一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法及装置，其应用于位于第一源节点和第二源节点之间的中继节点，该方法根据不同设计目标控制中继节点的中继增益，包括：第一源节点为主节点，第二源节点为从节点，需要最大化第一源节点的传输速率；第一源节点的传输速率与第二源节点的传输速率不等，需要最大化传输速率低的源节点的传输速率；需要最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和。应用本发明专利技术实施例，能够提高双向全双工系统端到端的性能，降低中继的功率消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，特别涉及一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法及装置。
技术介绍
近年来，由于全双工(full-duplex,FD)允许通信节点在同一频率上同时收发信息，具备将频谱效率提高一倍的巨大潜力，同时由于器件技术和信号处理技术的发展,同频同时的全双工技术逐渐成为研究热点。目前，全双工的研究主要是针对于单向双全工，以中继发射功率能够满足其最大功率约束为设计准则。研究指出，增加中继增益时，剩余自干扰信道信息的增加速度比目标信号增加的更快。根据此研究，提出了在单向全双工中继网络中的一种中继增益控制方案，用来提高端到端的性能。但现有技术中，并为对双向全双工中继的中继增益控制的讨论，且以中继发射功率能够满足其最大功率约束为设计准则，并不总能使网络性能获得最优，提高端到端的性能。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法及装置，以提高双向全双工系统端到端的性能，降低中继的功率消耗。为达到上述目的，本专利技术实施例公开了一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法，其应用于位于第一源节点和第二源节点之间的中继节点，所述方法根据不同设计目标控制中继节点的中继增益，包括如下步骤：确定最大化节点传输速率的需求；当第一源节点为主节点，第二源节点为从节点，需要最大化第一源节点的传输速率时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：A、根据所述第一源节点与所述中继节点之间的信道信息、所述第二源节点与所述中继节点之间的信道信息以及三个节点处的剩余自干扰信道信息，获得使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益B、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益其中，所述使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益的取值范围为(0，)；所述为中继节点处的剩余自干扰信道信息的平方的倒数；当第一源节点的传输速率与第二源节点的传输速率不等，需要最大化传输速率低的源节点的传输速率时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：C、获得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比和所述第二源节点处接收到的信号的信干噪比中最小的信干噪比；D、调整中继增益β2，使得所述最小的信干噪比最大；E、根据调整后的中继增益β2，确定所述最大化传输速率低的源节点的传输速率时的中继增益其中，所述使得所述最小的信干噪比最大的继增益β2为所述最大化传输速率低的源节点的传输速率时的中继增益所述中继增益β2的取值范围为(0，)；当需要最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：F、调整中继增益β2，使得两源节点传输速率之和Rsum最大；G、根据调整后的中继增益β2，确定所述最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时的中继增益其中，所述使得两源节点传输速率之和Rsum最大的中继增益β2为最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时的中继增益所述中继增益β2的取值范围为(0，)。较佳的，所述步骤B，包括：B01、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益获得对应的第一中继传输功率；B02、比较所述第一中继传输功率与所述中继节点的最大发射功率；B03、当所述第一中继传输功率不高于所述中继节点的最大发射功率时，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益等于当所述第一中继传输功率大于所述中继节点的最大发射功率时，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益等于最大发射功率时的中继增益较佳的，所述第一源节点Sm处接收到的信号的信干噪比为：Γ(m)=γm‾R·ρmR(γmR+γm‾R+1)ρmRρRRρR/β2-ρRR+ρmR+ρRβ2,]]>其中，γmR=Δ|hm|2Pmσn2,]]>γm‾R=Δ|hm‾|2Pm‾σn2,ρmR=Δ|hm|2|h~m|2Pm+σn2,ρRR=Δ|h~R|2σn2,ρR=Δ1σn2,]]>hm和分别为所述第一源节点Sm与所述中继节点R之间的信道信息和第二源节点与所述中继节点R之间的信道信息，Pm和分别为所述第一源节点Sm的发射功率和所述第二源节点的发射功率，为所述中继节点R处的剩余自干扰信道信息，为所述第一源节点Sm和所述中继节点R处的高斯噪声的方差；对所述第一源节点Sm处接收到的信号的信干噪比的分母求导，获得所述使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益其中β^MIR2=ρRρRR+(γmR+γm‾R+1)ρmRρRR;]]>所述最大发射功率时的中继增益为：其中，PR为中继节点的最大发射功率。较佳的，所述步骤B，包括：B11、比较所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益和最大发射功率时的中继增益B12、当不高于时，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益等于当大于时，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益等于较佳的，所述步骤B，包括：B21、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益确定剩余自干扰信道信息的阈值，所述阈值为γmR+γm‾R+1ρRmρR·1PR;]]>B22、比较中继节点处的剩余自干扰信道信息与阈值；B22、当不低于预设阈值，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益等于当小于预设阈值，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益等于较佳的，所述步骤D，包括：D1、获得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比与中继增益β2的第一关系曲线和所述第二源节点处接收到的信号的信干噪比与中继增益β2的第二关系曲线；D2、当所述第一关系曲线与所述第二关系曲线完全重叠或没有交点或交点在两个最大值的左侧或交点在两个最大值的右侧时，最大化两源节点中速率较小源节点的传输速率的中继增益为：所述第一源节点处接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法，其特征在于，应用于位于第一源节点和第二源节点之间的中继节点，所述方法根据不同设计目标控制中继节点的中继增益，包括：确定最大化节点传输速率的需求；当第一源节点为主节点，第二源节点为从节点，需要最大化第一源节点的传输速率时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：A、根据所述第一源节点与所述中继节点之间的信道信息、所述第二源节点与所述中继节点之间的信道信息以及三个节点处的剩余自干扰信道信息，获得使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益B、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益其中，所述使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益的取值范围为所述为中继节点处的剩余自干扰信道信息的平方的倒数；当第一源节点的传输速率与第二源节点的传输速率不等，需要最大化传输速率低的源节点的传输速率时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：C、获得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比和所述第二源节点处接收到的信号的信干噪比中最小的信干噪比；D、调整中继增益β2，使得所述最小的信干噪比最大；E、根据调整后的中继增益β2，确定所述最大化传输速率低的源节点的传输速率时的中继增益其中，所述使得所述最小的信干噪比最大的继增益β2为所述最大化传输速率低的源节点的传输速率时的中继增益所述中继增益β2的取值范围为当需要最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：F、调整中继增益β2，使得两源节点传输速率之和Rsum最大；G、根据调整后的中继增益β2，确定所述最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时的中继增益其中，所述使得两源节点传输速率之和Rsum最大的中继增益β2为最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时的中继增益所述中继增益β2的取值范围为...

