[发明专利]一种协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法

说明书

本发明属于数字通信领域，具体涉及一种协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法，主要通过以下步骤完成，S1：源节点发射信号；S2：将步骤S12所得调制后的信号作为输入参数，按备选中继节点集构建方法执行计算，得到从源节点到中继节点信道质量较好的备选中继节点集；S3：将步骤S2所得备选中继节点集作为输入参数，按协作判决方法执行计算，得到适合协作的中继节点集；S4：将S3所得适合协作的中继节点集作为输入参数，按最优中继节点选取及功率分配方法，执行计算，得到使源节点到目的节点信道容量最大的最优中继节点；S5：目的节点接收信号。本发明减小了系统中断概率，提高了系统能源利用率。

技术领域

本发明属于数字通信领域，具体涉及一种协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法。

背景技术

近年来在无线通信领域，多输入多输出系统(MIMO)通过分集获得性能增益得到了业界的广泛关注和研究。而协作通信是允许系统中的用户通过中继彼此间的消息到达目的地来完成协作。这样做可以有效地形成一个分布式天线阵列，达到集中式MIMO系统所获得的空间分集增益。协作通信常用的中继方式有：放大转发(AF)、解码转发(DF)、选择中继(SR)、编码协作(CC)和压缩转发(CF)等。Laneman J N等人分析了协作中的分布式空时编码方法，减弱了频谱效率的损失，Bletsas A等人提出了多中继系统中最优中继的方法，其在多个中继节点中选择性能最优的中继节点转发，且证明了在功率相等的条件下性能要优于分布式空时编码。但是现有技术仍存在的总功率受限的情况下系统能源利用率不高和系统容易出现中断的不足。

本发明基于现有技术的极化码编译码方法、调制方法以及最大比合并(MRC)方法，提出了一种协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法。其中，

1.极化码编译码方法

将长度位K的信息序列，经过信道极化理论构造为长度为1×L的信息码字向量u＝(u₁,u₂,…,u_L)。其中，K,L为自然数，且有KL。u的元素包含K位信息比特和L-K位冻结比特，冻结比特不传递信息，可全用码字0表示。之后，码长为L，信息位长为K的极化码P(L,K)通过极化编码的方法编为码字x，对于码字x可通过连续删除译码(SC)方法解码。信道极化理论、极化编码、连续删除译码方法具体见“E.Arikan,Channel Polarization:A Method forConstructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input MemorylessChannels,IEEE Transactions on Information Theory,vol.55,no.7,pp.3051-3073,July 2009”。

2.调制方法

源节点极化信道编码得到码字x＝(x₁,x₂,…,x_L)，经过幅度、频率、相位等变化，来完成调制。具体见“H·桑卡尔,蒋靖,A·Y·戈罗霍夫,et al.极化码和调制映射:,2019.”。如二进制相移键控(BPSK)调制通过以下方法实现：s_i＝1-2x_i，i为自然数，范围为1～L，L表示码字长度，s_i是x_i对应的BPSK调制符号，s_i∈{-1,1}。其它调制方法类似，见上述参考文献。

3.最大比合并(MRC)方法

为了全部利用多路接受提供的空间分集增益，MRC选择可最大化接受SNR的权重因子，从而减少中断概率。具体见“D G Brennan,On the maximum signal-to-noise ratiorealization from several noisy signals,Proc IRE,vol 43,p1530,Oct 1955”。特别地，如给予瞬时信道状态信息，MRC的权重因子按下式给出：