本发明专利技术提供了一种基于瞬时状态信息的全双工双向中继系统多用户选择方法及通信系统。本发明专利技术采用转发译码协议基于瞬时的系统状态信息可得的情况设计了两种相应的用户调度方法，两种调度方法一种拥有最低的系统实现复杂度，一种拥有最优的中断性能。在实际部署当中，根据实际情况不同可以选择相应的调度方法。本发明专利技术能有效降低系统中断概率，解决全双工系统当中，中断概率过高的问题；同时能够保证用户之间的公平性，提升系统的服务质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及多用户选择方法，具体地，设及基于瞬时状态信息的全双工双向中继 系统多用户选择方法及通信系统。
技术介绍
随着科学技术的日新月异，无线通信技术也得到了长足进步，同时对无线通信系 统也提出了更高的指标，传统的通信系统均工作在半双工状态，例如最新的第四代4G无线 通信系统采用的时分双工化meDiV冉onDuplex,TOD)和频分双工化requen巧DiV冉on Duplex,抑D)。半双工模式通过时隙的正交或者频段的正交来实现自干扰的消除，但是存在 频谱效率低下的问题。下一代5G无线通信系统为实现传输速率和系统容量上的1000 X倍 提升，必将工作在较宽的频段，频谱资源的逐渐匿乏对无线通信系统的频谱效率提出了更 高的要求，迫切需要新型的高频谱效率的传输技术。传统的无线通信技术只能实现无线通 信设备的收发机在正交的时隙或者频段收发信号。随着无线通信技术的进步，作为提升频 谱效率的有效手段，全双工（化11Duplex,抑）通信模式逐渐被提了出来。 全双工从被提出至今，广大学者对其进行了深入广泛的研究，从全双工自干扰消 除技术，到全双工无线系统的性能分析。全双工模式在中继系统当中的应用也得到了推广， 中继通信从最开始的单向半双工模式阶段，经历了双向半双工模式的发展，到现在的双向 全双工模式。然而多数的双向中继系统考虑的均为单用户环境，但是随着物联网，智能终端 等概念的提出到现在的部署，未来的无线通信系统必将工作在密集终端环境下。如何设计 多用户环境下的用户调度方法提升通信系统的性能成为了现在的当务之急。 本专利技术结合上述两点，集成全双工模式到双向中继系统当中，同时针对单中继多 用户环境，W系统的中断概率为性能指标，提出了两种有效的用户调度方法，利用多用户环 境下的用户分集增益，最小化系统的中断概率，优化系统性能，提高用户服务质量。 阳〇化]到目前为止，还未有关于双向全双工译码转发系统多用户环境下的用户调度方法 的相关公开文献。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于瞬时状态信息的全双工双 向中继系统多用户选择方法及通信系统。本专利技术解决了全双工双向中继系统多用户环境下 用户调度问题。 根据本专利技术提供的一种基于瞬时状态信息的全双工双向中继系统多用户选择方 法，包括如下步骤： 步骤1 :2N个工作在全双工状态的用户节点Al,Bi,i= 1，2,…，N，发送注册信息给 中继节点R，中继节点R根据注册信息将2N个用户节点配对成N个通信用户对，根据注册信 息注册成功之后组成全双工双向多用户中继系统；用户节点Ai与用户节点Bi为一个通信用 户对； 步骤2 :在所述全双工双向多用户中继系统中，每个时隙开端，所有的N个通信用 户对向中继节点R发送导频信号，中继节点R根据接收到导频信号获取每个通信用户对到 中继节点R之间的信道系数hii，h2i，i= 1，2,…，N;其中，用户节点Ai与中继节点R之间的 信道系数为hii，用户节点Bi与中继节点R之间的信道系数为h21;第i个通信用户对的信道 系数hii，hzi构成链路状态信息化Ii,hzi); 步骤3 :中继节点R在每个通信用户对的链路状态信息化。，h2i)中选取信道系数 较小的值作为该通信用户对与中继节点R的最小的链路系数值h1，即定义hi=min化。， hj，所有的通信用户对与中继节点R的最小的链路系数值组成集合化i，h2,…，山}; 步骤4 :从集合化1，hz，…，Vl中选取值最大的元素，将该值最大的元素对应的通 信用户对确认为该时隙内中继节点R的调度用户。 根据本专利技术提供的另一种基于瞬时状态信息的全双工双向中继系统多用户选择 方法，包括如下步骤： 步骤1 :首先2N个工作在全双工状态的用户节点Al,Bi,i= 1，2,…，N，发送注册 信息给中继节点R，注册信息包括每个用户节点所要通信的目的节点，中继节点R根据注册 信息将2N个用户节点配对成N个通信用户对，根据注册信息注册成功之后组成全双工双向 多用户中继系统；用户节点Ai与用户节点B1为一个通信用户对； 步骤2 :在所述全双工双向多用户中继系统中，每个时隙的开端，每个用户节点向 中继节点R发送导频信号W及自身的发射功率P.