【技术特征摘要】
1.一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法，其特征在于，
应用于位于第一源节点和第二源节点之间的中继节点，所述方法根据不同
设计目标控制中继节点的中继增益，包括：
确定最大化节点传输速率的需求；
当第一源节点为主节点，第二源节点为从节点，需要最大化第一源节
点的传输速率时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：
A、根据所述第一源节点与所述中继节点之间的信道信息、所述第二
源节点与所述中继节点之间的信道信息以及三个节点处的剩余自干扰信
道信息，获得使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中
继增益B、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增
益确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益其中，所述使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的
中继增益的取值范围为所述为中继节点处的剩余自
干扰信道信息的平方的倒数；
当第一源节点的传输速率与第二源节点的传输速率不等，需要最大化
传输速率低的源节点的传输速率时，按如下步骤控制所述中继节点的中继
增益：
C、获得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比和所述第二源节
点处接收到的信号的信干噪比中最小的信干噪比；
D、调整中继增益β2，使得所述最小的信干噪比最大；
E、根据调整后的中继增益β2，确定所述最大化传输速率低的源节点
的传输速率时的中继增益其中，所述使得所述最小的信干噪比最大的继增益β2为所述最大化
传输速率低的源节点的传输速率时的中继增益所述中继增益β2的
取值范围为当需要最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时，按如下步
骤控制所述中继节点的中继增益：
F、调整中继增益β2，使得两源节点传输速率之和Rsum最大；
G、根据调整后的中继增益β2，确定所述最大化第一源节点和第二源
节点的传输速率之和时的中继增益其中，所述使得两源节点传输速率之和Rsum最大的中继增益β2为最大
化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时的中继增益所述中继
增益β2的取值范围为2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B，包括：
B01、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继
增益获得对应的第一中继传输功率；
B02、比较所述第一中继传输功率与所述中继节点的最大发射功率；
B03、当所述第一中继传输功率不高于所述中继节点的最大发射功率
时，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益等于当所述第一中继传输功率大于所述中继节点的最大发射功率时，确定所述
最大化第一源节点的传输速率时的中继增益等于最大发射功率时的
中继增益3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一源节点Sm处接收到的信号的信干噪比为：
Γ(m)=γm‾R·ρmR(γmR+γm‾R+1)ρmRρRRρR/β2-ρRR+ρmR+ρRβ2,]]>其中，γmR=Δ|hm|2Pmσn2,]]>γm‾R=Δ|hm‾|2Pm‾σn2,]]>ρmR=Δ|hm|2|h~m|2Pm+σn2,]]>ρRR=Δ|h~R|2σn2,]]>ρR=Δ1σn2,]]>hm和分别为
所述第一源节点Sm与所述中继节点R之间的信道信息和第二源节点与所述
中继节点R之间的信道信息，Pm和分别为所述第一源节点Sm的发射功率和

\t所述第二源节点的发射功率，为所述中继节点R处的剩余自干扰信道信
息，为所述第一源节点Sm和所述中继节点R处的高斯噪声的方差；
对所述第一源节点Sm处接收到的信号的信干噪比的分母求导，获得所
述使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益
其中β^MIR2=ρRρRR+(γmR+γm‾R+1)ρmRρRR;]]>所述最大发射功率时的中继增益为：其
中，PR为中继节点的最大发射功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B，包括：
B11、比较所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继
增益和最大发射功率时的中继增益B12、当不高于时，确定所述最大化第一源节点的传输速率
时的中继增益等于当大于时，确定所述最大化第一源
节点的传输速率时的中继增益等于5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B，包括：
B21、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继
增益确定剩余自干扰信道信息的阈值，所述阈值为
γmR+γm‾R+1ρRmρR·1PR;]]>B22、比较中继节点处的剩余自干扰信道信息与阈值；
B22、当不低于预设阈值，确定所述最大化第一源节点的传输速率
时的中继增益等于当小于预设阈值，确定所述最大化第一
源节点的传输速率时的中继增益等于6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D，包括：
D1、获得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比与中继增益β2的第一关系曲线和所述第二源节点处接收到的信号的信干噪比与中继增
益β2的第二关系曲线；
D2、当所述第一关系曲线与所述第二关系曲线完全重叠或没有交点
或交点在两个最大值的左侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，李娜，彭木根，王文博，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11