CN111510869B - 协作非正交分层组播多址传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协作非正交分层组播多址传输方法。包括：基站广播叠加信号，各个用户处采用链序干扰消除技术解码消息；进行中继选择，中继选择包括两个阶段，在第一阶段挑选若干个成功解码的高级用户作为潜在中继，在第二阶段从所有潜在中继中选择使到第一时隙未成功解码的常规用户最差链路增益最大的潜在中继作为中继用户；中继用户根据第一时隙的解码情况转发叠加信号或高优先级信号，第一时隙未成功解码的用户接收到中继用户转发的信号后，通过链序干扰消除技术解码子集需要的信号。利用本发明，在无线多播中，可同时为所有组播用户提供最佳服务，降低了系统的中断概率。

Description

协作非正交分层组播多址传输方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种协作非正交分层组播多址传输方法。

背景技术

伴随着时代的发展，系统通信技术不断突飞猛进，截止2020年，我国部分城市已成功部署了5G通信网络。面向未来，通信行业需要一种可以实现低延迟、高可靠性、大规模连接性、更好的公平性和高吞吐量等需求的多址接入技术，因此非正交多址接入技术应运而生。到目前为止，学术界和工业界已经提出了几种非正交多址技术这些多址接入技术基于相同的思想，即在每个正交资源块中为一个以上的用户服务。

当电磁波在自由空间传输时，无线介质是一种广播介质，假设用户终端使用与源节点相同的接入网络，信道以及调制和编码方案则允许用户终端共享来自源节点的信息，例如在网络电视和体育现场直播中。与单播技术相比，多播通过仅向一组用户发送一个数据包，从而能够将相同的数据传输到与同一基站相连接的一组用户终端，从而改善了带宽消耗。

当某些用户需要在非正交多址系统中使用相同的数据时，可以将无线多播技术集成到非正交多址系统中有望结合他们的优势。同时，由于组播用户拥有异质且时变的信道条件，采用固定数据速率和编码方案的非分层组播无法同时为所有组播用户提供最佳服务，尤其是在视频组播中，其需要无缝连接和低延迟。为了实现这个目标，分层多播旨在将相同的内容交付给数据速率不相同的多播用户。在分层多播中，原始信息被分为基本流和增强流，其中基本流提供基本级别的质量，每个增强流可以进一步优化消息质量。因此，每个多播用户可以根据其对每个分层流的接收质量来自适应地解码其接收的分层流。但是，当前的分层多播机制主要是在应用层上执行的，而没有物理层的协同支持，从而限制了无线系统中分层多播的性能。

发明内容

本发明提供了一种协作非正交分层组播多址传输方法，可同时为所有组播用户提供最佳服务，降低了系统的中断概率。

一种协作非正交分层组播多址传输方法，协作非正交分层组播多址传输网络包括一个基站、一组常规用户、一组高级用户，两组用户随机分布在组播网络中，将待组播信息编码为高优先级消息和低优先级消息，所述方法包括如下步骤：

步骤1，执行第一时隙：基站广播叠加信号，各个用户处采用连续干扰消除技术解码消息，其中，高级用户接收到叠加信号后，先将低优先级消息视为干扰来解码高优先级消息，成功解码高优先级消息后，从接收到的叠加信号中消除高优先级消息，继续解码低优先级消息；常规用户接收到叠加信号后，仅解码高优先级消息，解码时将低优先级消息视为干扰；

步骤2，若在第一时隙之后，若所有用户都成功解码其所需要的信息，则第二时隙传输将被取消，转到步骤5，否则，转到步骤3；

步骤3，进行中继选择，中继选择包括两个阶段，在第一阶段挑选若干个成功解码的高级用户作为潜在中继，在第二阶段从所有潜在中继中选择使到第一时隙未成功解码的常规用户最差链路增益最大的潜在中继作为中继用户；

步骤4，执行第二时隙的传输：中继用户根据第一时隙的解码情况转发叠加信号或高优先级信号，第一时隙未成功解码的用户接收到中继用户转发的信号后，通过连续干扰消除技术解码自己需要的信号；

