低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法及存储介质

摘要

本申请涉及一种低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法及存储介质，其中方法包括：选择第一个用户，所述第一个用户为从所有用户中选择出的信干噪比最大的用户；初始化备选用户集U，所述备选用户集U为除了所述第一个用户之外所有用户构成的集合；计算所述备选用户集中第K个用户的备选集UK；根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案；依照特定的选择方案进行u*的选择。能够使多个发送端在尝试与一个接收端进行通信时，接收端进行合理的用户选择，从而在保持可达总传输速率性能与理论最优的穷尽搜索法差距不大的情况下维持较低的复杂度。

权利要求

1.一种低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法，其特征在于，所述低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法，包括：S101、选择第一个用户，所述第一个用户为从所有用户中选择出的信干噪比最大的用户；

S102、初始化备选用户集U，所述备选用户集U为除了所述第一个用户之外所有用户构成的集合；

S103、计算所述备选用户集中第K个用户的备选集UK，其中：计算所述备选用户集中第K个用户的备选集UK包括：步骤3：第K个用户的SINR应介于 与 之间，执行与 分别表示所有用户中SINR最大与最小值；

步骤4：若 则执行步骤5；否则输出步骤5：从第K个用户的备选集UK中选择SINR最大的用户作为第K个用户 执行步骤6：将已经选择的用户 排除以更新备选用户集U，执行步骤7：选择剩余K‑2个用户，对于所有i＝2,...,K‑1，执行步骤8‑9，执行步骤10，步骤8：从备选用户集U中选择满足条件 的最小的Si值对应的用户 即执行 以选择 其中γtarget表示目标SINR；

步骤9：排除已被选择的用户 更新备选用户集合U，执行步骤10：若步骤8中对于某个k∈[2:K]无解，则需要重新进行一遍K‑1个用户的选择，执行步骤11‑12；否则输出步骤11：重新初始化备选用户集合U，执行步骤12：排除上一次选择的用户 更新第K个用户的备选集UK，执行执行步骤4，再进行一遍K‑1个用户的选择；

S104、根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案；

*

S105、依照特定的选择方案进行u的选择；

根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案，包括：* *

当UK的值为空集时，直接输出所述多用户集合u ，所述多用户集合u 包括选择后的第一个用户至第K个用户；

根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案，包括：S21、当UK的值不为空集时，从第K个用户的所述备选集UK中选择信干噪比最大的用户作为第K个用户S22、将已选择的用户 排除以更新备选用户集U；

S23、将数值2赋值给循环指针i；

S24、根据i与K的关系，决定是否还有用户尚未被选取。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据i与K的关系，决定是否还有用户尚未被选取，包括：当循环指针i不等于K‑1时，通过预设公式从备选用户集U中选择满足条件的用户作为第k个用户 其中，γtarget为目标信干燥比(SINR)；

判断是否查找到满足条件的用户作为*

当查找到满足条件的用户作为 时，执行第一预设操作，以得到多用户集合u ；

*

当未查找到满足条件的用户作为 时，执行第二预设操作，以得到多用户集合u。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当查找到满足条件的用户作为 时，执行第一预设操作，包括：排除已被选择的用户 更新备选用户集合U；

*

将循环指针i值加1，当循环指针不等于K‑1时，执行S24，否则输出u。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当未查找到满足条件的用户作为 时，执行第二预设操作，包括：重新初始化备选用户集合，执行

排除上一次选择的用户 更新第K个用户的备选集，执行执行S104。

5.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1‑4任一项所述方法的步骤。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑4任一项所述方法的步骤。

