贪婪迭代的多用户接入方法、电子设备及存储介质

摘要

本申请涉及一种贪婪迭代的多用户接入方法、电子设备及存储介质，其中方法通过确定最大支持用户数量K；从用户集中确定出多个目标用户，多个所述目标用户的数量与所述最大支持用户数量K相等；将多个所述目标用户接入通信系统上行链路，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，从而在保持系统复杂度较低的情况下使可达总传输速率逼近穷尽搜索，进而提升用户的体验。

说明书

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种贪婪迭代的多用户接入方法、电子设备及存储 介质。

背景技术

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，复杂度低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

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，本申请提供了一种贪婪迭代的多 用户接入方法、电子设备及存储介质。

第一方面，本申请提供了一种贪婪迭代的多用户接入方法，所述多用户接入方法，包括： 确定最大支持用户数量K；从用户集中确定出多个目标用户，多个所述目标用户的数量与所 述最大支持用户数量K相等；将多个所述目标用户接入通信系统上行链路。

可选的，确定最大支持用户数量K，包括：S21、初始化所述最大支持用户数量K，以使得所述最大支持用户数量为所述用户集中包含用户的数量N；S22、若γ

可选的，判断是否存在额外一个用户满足目标传输速率，包括:当不等式1成立时，判定 存在额外一个用户满足目标传输速率，当不等式1不成立时，判定不存在额外一个用户满足 目标传输速率；不等式1为：

可选的，根据索引k的值输出所述最大支持用户数量K，包括：若索引k≠1，则执行k←k-1， 并进入步骤S23；若索引k＝1，则输出所述最大支持用户数量K。

可选的，判定所述最大支持用户数量K是否满足预设条件，当所述最大支持用户数量K 满足预设条件时，输出所述最大支持用户数量K，包括：若所述最大支持用户数量K≠1，则 执行K←K-1，并执行步骤S22；若所述最大支持用户数量K＝1，则输出所述最大支持用户数量K。

可选的，从用户集中确定出多个目标用户，包括：S31、初始化备选用户集合，即为所有 N个用户构成的集合，执行U

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；

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，实现第一方面任一项实施例所述的方法的 步骤。

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。

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：

本申请实施例提供的该方法，通过确定最大支持用户数量K；从用户集中确定出多个目 标用户，多个所述目标用户的数量与所述最大支持用户数量K相等；将多个所述目标用户接 入通信系统上行链路，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，从而在保持系统复杂度较低的情况下使可达总传输速率逼近穷尽搜索，进而提 升用户的体验。

附图说明

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。

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。

图1为本申请实施例提供的一种多用户接入方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种多用户接入方法的适用通信场景基本示意图；

图3为本申请实施例提供的一种最大支持用户数量的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种从用户集中确定出多个目标用户的流程示意图；

图5(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；

图5(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

图6(a)为本申请实施例提供的一种计算复杂度的基本示意图；

图6(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；

图7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

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。

首先，对本申请使用的符号进行说明，如表1所示：

表1：

图1为本申请实施例提供的一种贪婪迭代的多用户接入方法的流程示意图，所述多用户 接入方法，包括：

S101、确定最大支持用户数量K；

S102、从用户集中确定出多个目标用户，多个所述目标用户的数量与所述最大支持用户 数量K相等；

S103、将多个所述目标用户接入通信系统上行链路。

应当理解的是，本发明中所提出的多用户接入方法适用通信场景如图2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。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R

在本实施例的一些示例中，确定最大支持用户数量K，包括：

S21、初始化所述最大支持用户数量K，以使得所述最大支持用户数量为所述用户集中包 含用户的数量N；

S22、若γ

S23、判断是否存在额外一个用户满足目标传输速率；

S24、若存在额外一个用户满足目标传输速率时，根据索引k的值决定是否输出所述最大 支持用户数量K；

S25、若不存在额外一个用户满足目标传输速率时，判定所述最大支持用户数量K是否满 足预设条件，当所述最大支持用户数量K满足预设条件时，输出所述最大支持用户数量K， 否则执行k←k-1，并重复步骤S23。

在本实施例的一些示例中，判断是否存在额外一个用户满足目标传输速率，包括:

