[发明专利]一种有界CSI下不可信中继网络的最优功率分配方法

摘要

本发明提供了一种有界CSI下不可信中继网络的最优功率分配方法，首先描述两跳半双工中继网络的通信方案，给出最优功率分配方案，然后得到安全速率的下界，最后分析信道ESR，获取可达的安全速率。本发明给出了传输过程中的最优化功率分配公式来最大化安全速率，进一步分析了在高SNR下的ESR，用来评估可达的平均安全速率。近似的最优化功率分配可以带来比等功率分配更高的安全速率。

主权项

1.一种有界CSI下不可信中继网络的最优功率分配方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一，在一个两跳半双工中继网络中，在第一个时隙，源节点Alice向不可信的中继节点R传输信息x_A，同时目的节点Bob向不可信的中继节点R传输信息x_B，中继节点R接收到的信号其中，P_A和P_B分别表示节点Alice和Bob发送的加密信息功率，h_A‑R和h_B‑R分别为节点Alice和Bob到中继节点R的复信道增益，h_B‑R＝h_R‑B，其中表示均值为0方差为的复高斯过程；n_R表示中继节点R处的加性高斯白噪声；节点Alice和Bob发送的总功率为P，α∈[0，1]表示功率分配因子，则节点Alice发送的加密信息功率P_A＝αP，节点Bob发送的加密信息功率P_B＝(1‑α)P，中继节点R处接收的瞬时信干噪比其中，节点Alice和Bob等效信噪比的比值μ＝γ_A‑R/γ_B‑R，节点Alice和Bob到中继节点R的等效信噪比分别表示为γ_A‑R＝||h_A‑R||²P/N₀和γ_B‑R＝||h_B‑R||²P/N₀，N₀＝1；步骤二，在第二个时隙，中继节点R将接收到的信号放大后发给目的节点Bob，放大因子为β；从中继节点R发送给节点Bob的信号考虑两个时隙均以相同功率P传输信号，将y_R归一化为||y_R||²＝P，得到放大因子节点Bob接收到从不信任的中继节点R发出的信号其中，n_B是节点Bob接收到的加性高斯白噪声，是不信任中继节点R与节点Bob之间估计的信道增益，h_e是信道估计误差，h_B‑R和h_e满足E[h_e]＝0；假设信道估计误差服从[0，δ]上的均匀分布，通过自干扰消除后，节点Bob接收到的信号因此，对于给定的信道增益h_A‑R和h_B‑R，在节点Bob得到等价的SINR为当γ_B‑R≥20dB时，节点Bob的等效SINR近似为步骤三，定义瞬时的安全速率其中，[t]⁺＝max[t，0]；首先对做关于α的求导，得到使安全速率R_s(α)最大的最优功率分配因子；步骤四，定义安全速率下界其中，Δ₁＝αμ‑α+2；分别将精确的功率分配因子和高SNR下的近似功率分配因子代入中，得到精确的最大安全速率下界和高SNR下的近似最大安全速率下界；步骤五，定义ESR为在||h_e||²所有的实现上的可达最大安全速率的数学期望，即对关于α求导，得到