步骤5，基站开始新的传输块并继续传输新消息。

步骤1包括：

步骤1a，基站发送两个信号的叠加信号

其中x₁为高优先级信号，x₂为低优先级信号，P_s为基站的传输功率，α₁和α₂为两个信号的功率分配系数，α₁+α₂＝1且α₁＞α₂；

步骤1b，对于高优级用户集HU中的一个用户H_m，其第一时隙接收到的信号可表示为：

其中n_m为用户H_m处在传输块第一部分的加性高斯白噪声，f_S，m为基站到高级用户H_m的信道系数；

H_m接收到该信号后，通过连续干扰消除技术解码信息，则H_m处解码x₁信号的信干噪比可表示为：

若H_m成功地解码出了信号x₁信号，则从接收到的信号中删去已解出的信号，再继续解码x₂信号，此时H_m解码x₂信号的信噪比可表示为：

对于常规用户集LU中的一个用户L_k，其第一时隙接收到的信号可表示为：

其中n_k为用户L_k处在传输块第一部分的加性高斯白噪声，f_S，k为基站到常规用户L_k的信道系数；

L_k接收到该信号后，通过连续干扰消除技术解码信息，则L_k处解码x₁信号的信干噪比可表示为：

步骤3的第一阶段包括：

在中继选择第一阶段的第一个微时隙，基站给所有用户发送一个信道估计请求，每个用户根据自身的解码情况返回不同的消息；

在每个用户处设置一个计数器，在第m+1个微时隙，若高级用户集HU中的一个用户H_m能成功解码x₂信号，则该用户发送成功解码x₂信号的消息，否则，发送未成功解码x₂信号的消息，当用户收到成功解码x₂信号的消息时，计数器加1，否则计数器保持不变；在第M+1个微时隙，若一个用户成功解码了x₂信号，则该用户的计数器值再次加1，M为高级用户数；

在第M+1微时隙之后，若计数器的值小于M并且大于0，在第一时隙过后成功解码了x₂的HU用户若接收到来自H_m的未成功解码x₂信号的消息，则估计其到H_m的信道状态；在第2M+2个微时隙，每个成功解码x₂的HU用户判断其是否是一个潜在的中继，若该用户不能成为潜在中继，则一直到下个传输块开始之前，该用户保持静默；

在第M+1微时隙之后，若计数器的值等于0或M，在第一时隙过后成功解码了x₁的HU用户若收到来自H_m未成功解码x₁的消息，则估计其到H_m的信道状态；在第2M+2个微时隙，每个成功解码x₁的HU用户判断其是否是一个潜在的中继，若该用户不能成为潜在中继，则一直到下个传输块开始之前，该用户保持静默。

步骤3的第二阶段包括：

在第2M+k+2个微时隙，若L_k能成功解码x₁信号则该用户发送一个LU成功的消息LU-S，否则，即该用户未能成功解码x₁信号的话，则发送一个LU失败的消息LU-F，其中K为常规用户组中的用户数；

在第2M+k+2个微时隙，若潜在中继用户收到了LU-F消息，则该潜在中继用户通过接收到的信号来估计其到L_k的信道状态；

在第2M+K+3个微时隙，每个潜在中继都打开一个初始值为

的逐步递减的计时器，其中t₀为一个常量，h_m，k为H_m到L_k的信道系数，当计时器的值递减到0时，则该潜在中继被选中，成为中继用户。

步骤3中潜在中继具体为：如果第一时隙成功解码的高级用户能够可靠地将信号转发给所有第一时隙未成功解码的高级用户，则该成功解码的高级用户为潜在中继。

本发明的有益效果在于：

1.采用分层组播，将原始信息分为低优先级消息和高优先级消息，相较于采用固定数据速率和编码方案的非分层组播，本发明可同时为所有组播用户提供最佳服务。

2.采用协作非正交传输方式，使系统获得分集增益，降低了系统的中断概率，提高的系统的可靠性

3.采用自适应分层组播，相较于现有技术，降低了基本流的中断概率。

附图说明

图1为本发明系统模型图；

图2为高级用户解码高优先级信息的中断概率比较图；

图3为高级用户解码高优先级信息和低优先级信息的中断概率比较图；

图4为常规用户解码高优先级消息的中断概率比较图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种协作非正交分层组播多址传输方法。图1为本发明系统模型图。下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