说明书

低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法及存储介质

技术领域

[0001] 本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法及存储介质。

背景技术

[0002] 对于一个多用户通信系统，理论上可以实现最优用户选择策略以最大化总传输速率的方法是穷尽搜索法，然而该方法的复杂度为指数级，在实际应用中通常无法接受过高的通信时延，故穷尽搜索法难以应用于实际系统中。现有的低复杂度多用户接入策略通常分为正交与非正交两类。正交用户接入策略主要包含两种，一种是机会主义的用户接入策略，即在众多用户中选择通信条件最好的用户进行接入；另一种则是基于时分复用(TDMA)接入策略，即各个用户依次轮流接入，每次接入时间片长度相同。然而以上两种用户调度方式共同的缺陷在于一个时隙中仅有一个用户可以接入，导致系统的频谱效率较低。非正交用户接入策略通常采用的是基于非正交多址接入(NOMA)，然而目前基于NOMA的用户接入策略聚焦于下行链路，且没有将重点放在用户的选择上。因此，因此，适用于用户数量较多场景的低复杂度且高效的通信系统上行链路的多用户接入方法亟待研究开发。

发明内容

[0003] 为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法及存储介质。

[0004] 第一方面，本申请提供了一种低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法，所述低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法，包括：选择第一个用户，所述第一个用户为从所有用户中选择出的信干噪比最大的用户；初始化备选用户集U，所述备选用户集U为除了所述第一个用户之外所有用户构成的集合；计算所述备选用户集中第K个用户的备选*集UK；根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案；依照特定的选择方案进行u的选择。能够使多个发送端在尝试与一个接收端进行通信时，接收端进行合理的用户选择，从而在保持可达总传输速率性能与理论最优的穷尽搜索法差距不大的情况下维持较低的复杂度。

[0005] 可选地，根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案，包括：当UK的值为空集时，直* *接输出所述多用户集合u，所述多用户集合u包括选择后的第一个用户至第K个用户。

[0006] 可选地，根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案，包括：当UK的值不为空集时，从第K个用户的所述备选集UK中选择信干噪比最大的用户作为第K个用户 将已选择的用户 排除以更新备选用户集U；将数值2赋值给循环指针i；根据i与K的关系，决定是否还有用户尚未被选取。

[0007] 可选地，根据i与K的关系，决定是否还有用户尚未被选取，包括：当循环指针i不等于  K‑1时，通过预设公式从备选用户集U中选择满足条件的用户作为第k个用户其中，γtarget为目标信干燥比(SINR)；判断是否查找到满足条件的用户作为 当查找到满足条件的用户作为 时，执行第一预设操作，以得到多用* *
户集合u；当未查找到满足条件的用户作为 时，执行第二预设操作，以得到多用户集合u。

[0008] 可选地，当查找到满足条件的用户作为 时，执行第一预设操作，包括：排除已被选择的用户 更新备选用户集合U；将循环指针i值加1，当循环指针不等于K‑1时，执行*S24，否则输出u。

[0009] 可选的，当未查找到满足条件的用户作为 时，执行第二预设操作，包括：重新初始化备选用户集合，执行 排除上一次选择的用户 更新第K个用户的备选集，执行 执行S104。

[0010] 第二方面，提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

[0011] 存储器，用于存放计算机程序；

[0012] 处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一项实施例所述的方法的步骤。

[0013] 第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项实施例所述的方法的步骤。

[0014] 本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

[0015] 本申请实施例提供的该方法，包括：选择第一个用户，所述第一个用户为从所有用户中选择出的信干噪比最大的用户；初始化备选用户集U，所述备选用户集U为除了所述第一个用户之外所有用户构成的集合；计算所述备选用户集中第K个用户的备选集UK；根据UK*是否为空决定是否还有其他选择方案；依照特定的选择方案进行u的选择。能够使多个发送端在尝试与一个接收端进行通信时，接收端进行合理的用户选择，从而在保持可达总传输速率性能与理论最优的穷尽搜索法差距不大的情况下维持较低的复杂度。

附图说明

[0016] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1为本申请实施例提供的一种多低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法的流程示意图；

[0019] 图2为本申请实施例提供的一种低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法的适用通信场景基本示意图；

[0020] 图3为本申请实施例提供的再一种低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法的流程示意图；

