算法收敛过程仿真对比图；
36.图12为本技术实施例的不同总功率下三种功率分配方案的系统的速率对 比图；
37.图13为本技术实施例的矩形窗函数条件下三种匹配算法收敛对比图；
38.图14为本技术实施例的不同总功率下三种功率分配算法的和速率对比图；
39.图15为本技术实施例的基于正交时频空系统的资源分配装置的结构图；
40.图16为本技术实施例的电子设备的结构图。
具体实施方式
41.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施 例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
42.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学 术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申 请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或 者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语 意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件 及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非 限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还 是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对 象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
43.在一些相关技术中，将noma应用到一个高移动otfs用户和多个低移 动ofdm用户的noma场景中，多个用户共用同一段通信资源，提升了频谱 利用率，推导了信干噪比和中断概率公式，在两个高移动用户构成的otfs-noma系统中进行了功率分配，但是，该相关技术中的高移动用户的数 量较少，无法解决多用户场景的分簇和功率分配问题。
44.在一些相关技术中，还公开了一种基于otfs-noma系统中的功率分配 方法，该方法考虑了一个高移动用户和两个多移动用户构成的noma系统， 以低移动用户最小速率大于高移动用户速率为条件进行三者的功率分配，在 接收端采用串行干扰消除sic
(successive interference cancellation)方式对叠 加信号进行分步解调。而申请实施例考虑了多个高移动用户构成的通信网 络，以系统和速率为最大化目标进行功率分配，提高了系统能效。
45.在一些相关技术中，公开了一种在下行链路中为多个用户分配dd域资源 的多用户复用方法。在该方法中，将dd域资源划分为多个段，为每个用户分 配多个段中的一个或多个资源，并设计了包括均衡在内的信号发送与接收过 程。为了增加频谱利用率，提高系统能效，需要考虑多个高速移动用户场景下 的资源分配。与ofdm系统中的时频域tf(time-frequency)资源分配方式 不同，由于otfs系统中dd域的信号传输特点，在以理想窗函数为代表的理 想脉冲条件下，dd域的信号没有tf域信号的严格正交特性，而大部分研究 集中于假设理想窗函数条件，只考虑发送脉冲和接收脉冲的双正交条件，且 大部分研究只考虑了整数部分的多普勒，分数多普勒被忽略。
46.而本技术实施例充分考虑信道条件差异，为每个高移动用户都分配了最小 单位的dd域资源，且针对理想与非理想脉冲都建立了对应的功率分配方案， 算法粒度更小，分配更精确，可以在考虑实际情况的同时达到更高的系统和 速率，提高了系统能效。
47.在一些实施例中，如图1所示，在正交时频空系统的下行链路中，在基站 端，产生发送信号，且该发送信号经由时延多普勒dd域转换为接收端接收到 的接收信号，接收端包括多个高移动用户，dd域为nm维度的资源网格；则 基于正交时频空系统的资源分配方法，如图2所示，包括：
48.步骤100：对转换至dd域的发送信号进行稀疏快速傅里叶逆变换，以将 发送信号转换至tf域。
49.步骤200包括：
50.步骤211：响应于确定tf域的脉冲波的发射波形与接收波形满足双正交 条件，在发送信号转换至时域并添加循环前缀cp后，建立第一信道模型。
51.步骤212：基于第一信道模型，通过简化的中央化的匹配nimp算法对多 个高移动用户进行资源网格的分配。
52.步骤213：响应于确定资源网格分配完毕，通过基于注水算法的迭代ia-wf 算法对多个高移动用户进行功率的分配。
53.步骤221：响应于确定tf域的脉冲波的发射波形与接收波形不满足双正 交条件，在发送信号转换至时域并添加循环前缀cp后，建立第二信道模型。
54.步骤222：基于第二信道模型，通过递延接受匹配gsma算法对多个高移 动用户进行资源网格的分配。
55.步骤223：响应于确定资源网格分配完毕，通过遗传算法对多个高移动用 户进行功率的分配。
56.其中，正交时频空otfs调制技术系统的物理层信号传输过程如图1所示。 在发射端，发送信号进入时延多普勒dd(delay-doppler)后，dd域信号依 次经过isfft(稀疏快速傅里叶逆变换)变换、发送脉冲后转换到时域信号， 添加循环前缀cp(cyclic prefix)后，经过信道、去cp、接收脉冲后通过sfft(稀 疏快速傅里叶变换)变换转换为dd域信号，经过均衡与检测得到接收信号。
57.需要说明的是，如图3所示，本技术实施例以多个高移动用户(例如无人 机)构成
改写为矢量形式为yu＝hux+zu，其中， hu为块循环矩阵，表示基站到第u个用户处链路的dd域信道，具体构成形式 如下：
[0070][0071]
其中bn为由h
u,j
、k和l决定的m
×
m阶矩阵。
[0072]
2、由hu矩阵特点可知，otfs系统中仍存在符号间干扰，因此采用dfe 均衡，均衡之后的输出为其中，表示第u个用户处判决后的 信号，表示均衡器的前馈部分，gu＝l
u-i
nm
表示均衡器的反馈 部分，lu由hu的cholesky分解得到，即du为一个mn
×