本发明的协作非正交多址分层组播网络系统模型如图1所示，包括一个基站，一组常规用户LU和一组高级用户HU。组播应用如视频服务中，将原始视频信息分为基本流和增强流，其中基本流提供基本级别的视频质量，每个增强流可以进一步优化视频分辨率，因此，每个多播用户可以根据其对每个分层流的接收质量来自适应地解码其接收的分层流。假设HU要求较高的信息速率，即HU中的用户需要解码x₁信号和x₂信号。换句话说，HU中的用户需要解码基本流和增强流。LU要求较低的信息速率，即LU中的用户仅需要解码x₁信息。换句话说，LU中的用户仅需要解码基本流。

在第一时隙中，基站发送两个信号的叠加信号

其中x₁为高优先级信号，x₂为低优先级信号，P_s为基站的传输功率，α₁和α₂为两个信号的功率分配系数。α₁和α₂需要满足α₁+α₂＝1且α₁＞α₂，即两个信号的功率之和就是基站的发射功率，且信号强度顺序需要和解码顺序一致。

对于HU中的一个用户H_m，其第一时隙接收到的信号可表示为：

其中n_m为用户H_m处在传输块第一部分的加性高斯白噪声，其中，f_S，m为基站到高级用户H_m的信道系数。H_m接收到该信号后，通过连续干扰消除技术解码信息。令

表示传输信噪比，则H_m处解码x₁信号的信干噪比可表示为：

若H_m成功地解码出了信号x₁信号，则从接收到的信号中删去已解出的信号，再继续解码x₂信号。可知此时H_m解码x₂信号的信噪比可表示为：

则在第一时隙过后，HU中成功解码x₁信号的用户可用集合

来表示，成功解码x₁信号和x₂信号的用户可用集合

来表示，其中r₁和r₂为信号x₁信号和x₂信号的目标信息速率。

对于LU中的一个用户L_k，其第一时隙接收到的信号可表示为：

其中n_k为用户L_k处在传输块第一部分的加性高斯白噪声，f_S，k为基站到常规用户L_k的信道系数。L_k接收到该信号后，通过连续干扰消除技术解码信息。则L_k处解码x₁信号的信干噪比可表示为：

在第一时隙过后，HU中成功解码x₁信号的用户可用集合A来表示，成功解码x₁信号和x₂信号的用户可用集合B来表示，LU中成功解码x₁信号的用户可用集合C来表示。可易知B∈A。

如果在第一时隙之后，所有用户都成功解码其所需要的信息，则第二时隙传输将被取消，基站立即开始新的传输块并继续传输新消息。否则，在第二时隙开始之前，执行中继选择过程，从HU中选择一个最佳的用户作为中继。

在第二时隙中，据第一时隙的解码情况转发不同的信号，如表1所示，其中case1表示第二时隙将被取消，基站立即开始新的传输块并继续传输新消息，case2表示选择一个最佳的用户作为中继转发x₁信号，case3表示选择一个最佳的用户作为中继转发x₁和x₂的叠加信号，叠加方式与第一时隙相同。

表1

1)情况一case1：

可知当|A|＝0且|B|＝0，即第一时隙HU中的各个用户未成功解码任何信息，和|A|＝M、|C|＝K、|B|＝0或|B|＝M，即第一时隙HU和LU中的所有用户都成功解码x₁信号，HU中的所有用户都未成功解码x₂信号或都成功解码x₂信号，则第二时隙将被取消，因为在这种情况下，选择任何用户作为中继都不能提高系统的可靠性，基站立即开始新的传输块并继续传输新的消息。

2)情况二case2：

当|A|＜M且|B|＝0时，即第一时隙HU中的各个用户未成功解出x₂信号，但有部分用户成功解出x₁信号时；或者当|A|＝M、|C|＜K、|B|＝0时，即第一时隙HU中的各个用户成功解出x₁信号，但LU中有部分用户未解出x₁信号，HU中的所有用户都未成功解出x₂信号；或者当|A|＝M、|C|＜K、|B|＝M时，即第一时隙HU中的各个用户成功解出x₁信号，但LU中有部分用户未成功解出x₁信号，HU中的所有用户都成功解出x₂信号。在这种情况下，选择一个最佳的用户作为中继转发x₁信号，用来协助第一时隙未能从成功解码x₁信号的用户。假设被选择到的作为中继的最佳用户为H_m，该用户转发

