Journal of Computer Applications
计 算 机 应 用 ,2015, 35( 6): 1537 - 1540,1584
ISSN 1001-9081
CODEN JYIIDU
2015-06-10
http://www. joca. cn
文章编号:1001 -9081 (2015) 06-1537-04
doi:10.11772/j. issn. 1001-9081.2015.06.1537
基于叠加编码及多用户调度的高斯传输信道优化算法
宋海龙张书真1
(1.吉首大学信息科学与工程学院,湖 南 吉 首 416000; 2.中南大学信息科学与工程学院,长 沙 410083)
(* 通信作者电子邮箱 hailong_song77@ 126. com)
摘 要 :为了提高高斯传输信道的数据传输效率,提出了一种基于叠加编码及多用户调度的高斯传输信道优化
算法(MGSC) 。 首先,该算法提出了高斯传输信道的系统模型,分析源-端的距离概率密度函数和累积分布函数以及
用户的平均功率增益;接着 ,在高斯传输信道上采用最优的叠加编码与连续干扰消除的方法,并根据各个用户的效用
函数来执行最佳的功率和速率分配,并通过概率优化方法来对信道用户进行选择,接入最佳的传输信道;最后 ,实验
仿真结果表明,在信道接入用户变化的情况下,相比双向中继信道无线信号和功率传输优化算法(T W R C )以及基于矩
阵与格球解码(LSD)技术的数据传输算法,MGSC的信道总数据传输速率分别提升10.2% 和 21.7% ,并且信道增益的
平均效果分别高出5.7% 和 6.4 % 。 因此,MGSC在信道传输速率和信道增益上有较好的优化效果。
关键词:高斯传输信道;叠加编码;多用户调度;数据传输速率
中图分类号:TN926;TP393 文献标志码:A
Gaussian transmission channel optimization algorithm based on
superposition coding and multi-user scheduling
SONG Hailong1,2 , ZHANG Shuzhen1
(1. School of Information Science and Engineering, Jishou University, Jishou Hunan 416000, China;
2. School of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha Hunan 410083, China)
Abstract: To improve the data transmission efficiency of Gaussian transmission channel, a Gaussian transmission channel
optimization algorithm based on Superposition Coding and Multi-user scheduling (MGSC) was proposed. First, the system
model of Gaussian transmission channel was proposed, the Probability Density Function ( PDF) and the Cumulative
Distribution Function (CDF) of distance from the source to the end and the user’s average power gain were analyzed. Next, the
method of optimal superposition coding and successive interference cancellation was used in Gaussian transmission channel,
the optimal power and rate allocation was performed according to each user’s utility function, the channel users were selected
by the optimal method with probability and then the optimal transmission channel was obtained. Finally, by comparing MGSC
with the optimization algorithm of Two-Way Relay Channel wireless signal and power transmission (TW R C), and the data
transmission algorithm based on matrix and Lattice Sphere Decoding technique ( LSD),the simulation results show that the
total data rate of channels for MGSC improves 10. 2 % and 21. 7% and the average effect of channel gain is 5. 7 % and 6.4%
higher when channel access users change. Therefore, the MGSC has better optimization results in the channel transmission rate
and the channel gain.
Key words: Gaussian transmission channel; superposition coding; multi-user scheduling; data transfer rate
o 引言
随着音频、视频等数据流的不断增多,下一代的无线系统
需要能够支持更高的数据传输速率,因此,近年来有大量的工
作投人到改善无线通信系统的频谱效率。许 多新 的技术,如
协作网络、认知无线电网络等,都是基于高效的数据传输速率
而提出。为了实现数据的高效传输,在高斯传输信道上采用
最优的叠加编码(Superposition Coding,SC)与连续干扰消除
(Successive Interference Cancellation,SIC)的方法[1_3]。此 外 ,
根据每个用户的信道质量,用户能够了解其他用户在较差的
信道条件下的反应。此 外 ,在一个时间的预定的用户数取决
于信道条件并随时间变化。如果用户数量较多,则复杂性和
反馈负载可能会降低频谱效率[4 _5]。因此,为了降低复杂性
和开销,对单个用户(Single User,SU)的选择,仅考虑具有最
大加权速率的用户。选择单个用户可以显著地减少复杂性,
同时仍然利用多用户分集。当目标具有最大化的总速率时该
S U 会成为最佳的选择对象[6],而具有不同权值的用户成为次
优目标。
对于信用优化的研究,国内开展了较多的研究工作。夏
娜 等 提 出 一 种 多 信 道 无 线 网 络 中 优 化 吉 布 斯 采 样 信 道 选
收稿曰期
基金项目
作者简介
2015-01-13 ;修回日期 :2015-04-08。
国家自然科学基金资助项目(61173169);湖南省教育厅科研项目(13C755)。
宋海龙(1977-),男 ,山东平度人,讲 师 ,博士 ,主要研究方向:网络编码、编码密码 ; 张书真(1977 - ) ,女 ,湖南 桑植人,副教授 ,
硕士,主要研究方向:信号分析、数字图像处理。