、自干扰消除能力心； 中继节点R根据接收到导频信号获取每个通信用户对到中继节点R之间的信道系 数hii，h2i，i= 1，2,…，N;其中，用户节点Ai与中继节点R之间的信道系数为h。，用户节点 Bi与中继节点R之间的信道系数为h21。第i个通信用户对的信道系数h。，h2i构成链路状 态信息化。，hzi);并且中继节点R存储发射功率P,、自干扰消除能力k点及，所述全双工双 向多用户中继系统的最小传输速率r; 步骤3 :中继节点R根据状态信息选取出满足如下条件的通信用户对： 阳020] 其中，表示中继节点R的发射功率；k表示中继节点R的自干扰消除能力；R。二 2'-1，Ri= 2Zt-I，N。表示高斯白噪声的方差；[OOW步骤4 :从P剧Pk标记满足所述条件的用户化组成集合巧1，P2,…，PiJ，中继节点R通过生成（0,k)之间的随机数从集合巧i，P2,…，PJ中选择所标记的通信用户对作为调 度用户。 根据本专利技术提供的又一种基于瞬时状态信息的全双工双向中继系统多用户选择 方法，包括如下步骤： 2N个工作在全双工状态的用户节点Al,Bi,i= 1，2,…，N，发送注册信息给中继节 点R，中继节点R根据注册信息将2N个用户节点配对成N个通信用户对，根据注册信息注册 成功之后组成全双工双向多用户中继系统；用户节点Ai与用户节点B1为一个通信用户对； 在所述全双工双向多用户中继系统中，每个时隙开端，所有的N个通信用户对向 中继节点R发送导频信号，中继节点R根据接收到导频信号获取每个通信用户对到中继节 点R之间的信道系数hii，h2i，i= 1，2,…，N;其中，用户节点Ai与中继节点R之间的信道系 数为h。，用户节点Bi与中继节点R之间的信道系数为h21; 判断是否可W获得除用户节点的发射功率心用户节点的自干扰消除能力心W及 所述全双工双向多用户中继系统的最小传输速率r; 若是，则采用上述一种 调度用户；若否，则采用上述另一种基于瞬时状态信息的全双工双向中继系统多用户选择 方法调度用户。 根据本专利技术提供的一种通信系统，所述通信系统采用上述的基于瞬时状态信息的 全双工双向中继系统多用户选择方法进行用户调度。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果： 1、本专利技术根据瞬时信息获取情况，提出了两种用户调度方法，一种只需要根据瞬 时的链路状态信息，拥有极低的操作复杂度，另一种需要全局瞬时状态信息，拥有最优的中 断性能。 2、本专利技术中的两种调度算法均都有效利用了系统的多用户分集增益，都能有效降 低系统中断概率；解决全双工系统当中，中断概率过高的问题；同时能够保证用户之间的 公平性，提升系统的服务质量。 3、本专利技术中，全双工译码转发中继系统在多用户环境下，根据部分瞬时的信道状 态信息化11，hzi)即可实现多用户的调度。全双工译码转发中继系统在多用户环境下，根据 全局瞬时的系统状态信息{化。，hj，P.，心，Pf,kf，r}实现中断概率最优的多用户调度。【附图说本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于瞬时状态信息的全双工双向中继系统多用户选择方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：2N个工作在全双工状态的用户节点Ai,Bi，i＝1,2,…,N，发送注册信息给中继节点R，中继节点R根据注册信息将2N个用户节点配对成N个通信用户对，根据注册信息注册成功之后组成全双工双向多用户中继系统；用户节点Ai与用户节点Bi为一个通信用户对；步骤2：在所述全双工双向多用户中继系统中，每个时隙开端，所有的N个通信用户对向中继节点R发送导频信号，中继节点R根据接收到导频信号获取每个通信用户对到中继节点R之间的信道系数h1i，h2i，i＝1,2,…,N；其中，用户节点Ai与中继节点R之间的信道系数为h1i，用户节点Bi与中继节点R之间的信道系数为h2i；第i个通信用户对的信道系数h1i，h2i构成链路状态信息(h1i，h2i)；步骤3：中继节点R在每个通信用户对的链路状态信息(h1i，h2i)中选取信道系数较小的值hi作为该通信用户对与中继节点R的最小的链路系数值hi，即定义hi＝min(h1i，h2i)，所有的通信用户对与中继节点R的最小的链路系数值组成集合{h1，h2,…,hN}；步骤4：从集合{h1，h2,…,hN}中选取值最大的元素，将该值最大的元素对应的通信用户对确认为该时隙内中继节点R的调度用户。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李成，夏斌，陈智勇，王亚飞，杨晨晨，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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