[发明专利]一种OFDM多中继网络中功率分配和子载波配对联合方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种OFDM多中继网络中功率分配和子载波配对联合方法，属于无线通信的技术领域。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术能够有效抵抗无线通信中多径衰落带来的影响，但是由于受设备尺寸、造价和硬件性能等条件限制，难以应用在实际的无线通信终端中。协作通信技术通过利用单天线移动终端之间的相互协作，共享彼此的天线，形成一个虚拟MIMO系统，从而获得空间分集。未来的无线通信系统需要提供更多高速率的多媒体业务和数据业务，协作通信的目的就是充分利用网络中的节点资源来帮助有通信需求的节点进行高速、可靠的无线通信。

协作通信技术得以发展主要有两方面的因素：网络中空闲资源的存在和协作通信所能提供的增益。

1.网络中空闲资源的存在

以移动通信系统为例来说明无线网络中空余资源的存在。某一时间段内移动通信系统中可能仅有部分移动终端有通信需求，因而网络中较多的移动终端处于空闲状态。但是传统的移动通信系统将所有移动终端看成是互不通信的个体，从而使这部分空闲硬件资源被浪费掉；另一方面，移动通信系统中的移动终端往往具有差异性，如具有不同的计算处理能力以及不同的通信能力等。若将这些移动终端看成是一个可以相互或部分相互通信的整体，则差异性的存在可使不同的移动终端在网络中承担不同的角色，从而有利于整个通信系统性能的提高。因此，如何利用空闲资源来帮助有通信需求的移动终端进行有效通信便成为一个值得深入研究的课题。

2.协作通信增益

无线通信中，由于受带宽、传输功率的限制，加上无线信道的多径衰落，很难达到理想的传输速率和通信质量。为了解决无线信道容量的瓶颈问题，人们给出了MIMO技术。该技术通过在发射端和接收端放置多根天线，形成多个独立的发/收信道，从而达到利用空间分集来提高无线信道传输能力的目的，但是由于受设备尺寸、造价和硬件性能等条件限制，无线终端不一定支持多天线安装。而协作通信技术能够利用无线信道的广播特性，允许单天线终端设备在多用户环境中通过一定规则共享其他用户的天线，形成虚拟天线阵列，使得同一信息能够通过不同的独立无线信道到达接收端。研究表明，协作通信可以提供全部的空间分集增益效果，即n个参与协作通信的节点所提供的空间分集增益等同于信源节点具有n个独立的发射天线所提供的空间分集增益。

3.OFDM多中继网络

OFDM中继系统中，一个子载波对通常只被分配给一个中继，并且源节点在中继节点转发信息的同时通常保持静默状态。随着终端处理能力的不断提高，一个子载波对分配给多个中继成为可能。源节点和中继一同发送信号并且多个中继可以同时转发同一个子载波对能够为系统带来空间分集，并大大提高系统容量，因而需要一种新的OFDM中继网络资源分配方法来实现上述改进。

发明内容

技术问题：本发明针对传统OFDM多中继网络资源分配方法的计算复杂度高、资源利用不充分的不足，提供一种性能优越、复杂度低的OFDM多中继网络中功率分配和子载波配对联合方法。

技术方案：本发明的一种OFDM多中继网络中功率分配和子载波配对联合方法，包括如下步骤：

1)获取瞬时信道信息：目的节点通过训练序列获得各信道的瞬时信道信息，其中包括源节点S到目的节点D的信道在第i个子载波上的瞬时信道增益S到中继节点R_k的信道在第i个子载波上的瞬时信道增益以及中继节点R_k到目的节点D的信道在第j个子载波上的瞬时信道增益各个中继节点通过训练序列获取各自前向和后向信道的瞬时信道增益以及目的节点获取系统中加性高斯白噪声的功率N₀，并初始化对偶变量μ；