信号率。

在传输块第一部分过后，HU中未能成功解码x₁信号的用户H_m’(m’∈{1，…，M}\A)接收到的信号为：

g_m，m’为H_m到H_m’的信道系数，可知，H_m’解码x₁信号的SNR为：

则H_m’成功解出x₁信号的条件为

同样地，在传输块第一部分过后LU中未能成功解码x₁信号的用户L_k(k∈{1，…，K}\C)接收到的信号为：

h_m，k为H_m到L_k的信道系数。可知，L_k解码x₁信号的SNR为：

则L_k成功解码x₁信号的条件为

3)情况三case3：

当|A|＞0且0＜|B|＜M，即HU在第一时隙过后仅有部分用户同时成功解码了x₁信号和x₂信号，则选择一个最佳的用户作为中继转发x₁信号和x₂信号的叠加信号。在这种情况下，选择一个最佳的用户作为中继转发x₁信号和x₂信号的叠加信号，用来协助第一时隙未能从成功解码x₁信号或x₂信号的用户。

假设按照选择方案，用户为H_m被选择作为中继，则H_m在传输块的第二部分转发叠加信号

则在第一部分过后HU中未能成功解码x₁信号的用户H_m’(m’∈{1，…，M}\A)接收到的信号为：

其中

为用户H_m’处情况三中在传输块第二部分的AGWN。H_m’接收到该信号后，通过SIC技术解码信息。即先解码功率最大的信号。则H_m处解码x₁信号的SINR可表示为：

若H_m’成功地解码出了信号x₁信号，则从接收到的信号中删去已解出的信号，再继续解码x₂信号。可知此时H_m’解码x₂信号的SNR可表示为：

则用户H_m’成功解出x₁信号的条件为

成功解码x₂信号的条件为

且

同样地，在传输块第一部分后LU中未能成功解码x₁信号的用户L_k(k∈{1，…，K}\C)接收到的信号为：

其中

为用户L_k处情况三中在传输块第二部分的AGWN，h_m，k为H_m到L_k的信道系数。L_k接收到该信号后，通过SIC技术解码信息。即先解码功率最大的信号。则L_k处解码x₁信号的SINR可表示为：

则L_k成功解码x₁信号的条件为

下面对不同情况下的中继选择方案进行详细说明。其中当出现情况一时，第二时隙将被取消，基站立即开始新的传输块并继续传输新消息，所以不需要中继选择。

1)情况二中的中继选择

由于HU中用户的优先级高于LU中用户的优先级，所以本发明中提出的中继选择方案先满足HU中用户的需求，在保证HU中用户都可以成功解码的情况下，再尽可能提高LU中用户的可靠性。本发明提出的中继选择方案分为两步，第一步选择若干个可以保证HU可靠传输的用户作为潜在中继，第二步在潜在中继中选择使得LU可靠性尽可能高的潜在中继作为中继。

第一步，挑选若干个成功解码x₁信号的HU用户作为潜在的中继，即如果成功解码的H_m能够可靠地将x₁信号转发给所有不成功的HU用户，则它称为潜在中继。如果选择了H_m作为中继，则在第二阶段之后所有未成功解码x₁信号的HU都会成功解码x₁信号的条件是

因此，潜在中继集合可以表示为：

第二步，在所有潜在的中继中，选择一个作为中继，记为

以使到不成功的LU的最差中继链路增益最大化，即

若C＝{1，…，K}，则第二步变为随机选择，因为

中的每个中继都可以保证HU解码x₁信号的可靠性。

在这种情况下，第一阶段之后，HU中的一个用户H_m在成功解码x₁信号的条件下，H_m还可以进一步成为潜在中继的概率表示为

将此概率记为

令P为T的一个子集(T为{1，…，M}的一个子集)，则在{A＝T}的条件下，

的概率可以表示为：

2)情况三中的中继选择

由于HU中用户的优先级高于LU中用户的优先级，所以本发明中提出的中继选择方案先满足HU中用户的需求，在保证HU中用户都可以成功解码的情况下，再尽可能提高LU中用户的可靠性。本发明提出的中继选择方案分为两步，第一步选择若干个可以保证HU可靠传输的用户作为潜在中继，第二步在潜在中继中选择使得LU可靠性尽可能高的潜在中继作为中继。