[0021] 图4(a)为本申请实施例提供的一种N＝10时的仿真性能基本示意图；

[0022] 图4(b)为本申请实施例提供的一种N＝20时的仿真性能基本示意图

[0023] 图5(a)为本申请实施例提供的一种计算复杂度的基本示意图；

[0024] 图5(b)为本申请实施例提供的一种最大可达速率的基本示意图；

[0025] 图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

[0026] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0027] 首先，对本申请使用的符号进行说明，如表1所示：

[0028] 表1：

[0029]

[0030]

[0031]

[0032] 图1为本申请实施例提供的一种低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法的流程示意图，所述低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法，包括：

[0033] S101、选择第一个用户，所述第一个用户为从所有用户中选择出的信干噪比最大的用户；

[0034] S102、初始化备选用户集U，所述备选用户集U为除了所述第一个用户之外所有用户构成的集合；

[0035] S103、计算所述备选用户集中第K个用户的备选集UK；

[0036] S104、根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案；

[0037] S105、依照特定的选择方案进行u*的选择。

[0038] 在本实施例的一些示例中，根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案，包括：当* *UK的值为空集时，直接输出所述多用户集合u ，所述多用户集合u包括选择后的第一个用户至第 K个用户。

[0039] 在本实施例的一些示例中，根据UK是否为空决定是否还有其他选择方案，包括：

[0040] S21、当UK的值不为空集时，从第K个用户的所述备选集UK中选择信干噪比最大的用户作为第K个用户

[0041] S22、将已选择的用户 排除以更新备选用户集U；

[0042] S23、将数值2赋值给循环指针i；

[0043] S24、根据i与K的关系，决定是否还有用户尚未被选取。

[0044] 在本实施例的一些示例中，根据i与K的关系，决定是否还有用户尚未被选取，包括：当循环指针i不等于K‑1时，通过预设公式从备选用户集U中选择满足条件的用户作为第k 个用户 其中，γtarget为目标信干燥比(SINR)；判断是否查找到满足条件的用户作为 当查找到满足条件的用户作为 时，执行第一预设操作，以*
得到多用户集合u ；当未查找到满足条件的用户作为 时，执行第二预设操作，以得到多用*
户集合u。

[0045] 在本实施例的一些示例中，当查找到满足条件的用户作为 时，执行第一预设操作，包括：排除已被选择的用户 更新备选用户集合U；将循环指针i值加1，当循环指针不*等于K‑1时，执行S24，否则输出u。

[0046] 在本实施例的一些示例中，当未查找到满足条件的用户作为 时，执行第二预设操作，包括：重新初始化备选用户集合，执行 排除上一次选择的用户 更新第K 个用户的备选集，执行 执行S104。

[0047] 为了更好的理解本发明，本实施例提出一种更为具体的示例对本发明进行说明，具体如下：

[0048] 本示例中所提出的低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法的适用通信场景如图2 中所示。已知总共有N个地面用户和一个地面基站，所涉及的设备都是单天线结构，且假设在基站端，基站对于每个用户与基站之间的瞬时信道状态信息(CSI)都已知。由于CSI可以通过发送时隙的回程信道进行信道估计得到，所以这个假设是合理的。

[0049] 每个地面用户都希望向地面基站发送消息，且假设每个用户期望至少达到的通信速率 Rtarget相同。然而由于基站的资源是有限的，为了满足用户对通信速率的需求，在一个时隙内基站最多仅允许K个地面用户接入。调度方法的目标是在能够达到Rtarget的前提下实现最大化可达通信速率。

[0050] 其中，如图3所示，低复杂度通信系统上行链路的多用户接入方法(LBUS)的步骤包括：

[0051] 1)步骤1：选择第一个用户，即从所有用户中选择SINR最大的用户。执行[0052] 2)步骤2：初始化备选用户集U。即除了第一个用户以外的所有用户构成的集合。执行