mn阶 对角矩阵，代入均衡之后输出得考虑实现了对 信号的完美判决，即则根据该信号形式计算噪声 的协方差矩阵为因此用户u在[k,l]资源网格处的信噪比snr表示为
[0073]
3、由步骤2可知，在正交多址接入oma(orthgonal multiple access)系 统中，用户u在[k,l]资源网格处的snr与功率、dd域信道增益和噪声有关， 如果考虑noma系统，在根据dd域信道增益和噪声对用户进行分簇后，假 设分簇结果用二值变量表示，用二值变量δ
kl,u
代表是否为用户u分配了资源网 格[k,l]，同时用二值变量κ
kl,u,i
表示用户i在资源网格[k,l]格点处是否对用户u 造成了干扰，那么用户u此时在[k,l]处的sinr(信号与干扰加噪声比)为 则用户u在[k,l]资源网格处的通信速率为 r
u,kl
＝log2(1+sinr
u,kl
)，那么整个系统的和速率为
[0074]
4、进行计算复杂度分析：nimp算法为双边匹配的一种稳定匹配算法，另 一种常见的稳定匹配算法为递延接受算法gs(gale-shapley)。gs匹配过程 中，每一轮迭代得到的是临时匹配，下一次迭代会继续更新已有的匹配，复杂 度为o(um2n2)，而本技术实施例对nimp匹配算法进行了简化，得到nimpma (nimp matching algorithm)算法，在该算法中，每轮匹配的结果在之后的迭 代中不会改变，复杂度为o(u2mn)，在m和n较大时复杂度简化效果更明显， 所以，nimpma算法更加适合多个高移动用户的场景。
[0075]
其中，如图7所示，nimpma算法具体步骤如下：
[0076]
1、用户和网格分别对对方进行排序，生成高移动用户的用户偏好列表和 dd域资源网格的网格偏好列表：定义资源网格集合和用户集合 后，构建网格偏好列表pb＝{p(b1),p(b2),l,p(b
mn
)}和用户偏好列表 pq＝{p(q1),p(q2),l,p
(qu)}，偏好程度越高，在偏好列表中的位置越靠前，其中，用集合m(qu)表示 与用户qu匹配的资源网格。
[0077]
2、设置二值变量γu和γ
kl
，其中，用γu表示用户qu已经匹配的资源网格数 量是否满η
max
，用γ
kl
表示网格已经匹配的用户数是否满u
max
，其中，γu＝0时表 示用户qu匹配的资源网格数量未满，γ
kl
＝0时表示[k,l]资源网格匹配的用户数量 未满，γ
kl
＝1时表示[k,l]资源网格匹配的用户数量已满，为了保证用户公平性， 基于公平性原则，每个用户匹配资源网格的数量ηu不应大于最大网格数η
max
，每 个资源网格处匹配用户的数量η
kl
不应大于最大用户数u
max
。
[0078]
3、当γu＝0时，如图7所示，执行以下匹配循环：
[0079]
1)对于每个用户qu，从用户偏好列表里筛选第一个资源网格b
kl
。
[0080]
2)1:1匹配步骤：当γ
kl
＝0时，若在b
kl
的网格偏好列表中qu最靠前，匹配成 功，将该匹配对更新到集合m(qu)中，更新γu与γ
kl
，否则，匹配进入3)步骤。
[0081]
3)2:1匹配步骤：对于用户qu，从用户偏好列表中筛选第二个资源网格， 重复步骤2)，若匹配失败，进入步骤4)。
[0082]
4)k:1匹配步骤：对于用户qu，从用户偏好列表里筛选第k个资源网格b
kl
， 重复步骤2)，若匹配失败，进入步骤5)。
[0083]
5)n:1匹配步骤：对于用户qu，若筛选第n(n为用户qu偏好列表中的资源 网格总数)个资源网格b
kl
重复步骤2)时仍失败，则以未匹配状态结束该用户 的匹配。
[0084]
6)更新用户和资源网格的偏好列表，将步骤4)中用户偏好列表中排序低 于k的资源网格删除，将步骤5)前已经进入匹配对集合m(qu)中的用户删除。
[0085]
7)若系统和速率不再增加，结束算法，否则返回步骤1)
[0086]
当γu＝1时时循环结束，资源网格的分配结束。
[0087]
基于注水算法的迭代ia-wf算法的功率分配过程如下：
[0088]
1、先进行资源网格之间的功率分配，设网格[k,l]处的所有用户的总功率为 p
kl
，对应的噪声功率和信道系数应选取该网格处分配用户噪声功率和信道系 数的比例之和其中，ε(0≤ε≤1)为信道增 益衰减因子，值越大，信道质量较好的用户其信道增益占比越小，可保证公平 性。那么需要求解的最大值。
[0089]
2、采用注水算法对变量进行拉格朗日求导，得最优解那么资源网格之间功率分配的注水迭代算法如图8所示，其中，令β0＝1/λln 2。
[0090]
1)首先设置迭代的初始值：
[0091]
[0092]
2)然后根据最优解p
kl*
，计算分配给每个资源网格处的初始功率
[0093]
3)分别判断每个资源网格的初始功率与目标值的关系：本技术实施例中 目标值设为零，若某一资源网格的初始功率的值小于零，将该资源网格从迭代 过程中去除；若某一资源网格的初始功率的值大于或等于零，进行下一步。
[0094]
4)判断未被删除的资源网格的总功率是否达到最大功率p
max
，若总功率 小于最大功率，更新注水水平线，令并返回步骤2)；若总 功率大于或等于最大功率，算法迭代结束。
[0095]
3、设u
max
＝2，则网格[k,l]处匹配了两个用户，分别为用户1和用户2，两 个用户共用通信资源需要用noma的方式，在接收端使用sic消除干扰，首 先需要区分强弱用户，然后计算sinr，所以分为两种情况进行分配。设该网 格处两个用户之间功率分配比例系数为α
kl
，且p
kl，1
＝α
kl
p
kl
，p
kl，2
＝(1-α
kl
)p
kl
，需 要分情况求解α
kl
，具体步骤如下：
[0096]
1)若用户1的信道质量较差，因此被分配更多的功率，为 强用户，有p
kl，1
》p
kl，2
，那么用户1在网格[k,l]处的sinr表达式为 用户2在网格[k,l]处的snr表达式那么两 个用户可达速率分别为关于α
kl
单增， 关于α
kl
单减，该网格处的和速率为r
kl
＝r
1,kl
+r
2,kl
，关于α
kl
单减， 由于用户在网格处有最小速率约束r
u,min
，因此需满足r
1,kl
≥r
1,min
，那么可以解得 该网格处功率分配比例系数为
[0097]
2)若与1)相似，有p
kl，1
《p
kl，2
，通过求偏导可知此时r
1,kl
关于α
kl
单增，r
2,kl
关于α