第一步，挑选许多成功解码x₁信号和x₂信号的HU用户作为潜在的中继，也就是说如果在第一时隙成功解码的H_m能够可靠地将x₁信号和x₂信号转发给所有不成功解码的其他用户，则它称为潜在中继。如果选择了H_m作为中继，则在第二阶段之后所有未成功解码x₁信号和x₂信号的HU都会成功解码x₁信号和x₂信号的条件是

因此，潜在中继集合可以表示为：

第二步，在所有潜在的中继中，选择一个作为中继，记为

以使到不成功的LU的最差中继链路增益最大化，即

若C＝{1，…，K}，则第二步变为随机选择，因为

中的每个中继都可以保证HU解码的可靠性。

综合上述三种情况下的中继选择方案，本发明设计以下中继选择具体实现方法：

中继选择方案由2M+K+3个微时隙组成，分别为{1，2，…，2M+K+3}。分为两个阶段：

1)第一阶段

在第一个微时隙当中，基站给所有的用户发送一个信道估计请求(channelestimation request，CER)。接收到CER后，每个用户根据自身的解码情况返回不同的消息。在第m+1个微时隙，HU中的一个用户H_m发出响应，若H_m能成功解码x₂信号，其中成功解码x₂信号也意味着该用户成功解码了x₁信号，则该用户发送一个HU成功的消息HU-S，否则，即该用户未能成功解码x₂信号的话，则发送一个HU失败的消息HU-F。为了统计，在每个用户处设置一个计数器，在第m+1个微时隙，当一个用户收到HU-S时，这个值加1，否则计这个值保持不变。在第M+1个微时隙之后，若一个用户成功解码了x₂信号，则该用户的计数器值再次加一，否则继续保持不变，可知此时每个用户处计数器的值相同。

在第M+1微时隙之后，若计数器的值小于M并且大于0，即0＜|B|＜M，也就是说，在第一时隙过后，HU中存在部分用户成功解码了x₂信号。则在第M+m+1个微时隙，若H_m解出x₂信号，则发送一个HU-S消息，否则，该用户发送一个HU-F消息。如果在第M+m+1个微时隙，HU中的其他用户接收到的是HU-F消息，则在第一时隙过后成功解码了x₂的HU用户估计其到H_m的信道状态，由于存在信号反馈，该估计可行。因此，在第2M+1个微时隙之后，每一个解出了x₂信号的HU用户都有了其到未解出x₂信号的HU用户处的CS。在第2M+2个微时隙，每个成功解码x₂的HU用户根据式

来判断其是否是一个潜在的中继。若该用户不能成为潜在中继，则一直到下个传输快开始之前，该用户保持静默。

在第M+1微时隙之后，若计数器的值等于M或者等于0，即|B|＝M或者|B|＝0，也就是说，在第一时隙过后，HU中不存在用户成功解码了x₂信号或所有用户都成功解码了x₂信号。则在第M+m+1个微时隙，若H_m解出了x₁信号，则发送一个HU-x₁-S消息，否则，发送一个HU-x₁-F消息。如果在第M+1+m个微时隙，HU中的其他用户接收到的是HU-x₁-F消息，则在第一时隙过后成功解码了x₁的HU用户估计其到H_m的信道状态，由于存在信号反馈，该估计可行。因此，在第2M+1个微时隙之后，每个成功解出了x₁信号的HU用户都有了其到未解出x₁信号的HU用户处的CS。在第2M+2个微时隙，每个成功解码x₁的HU用户根据式

来判断其是否是一个潜在的中继。若该用户不能成为潜在中继，则一直到下个传输快开始之前，该用户保持静默。

2)第二阶段

同样地，在第2M+k+2个微时隙，若L_k能成功解码x₁信号则该用户发送一个LU成功的消息LU-S，否则，即该用户未能成功解码x₁信号的话，则发送一个LU失败的消息LU-F。在第2M+2+k微时隙，若潜在中继用户收到了LU-F消息，则该潜在中继用户通过接收到的信号来估计其到L_k的信道状态。因此，在第2M+K+2个微时隙之后，每个潜在中继用户都有了其到每一个未成功解码x₁信号的LU用户的信道状态。接着，在第2M+K+3个微时隙，每个潜在中继都打开一个初始值为