[0053] 3)步骤3：计算第K个用户的备选集UK。第K个用户的SINR应介于 与 之间。执行

[0054] 4)步骤4：若 则执行步骤5；否则输出

[0055] 5)步骤5：从第K个用户的备选集UK中选择SINR最大的用户作为第K个用户 执行[0056] 6)步骤6：将已经选择的用户 排除以更新备选用户集U。执行

[0057] 7)步骤7：选择剩余K‑2个用户。对于所有i＝2,...,K‑1，执行步骤8‑9。执行步骤10。

[0058] 8)步骤8：从备选用户集U中选择满足条件 的最小的 Si值对应的用户 即执行 Si以选择

[0059] 9)步骤9：排除已被选择的用户 更新备选用户集合U。执行

[0060] 10)步骤10：若步骤8中对于某个k∈[2:K]无解，则需要重新进行一遍K‑1个用户的选择，执行步骤11‑12；否则输出

[0061] 11)步骤11：重新初始化备选用户集合U。执行

[0062] 12)步骤12：排除上一次选择的用户 更新第K个用户的备选集UK。执行执行步骤4，再进行一遍K‑1个用户的选择。

[0063] 为更好地说明本发明的有益效果，对所提出的LBUS方法与现有的几种多用户接入方法进行了几组不同环境下的仿真，分别对比最大可达速率与方法复杂度两个性能指标。仿真中接收端采用串行干扰消除法来进行解码。

[0064] 1)系统可达速率性能对比

[0065] 在第一组仿真中，固定了总用户数量N。假设基站与每个用户之间的SINR根据方差2
为 P1σ＝10的i.i.d.瑞利分布产生且假设在基站处信道的瞬时CSI已知。对于每种用户接入策略，仿真结果中的每个数据点是5000次独立的仿真结果的平均值。

[0066] 如图4(a)与图4(b)所示，图4(a)与图4(b)分别体现了N＝10与N＝20的情况下，本发明所提出的LBUS多用户接入方法与机会主义的多用户接入策略、基于TDMA的多用户接入策略以及基于穷尽搜索的多用户接入策略的仿真性能。自变量为每个用户所期望达到的目标速率Rtarget，应变量为基站处系统的可达总速率。仿真结果表明，本发明所提出的 LBUS用户接入策略与最优的基于穷尽搜索方法的用户接入策略所能达到的系统可达总速率性能接近，且远好于基于机会主义的方法与基于TDMA的方法。

[0067] 2)计算复杂度性能对比

[0068] 在第二组仿真中，固定了用户期望的目标速率Rtarget＝1.2bit/s/Hz。同样，假设在基站处信道的瞬时CSI已知。对于每种用户接入策略，仿真结果中的每个数据点是2000次独立的仿真结果的平均值。

[0069] 如图5(a)所示，图5(a)对比了穷尽搜索法和本发明中所提出的LBUS方法的计算复杂度。自变量为总用户数量N，应变量为方法运算次数，以表示方法的复杂度。如图5(b) 所示，图5(b)则对比了两种方法在与附图5(a)同样条件下的最大可达速率。仿真结果表明，本发明所提出的LBUS用户接入策略能够始终保持一个远低于穷尽搜索方法的计算复杂度，且注意到在用户数量较少(N≤10)的情况下，LBUS的方法能够保持与穷尽搜索方法的系统可达速率性能十分接近，而在用户数量较多(N>10)时，依然能够保持一个较为可观的系统可达速率，并且始终保持一个非常低的计算复杂度。这对于计算资源有限的基站面对大量用户需要接入的场景中是十分关键的。

[0070] 如图6所示，本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器111、通信接口112、存储器113和通信总线114，其中，处理器111，通信接口112，存储器113通过通信总线114完成相互间的通信，

[0071] 存储器113，用于存放计算机程序；

[0072] 在本申请一个实施例中，处理器111，用于执行存储器113上所存放的程序时，实现前述任意一个方法实施例提供的方法的步骤。

[0073] 本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述任意一个方法实施例提供的方法的步骤。

[0074] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0075] 以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。