[发明专利]全双工协作中继网络的最优功率分配方法

摘要

本发明公开一种全双工协作中继网络的最优功率分配方法，主要解决现有技术在全双工协作中继网络中忽略直达链路进行资源分配所造成实际应用场景受限和可靠性低的问题。其技术方案是：1)利用最小均方误差估计信道参数；2)依据各信道参数得到中继节点和目的节点的接收信号；3)依据接收信号确定信干噪比；4)建立容量与信干噪比的关系；5)通过容量与信干噪比的关系，建立最大化信干噪比的目标函数；6)根据最大化最小值理论，构造只与中继功率相关的新目标函数；7)利用新目标函数对中继功率求导，得到中继节点和源节点的最优功率。本发明可用于传输距离大小不同的网络中，在资源受限的条件下提升资源利用率和系统性能。

主权项

1.一种全双工协作中继网络的最优功率分配方法，包括:(1)采用最小均方误差信道估计方法，分别估计源节点到中继节点的信道参数h_SR、中继节点到目的节点的信道参数h_RD、源节点到目的节点的信道参数h_SD和中继节点环路信道参数h_RR；(2)源节点对发送信号进行调制，将调制后的信号x(i)发送给中继节点和目的节点，中继节点获得接收信号g(i)，目的节点获得接收信号d(i)；(3)中继节点采用解码转发策略，对接收信号r(i)进行解码，将解码的信号再重新编码，并将编码后的信号t(i)发送给目的节点，目的节点获得最终的接收信号：y(i)＝d(i)+h_RDt(i)+n_D(i)，其中，n_D(i)为目的节点的高斯噪声，服从均值为0，方差为σ_D²的复高斯分布；(4)建立最大化系统信道容量与系统信干噪比的关系式：s.t.0＜P_s+P_r≤P_t0＜P_s≤P_max，0＜P_r≤P_max，其中，C为系统信道容量，B为系统带宽，P_s为源节点的发射功率，P_r为中继节点的发射功率，P_t为系统的总功率上限值，P_max＝wP_t为单功率上限值，w为控制单功率最大限制范围的系数，0＜w＜1，0＜P_s+P_r≤P_t为系统总功率受限的约束条件，0＜P_s≤P_max为源节点功率受限的约束条件，0＜P_r≤P_max为中继节点功率受限的约束条件；γ为系统信干噪比，其取值根据所使用的网络确定：在直达链路作为干扰信号的网络中γ＝min{γ_SR,γ_RD}，为中继节点对源节点的信干噪比，为目的节点对中继节点的信干噪比，其中，k_sr为源节点到中继节点的信道增益、k_rd为中继节点到目的节点的信道增益、k_sd为源节点到目的节点的信道增益和k_rr为中继节点环路信道增益；在直达链路作为有用信号的网络中γ＝min{γ_SR,γ_SD+γ_RD}，为中继节点对源节点的信干噪比，γ_SD＝k_sdP_s为目的节点对源节点的信干噪比，γ_RD＝k_rdP_r为目的节点对中继节点的信干噪比；(5)在功率受限条件下，根据最大化系统信道容量与系统信干噪比的关系，建立最大化信干噪比的目标函数：5a)对于γ＝min{γ_SR,γ_RD}的系统信干噪比，根据最大化最小值理论，得到只与中继节点功率P_r相关的新目标函数：s.t.0＜P_s+P_r≤P_t0＜P_s≤P_max，0＜P_r≤P_max，5b)对于γ＝min{γ_SR,γ_SD+γ_RD}的系统信干噪比，根据最大化最小值理论，得到只与中继节点功率P_r相关的新目标函数：s.t.0＜P_s+P_r≤P_t0＜P_s≤P_max，0＜P_r≤P_max；(6)用(5)中得到的新目标函数γ对中继节点功率P_r求导，得到中继节点功率P_r的最优值，再根据最大化最小值理论建立的源节点功率P_s与中继节点功率P_r的关系，得到源节点功率P_s的最优值。