kl
单减，和速率r
kl
是关于α
kl
的单增函数，考虑边界值r
2,kl
≥r
2,min
， 解得
[0098]
4、按照步骤3依次求解每个网格处的功率分配最优比例系数。
[0099]
5、基于全部的最优比例系数进行多个高移动用户之间的功率分配。
[0100]
在一些实施例中，如图9所示，分数多普勒偏移的非理想脉冲波形条件下 的步骤221至步骤223的具体过程如下，其中，以矩形窗函数对应的矩形脉冲 作为非理想脉冲为例进行解释说明：
[0101]
1、设循环前缀cp(cyclic prefix)的持续时间等于信道延迟最大值，即 则加上cp后时域发送信号在区间[-τ
max
,nt)的表达式为
其他时刻为零值。
[0102]
2、整个系统在tf域的信号输入输出关系以及干扰项如下式所示：
[0103][0104][0105]
对于矩形脉冲，在|τ|《τ
max
,|υ|《υ
max
当且仅当n
′
＝n 和n
′
＝n-1时是非零的，因为发射波形g
rx
(t)和接收波形是持续时间为t的脉冲波 形，且τ
max
＝t，那么，tf域的输入输出关系就变成了 公式中从左往右 的第二项是指在同一个n时隙内，不同频率m
′
的信号xv[n,m
′
]对信号xv[n,m]的干 扰，第三项是指上一个时隙n-1时的信号xv[n-1,m
′
]对当前信号xv[n,m]的干扰。 因此，第二项为ici，第三项为isi。
[0106]
3、针对dd域接收信号进行推导，得出dd域系统的输入输出关系 其中hu(τ,υ)为信道响应与矩形窗函数的sfft变换 在tf域的循环卷积∫∫hu(τ
′
,υ
′
)w(υ-υ
′
,τ-τ
′
)e-j2πυ
′
τ
′
dτ
′
dυ
′
，其中经过对步骤2中tf域ici和isi的sfft变换可知，只有满足条件和时，ici干扰项为非零值，其余情况ici干扰不存在，只有满足和时，isi干扰信号的值是非零的，其余情况isi不存在。
[0107]
4、考虑加性高斯白噪声awgn之后的dd域信号为： 其中信道增益可以进一步简化为 其中a
u,j
[k
′
,l
′
]为：
[0108][0109]
5、若用矩阵a
u,j
∈￡
mn
×
mn
来表示信道矩阵的增益系数，其中第(km+l+1)行和 (k
′
m+l
′
+1)列的元素为a
u,j
[k
′
,l
′
]。那么用矩阵hu∈￡
mn
×
mn
表示总的信道矩阵，其中 的第(km+l+1)行和(k
′
m+l
′
+1)列的元素为hu[k
′
,l
′
]。基站与第u个用户之间通过第 j径信道后，这两个矩阵之间的关系可以写为那么接收信号的矢 量形式为yu＝hux+wu。
[0110]
6、因此oma系统的接收信号可以写为考虑 u
max
个用户构成的noma系统，接收信号的表达式为 第u个用户在网格[k,l]处的sinr为那么系统的和 速率为
[0111]
7、由于干扰项较多，无法得到互不相干的用户和网格偏好序列，因此为 用户初始化近似的偏好序列，采用基于gs算法的gsma(gs matchingalgorithm)进行匹配，每次匹配均计算一次系统和速率，保证系统和速率最大 化，接着采用遗传算法对功率分配方法进行设计。
[0112]
其中，gsma方法流程如图10所示，其中二值变量γu表示用户已经匹配 的资源网格数量是否满η
max
。
[0113]
1)初始化用户偏好列表：
[0114][0115]
2)用集合ap(b
kl
)表示申请资源网格b
kl
的全部用户，用集合ac(b
kl
)表示资源网 格
已经接收的用户，用m(qu)表示暂时与用户qu匹配的资源网格。
[0116]
3)判断γu是否为零，若不为零，进入和速率是否增加的判断；若为零， 用户qu从步骤用户偏好列表申请第一个资源网格，将qu添加到ap(b
kl
)中，其中， 偏好列表的构建与nimpma算法中的构建方式相同，此处不再赘述。
[0117]
4)判断ap(b
kl
)和ac(b
kl
)的和是否达到最大最大用户数u
max
，若 ap(b
kl
)+ac(b
kl
)≤u
max
，将ap(b
kl
)中的元素添加到ac(b
kl
)中；若ap(b
kl
)+ac(b
kl
)》u
max
，在 ap(b
kl
)∪ac(b
kl
)中，根据b
kl
的网格偏好列表选取网格偏好列表中最靠前的u
max
个用 户，更新到ac(b
kl
)以及用户对应的匹配对集合m(qu)中，被拒绝的用户从其m(qu) 中删除b
kl
。
[0118]
5)更新γu。
[0119]
6)删除p(qu)中的第一个元素。
[0120]
7)判断p(qu)是否为空，若p(qu)为空，结束用户qu的匹配；若不为空，进 入下一步。
[0121]
8)判断和速率是否增加，若和速率继续增加，返回步骤3)；若和速率不 再增加，匹配结束。
[0122]
完成资源网格的分配。
[0123]
最后通过遗传算法对多个高移动用户进行功率的分配。
[0124]
在一些实施例中，图11为nimpma算法与gs算法、二分图的最优匹配 算法km(kuhn-munkras)的仿真对比。图12为基于ia-wf的功率分配算法 与固定功率分配算法fpa(fixed power allocation)和分数阶功率分配算法 ftpa(fractional transmit power allocation)仿真对比。图13为gsna算法、 nimp算法和km算法的仿真对比。对比看出，在相同总功率前提下，nimpma 的收敛速度更快复杂度更低，ia-wf算法可以实现更高的和速率，gama和 遗传算法也是比其它算法实现的系统和速率更高，实现更好的分配效果。其中， 总功率是指基站可以给所有高移动用户分配的功率之和。可选地，如图14所 示，功率分配过程可以采用基于遗传算法的功率分配gapa算法，来获取更高 的用户总速率。
[0125]
综上所述，本技术实施例以多个高移动用户和基站构成的通信网络为基 础，在tf域，针对满足双正交条件的理想脉冲波形，利用nimp算法对多个 高移动用户进行资源网格的分配，基于分配好的资源网格，通过注水算法的迭 代ia-wf算法实现了不同高移动用户之间的功率分配，实现了理想脉冲波形 条件下的整个系统吞吐量的最大化。而针对不满足双正交条件的非理想脉冲波 形，利用gsma算法对多个高移动用户进行资源网格的分配，基于分配好的 资源网格，通过遗传算法实现了不同高移动用户之间的功率分配，实现了非理 想脉冲波形条件下的整个系统吞吐量的最大化。充分考虑信道条件差异，为每 个高移动用户都分配了最小单位的dd域资源，且针对理想与非理想脉冲都建 立了对应的功率分配方案，提高了系统能效。