对于某个k，当不等式1成立时，判定存在额外一个用户满足目标传输速率，当不等式1 不成立时，判定不存在额外一个用户满足目标传输速率；

不等式1为：

其中，所述

在本实施例的一些示例中，根据索引k的值决定是否输出所述最大支持用户数量K，包 括：

若索引k≠1，则执行k←k-1，并进入步骤S23；

若索引k＝1，则输出所述最大支持用户数量K。

在本实施例的一些示例中，判定所述最大支持用户数量K是否满足预设条件，当所述最 大支持用户数量K满足预设条件时，输出所述最大支持用户数量K，包括：

若所述最大支持用户数量K≠1，则执行K←K-1，并执行步骤S22；

若所述最大支持用户数量K＝1，则输出所述最大支持用户数量K。

在本实施例的一些示例中，从用户集中确定出多个目标用户，包括：

S31、初始化备选用户集合，即为所有N个用户构成的集合，执行U

S32、选择在备选用户集合U

S33、初始化循环指针k，执行k←2，

S34、更新备选用户集合，即从所有N个用户集合中排除用户

S35、若k≤K，即还未选满K个用户，则执行S36；否则将决定的K个接入用户输出，即输出

S36、利用公式2计算V

公式2为：

本实施例提供的多用户接入方法，通过确定最大支持用户数量K；从用户集中确定出多 个目标用户，多个所述目标用户的数量与所述最大支持用户数量K相等；将多个所述目标用 户接入通信系统上行链路，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，从而在保持系统复杂度较低的情况下使可达总传输速率逼近穷尽搜索，进 而提升用户的体验。

本实施例提供一种更为具体的示例对本申请进行说明，具体的

1、阶段1：确定最大可支持用户数量K，如图3所示，具体分为以下几步：

1)步骤1：初始化K。执行K←N。即初始默认最大可支持用户数量为所有用户数量N。

2)步骤2：若γ

3)步骤3：执行k←K-1。初始化索引k。接下来的循环是为了检查是否剩余K-1个用户都能达到目标传输速率，若不能则令K的值减小，然后再重复检查。

4)步骤4：若不等式(1)成立，即有额外一个用户理论上可以满足目标传输速率，则执行步骤5；若不等式(1)不成立，即该K值不满足条件，则执行步骤6。

5)步骤5：若k≠1，即还有剩余用户没有检查到，则执行k←k-1，执行步骤4；若k＝1， 即所有K个用户都能满足目标传输速率，则输出K。

6)步骤6：若K≠1，则执行K←K-1，执行步骤3；若K＝1，则输出K。可以理解的 是，K＝1是一种情况；在k＝1时也会输出K。后者的意思是：在这个K值检查了(1)在 k＝K-1到k＝1时均成立，所以这个K值，即“可以被选取的用户数量”，满足最大(K值 依次减1检查的)且能够达到目标SINR。

2、阶段2：从用户集中确定出多个目标用户，具体的，通过贪婪迭代方法选取用户(GIUS)。 具体分为以下几步，如图4所示，包括：

1)步骤1：初始化备选用户集合，即为所有N个用户构成的集合。执行U

2)步骤2：选择在备选用户集合U

3)步骤3：初始化循环指针k。执行k←2。其中，循环指针即为当前正在选取第几个用户。赋初值为2是因为步骤2中已经选取了1个用户，所以接下来要选取第2个用户。在 步骤5中，作为循环是否结束的判断标准，如果正在选取第K+1个用户，即已经选取完成了 K个用户，那么就可以输出这K个用户组成的集合u

4)步骤4：更新备选用户集合，即从所有N个用户集合中排除用户

5)步骤5：若k≤K，即还未选满K个用户，则执行步骤6；否则结束阶段2，将决定的 K个接入用户输出，即输出

6)步骤6：利用(2)计算V

为更好地说明本发明的有益效果，对所提出的多用户接入方法与现有的几种多用户接入 方法进行了两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。

1)最大可达速率性能对比

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根据方差为 P

附图5(a)与5(b)分别体现了N＝10与N＝20的情况下，本发明所提出的GIUS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R

2)计算复杂度性能对比

在第二组仿真中，固定了用户期望的目标速率R

附图6(a)对比了穷尽搜索法和本发明中所提出的GIUS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。附图6(b)则对比了两种方法在 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GIUS用户接入策略能够在保 持性能接近理论最优的条件下计算复杂度远远低于穷尽搜索方法。

如图7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，

存储器113，用于存放计算机程序；

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多用户接入方法的步骤。

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多用户接入方法的步骤。

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。

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。