的逐个步递减的计时器，其中t₀为一个常量，当计时器的值递减到0时，则该潜在中继被选中，成为中继用户，用来进行第二时隙的协作NOMA。当一个潜在中继用户被选中时，发送一个中继已选择消息，其他潜在中继用户的计时器收到该消息以后立即停止计时，一直到下个传输快开始之前，该用户保持静默。

可以看出，在上述中继选择过程中，总共存在8种类型的消息，因此，三个比特的码字足够对这些消息进行编码，也就是说，可以对这些消息采用强信道编码。因此，可以合理地假设这些消息在很短的时间内传输完成，并且没有差错。

通过数值实验来验证本发明方案的性能。在仿真中，基站位于坐标(0，0)处，距离基站40米处的坐标(50，0)处，在半径为40米的圆形区域内，随机生成M个HU用户和K个LU用户。小尺度瑞利平坦块衰落在每次数值实验中都独立变化，在同一次数值实验的整个过程中都保持不变，进行1000000次试验，得到本方案的中断概率。路径损耗指数设置为k＝3。仿真中其他的参数设为为：α₁＝0.6，α₂＝0.4，r₁＝0.7bps/Hz和r₂＝1bps/Hz。将本方案与其他两种方案进行对比，图2、图3和图4为本方案和对比方案的中断概率。图2为高级用户解码高优先级信息的中断概率比较图；图3为高级用户解码高优先级信息和低优先级信息的中断概率比较图；图4为常规用户解码高优先级消息的中断概率比较图。图中横坐标轴为基站发射功率，具体为发送信噪比，单位为dB，竖坐标轴为中断概率。对比方案一是基于平均信道质量来选择中继用户的；对比方案二是将第一时隙成功解码的用户都作为中继来转发信息。

从这三张图中可以看出，当发送信噪比低于50dB时，三个图中每种方案的中断概率都接近1，这表明中断事件始终会发生。发送信噪比是发送功率与噪声功率之比，因此，当发送信噪比在0dB到25dB范围内变化时，即低发送信噪比时，发射功率不足以抵抗路径损耗和阴影衰落，即总是发送中断。当发送信噪比大于50dB时，本发明中所提出的方案在中断概率方面总是优于两种对比方案。这是因为对比方案一是基于平均信道质量来选择中继用户的，因此将会始终选择同一个用户作为中继来转发信息。对比方案二由于是将第一时隙成功解码的用户都作为中继来转发信息，将会引入多条传输路径，导致多径效应，各个复信号叠加，造成了性能的降低。同时，本发明的中继选择策略采用了两阶段的中继选择策略，在第一步保证了HU的可靠性，在第二步提高LU的接收质量。本发明的方案可以达到更低的中断概率，具有增高的分集增益。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种协作非正交分层组播多址传输方法，其特征在于，协作非正交分层组播多址传输网络包括一个基站、一组常规用户、一组高级用户，两组用户随机分布在组播网络中，将待组播信息编码为高优先级消息和低优先级消息，所述方法包括如下步骤：

步骤1，执行第一时隙：基站广播叠加信号，各个用户处采用连续干扰消除技术解码消息，其中，高级用户接收到叠加信号后，先将低优先级消息视为干扰来解码高优先级消息，成功解码高优先级消息后，从接收到的叠加信号中消除高优先级消息，继续解码低优先级消息；常规用户接收到叠加信号后，仅解码高优先级消息，解码时将低优先级消息视为干扰；

步骤2，若在第一时隙之后，若所有用户都成功解码其所需要的信息，则第二时隙传输将被取消，转到步骤5，否则，转到步骤3；

步骤3，进行中继选择，中继选择包括两个阶段，在第一阶段挑选若干个成功解码的高级用户作为潜在中继，在第二阶段从所有潜在中继中选择使到第一时隙未成功解码的常规用户最差链路增益最大的潜在中继作为中继用户；

步骤4，执行第二时隙的传输：中继用户根据第一时隙的解码情况转发叠加信号或高优先级信号，第一时隙未成功解码的用户接收到中继用户转发的信号后，通过连续干扰消除技术解码自己需要的信号；