[0126]
本技术实施例的方法与相关技术先比考虑了更加实际的矩形窗和分数多 普勒，更具有实际应用价值。
[0127]
本技术实施例的方法对于多个具有不同信道配置的高移动性用户构成的 通信网络具有普适性，应用范围更加广泛。
[0128]
本技术实施例的方法考虑是稳定且低复杂度的匹配以及低复杂度功率分 配。所说本技术实施例的方法更适合在实际产品中实现。
[0129]
需要说明的是，本技术实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计 算机或服
务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备 相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可 以只执行本技术实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间 会进行交互以完成所述的方法。
[0130]
需要说明的是，上述对本技术的一些实施例进行了描述。其它实施例在 所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步 骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结 果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才 能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的 或者可能是有利的。
[0131]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一 种正交时频空系统的资源分配装置。
[0132]
参考图15，基于正交时频空系统的资源分配装置，包括：
[0133]
信号转换模块10，被配置为：对转换至dd域的发送信号进行稀疏快速 傅里叶逆变换，以将发送信号变换至tf域；
[0134]
模型构建模块20，被配置为：响应于确定tf域的脉冲波的发射波形与接 收波形满足双正交条件，在发送信号转换至时域并添加循环前缀cp后，建立 第一信道模型；
[0135]
响应于确定tf域的脉冲波的发射波形与接收波形不满足双正交条件，在 发送信号转换至时域并添加循环前缀cp后，建立第二信道模型；
[0136]
网格分配模块30，被配置为：基于第一信道模型，通过中央化的匹配 nimp算法对多个高移动用户进行资源网格的分配；
[0137]
基于第二信道模型，通过递延接受匹配gsma算法对多个高移动用户进 行资源网格的分配；
[0138]
功率分配模块40，被配置为：响应于确定资源网格分配完毕，通过基于注 水算法的迭代ia-wf算法对多个高移动用户进行功率的分配；
[0139]
响应于确定资源网格分配完毕，通过遗传算法对多个高移动用户进行功率 的分配。
[0140]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当 然，在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实 现。
[0141]
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的基于正交时频空系 统的资源分配方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘 述。
[0142]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一 种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的 计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的基于正 交时频空系统的资源分配方法。
[0143]
图16示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图， 该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口 1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通 信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0144]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、 微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、 或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实 施例所提供的技术方
案。
[0145]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram (random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备 等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或 者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存 储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0146]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输 入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备 以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类 传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0147]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他 设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现 通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0148]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、 输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0149]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/ 输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设 备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以 理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件， 而不必包含图中所示的全部组件。
[0150]
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的基于正交时频 空系统的资源分配方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再 赘述。
[0151]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一 种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机 指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的基于正 交时频空系统的资源分配方法。
[0152]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒 体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据 结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变 内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、 其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编 程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储 器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁 带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被 计算设备访问的信息。
[0153]
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任 一实施例所述的基于正交时频空系统的资源分配方法，并且具有相应的方法 实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0154]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性 的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术 的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合， 步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许 多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0155]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在 所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公 知的电源/接地连接。
此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术 实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方 式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完 全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以 描述本技术的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的 是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实 施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0156]
尽管已经结合了本技术的具体实施例对本技术进行了描述，但是根据前 面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说 将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可 以使用所讨论的实施例。
[0157]
本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的 替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任 何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。