[发明专利]增量AF-OFDM协作网络多维度资源优化算法

说明书

本发明属于协作传输技术领域，公开了增量AF‑OFDM协作网络多维度资源优化算法，包括：获取所有时隙内各子载波上的信道状态信息；根据多维度资源优化算法，建立以网络寿命m为目标的优化模型，计算所有时隙内各子载波上的最优功率分配以及确定传输过程中的优化变量，包括增量策略，子载波配对，中继选择；有用数据传输过程中，第一时隙，源以计算的功率在各个子载波上广播数据，中继与目的节点接收，根据增量策略，确定第二时隙的传输策略，即选择的中继以计算的功率在配对的子载波上转发信息到目的节点，或源以计算的功率在配对的子载波上给目的节点发送新数据。本发明提高了频谱利用率，有效利用了有限的能量，频谱及设备资源。

技术领域

本发明属于协作传输技术领域，尤其涉及增量AF-OFDM协作网络的多维度资源优化分配的算法。

背景技术

目前，在能量受限的中继协作网络中，协作传输模式下的资源分配方案已经考虑了多载波上的功率分配，或联合考虑了功率分配与中继选择策略，或联合考虑了功率分配与子载波配对，或联合考虑了功率分配与中继选择策略，子载波配对，以实现系统能量效率或者系统性能最大化，其中的传输技术方案一般采用放大转发AF、译码转发DF或混合放大译码转发协议，针对建立的优化模型多为一般的凸优化问题，采用传统的求解凸优化问题的方法(优化工具包，KKT条件)即可，少量的技术方案中建立的模型也有非凸的优化问题，采用的拉格朗日对偶问题求解。

但现有的技术方案存在一些问题：仅考虑功率分配，中继选择，子载波配对中一个或几个优化变量不能最大限度的实现优化目标；现有的技术方案是在能量受限的条件下考虑的，实现系统能量效率或者系统性能最大化是必要的，但延长网络寿命也很关键；采用传统的转发协议，由于中继的半双工特性，频谱效率会减半，尽管系统性能有所提升，但频谱效率下降了；由于考虑的优化变量较少，因此建立数学优化模型简单，尽管少量的技术方案中采用了拉格朗日对偶问题求解非凸的优化问题，但未对原问题转化为对偶问题求解的条件即对偶间隙为零理论进行具体的深入的验证。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种增量AF-OFDM协作网络多维度资源优化算法。

本发明提出的方案考虑多个维度优化变量增量策略，中继选择，子载波配对以及功率分配，以延长网络寿命为优化目标，并且考虑增量AF-OFDM转发策略可以有效地利用第二时隙传输新的信息，从而提高频率效率。对于求解建立的非凸优化问题，仿真验证了对偶间隙为零的理论。

所述增量AF-OFDM协作网络多维度资源优化算法包括以下步骤：

步骤一，获取所有时隙内各子载波上的信道状态信息，源节点，第l个中继节点，目的节点分别用S,R_l,D表示，设链路S→R_l，R_l→D，，and准静态信道参数分别为h_s,l,i，h_l,d,j，h_s,d,i，和h_s,d,j；

步骤二，根据多维度资源优化算法，建立以网络寿命m为目标的优化模型，计算所有时隙内每个子载波上的最优功率分配以及确定传输过程中的优化变量包含增量策略子载波配对(i,j)，中继选择

所述多维度资源优化算法引入增量策略二进制变量分别表示本次传输两个时隙采用中继转发或者直接传输；i,j＝1,2,…N表示一个完整的传输过程两个时隙内分别在第i,j上完成；另一个二进制变量表示选择第l个中继转发信息；两个时隙间的子载波一一配对，每个子载波只能选择不多于1个中继节点来传输信息，即设置的变量应满足以下条件：