[发明专利]基于物理层网络编码的双向协作传输系统的功率分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种基于物理层网络编码的双向协作传输系统的功率分配方法。

背景技术

在双向协作传输系统中，两收发机可以在两个时隙内完成两组信息符号的交换，因此，与传统协作传输相比，它并没有因为中继的半双工特性而造成频谱效率的损失，而且，系统中的中继由于可以同时接收来自不同终端的两组符号，在对混合信号进行处理时可以利用物理层网络编码(Physical-layer Network Coding,PNC)技术，从而可以进一步提升双向通信系统的容量，此外，大量文献的研究表明，通过将有限的功率在源和中继节点间进行合理的分配，可以继续提升现有的双向协作传输系统的性能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于物理层网络编码的双向协作传输系统的功率分配方法，旨在达到进一步提升双向协作传输系统传输速率的目标。

本发明实施例是这样实现的，一种基于物理层网络编码的双向协作传输系统的功率分配方法，其特征在于，该基于物理层网络编码的双向协作传输系统的功率分配方法包括以下步骤：

步骤一，两收发机利用无线信道分别发送导频序列，中继节点R在接收到导频序列后分别估计两跳信道的信道系数h和g；

步骤二，中继节点向两收发机广播自己的两跳信道系数；

步骤三，有用信号传输开始，两收发机根据中继发送来的信道状态信息，并根据公式计算各自的最优发送功率，以最优功率同时广播自己需要发送的信息；

步骤四，中继节点接收到来自两收发机的混合信号后，对接收信号进行译码，再应用物理层网络编码技术，将编码后的信号以本发明得到的最优功率广播出去；

步骤五，两收发机收到中继发送的数据后，根据各自已知的之前自己所发送的数据，通过物理层网络编码技术解调处理即可获得另一个收发机发送的信息。

进一步，两个收发机S₁和S₂同时向中继节点发送数据，称为多址接入时隙；令x_i，i=1,2表示由S_i发送的有用信息符号，并满足E{|x_i|²}=P_i，这里E{·}代表数学期望，则中继的接收信号可以表示为

y_R=hx₁+gx₂+n_R

其中h和g分别表示中继R到收发机S₁和S₂之间的复对称信道系数，n_R是中继R处的噪声。

进一步，中继节点所使用的物理层网络编码调制，需要首先对接收信号进行译码，然后再应用一种物理层网络编码映射来完成，两收发机接收的信号分别为

y₁=hx_R+n₁

y₂=gx_R+n₂

其中x_R是中继处应用物理层网络编码技术调制后的符号，满足E{|x_R|²}=P_R，n_i，i=1,2是第i个收发机处的噪声。由于每个收发机都知道自己之前所发送的数据，通过物理层网络编码技术解调处理即可获得另一个收发机的数据。

进一步，该基于物理层网络编码的双向协作传输系统的功率分配方法使系统和速率最大化。

进一步，首先将双向协作传输系统看作是两个单向中继系统并通过求解两个子问题得到原优化问题的次优解：

P‾1=β2α2+β2+αβPT]]>