步骤5，基站开始新的传输块并继续传输新消息。

2.如权利要求1所述的协作非正交分层组播多址传输方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1a，基站发送两个信号的叠加信号

其中x₁为高优先级信号，x₂为低优先级信号，P_s为基站的传输功率，α₁和α₂为两个信号的功率分配系数，α₁+α₂＝1且α₁>α₂；

步骤1b，对于高优级用户集HU中的一个用户H_m，其第一时隙接收到的信号可表示为：

其中n_m为用户H_m处在传输块第一部分的加性高斯白噪声，f_S,m为基站到高级用户H_m的信道系数；

H_m接收到该信号后，通过连续干扰消除技术解码信息，则H_m处解码x₁信号的信干噪比可表示为：

若H_m成功地解码出了信号x₁信号，则从接收到的信号中删去已解出的信号，再继续解码x₂信号，此时H_m解码x₂信号的信噪比可表示为：

其中，ρ为传输信噪比；

对于常规用户集LU中的一个用户L_k，其第一时隙接收到的信号可表示为：

其中n_k为用户L_k处在传输块第一部分的加性高斯白噪声，f_S,k为基站到常规用户L_k的信道系数；

L_k接收到该信号后，通过连续干扰消除技术解码信息，则L_k处解码x₁信号的信干噪比可表示为：

3.如权利要求2所述的协作非正交分层组播多址传输方法，其特征在于，所述步骤3的第一阶段包括：

在中继选择第一阶段的第一个微时隙，基站给所有用户发送一个信道估计请求，每个用户根据自身的解码情况返回不同的消息；

在每个用户处设置一个计数器，在第m+1个微时隙，m取值范围[1,M]，若高级用户集HU中的一个用户H_m能成功解码x₂信号，则该用户发送成功解码x₂信号的消息，否则，发送未成功解码x₂信号的消息，当用户收到成功解码x₂信号的消息时，计数器加1，否则计数器保持不变；在第M+1个微时隙，若一个用户成功解码了x₂信号，则该用户的计数器值再次加1，M为高级用户数；

在第M+1微时隙之后，若计数器的值小于M并且大于0，在第一时隙过后成功解码了x₂的HU用户若接收到来自H_m的未成功解码x₂信号的消息，则估计其到H_m的信道状态；在第2M+2个微时隙，每个成功解码x₂的HU用户判断其是否是一个潜在的中继，若该用户不能成为潜在中继，则一直到下个传输块开始之前，该用户保持静默；

在第M+1微时隙之后，若计数器的值等于0或M，在第M+m+1个微时隙，若H_m解出了x₁信号，则发送一个成功解码x₁的消息，否则，发送一个未成功解码x₁的消息；在第M+m+1个微时隙，在第一时隙过后成功解码了x₁的HU用户若收到来自H_m未成功解码x₁的消息，则估计其到H_m的信道状态；在第2M+2个微时隙，每个成功解码x₁的HU用户判断其是否是一个潜在的中继，若该用户不能成为潜在中继，则一直到下个传输块开始之前，该用户保持静默。

4.如权利要求2所述的协作非正交分层组播多址传输方法，其特征在于，所述步骤3的第二阶段包括：

在第2M+k+2个微时隙，若L_k能成功解码x₁信号则该用户发送一个LU成功的消息LU-S，否则，即该用户未能成功解码x₁信号的话，则发送一个LU失败的消息LU-F，其中，k取值范围[1,K]，K为常规用户组中的用户数；

在第2M+k+2个微时隙，若潜在中继用户收到了LU-F消息，则该潜在中继用户通过接收到的信号来估计其到L_k的信道状态；

在第2M+K+3个微时隙，每个潜在中继都打开一个初始值为

的逐步递减的计时器，其中t₀为一个常量，h_m,k为H_m到L_k的信道系数，C为LU中成功解码x₁信号的用户，当计时器的值递减到0时，则该潜在中继被选中，成为中继用户。

5.如权利要求1-4任一项所述的协作非正交分层组播多址传输方法，其特征在于，所述步骤3中潜在中继具体为：如果第一时隙成功解码的高级用户能够可靠地将信号转发给所有第一时隙未成功解码的高级用户，则该成功解码的高级用户为潜在中继。

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