一种基于多中继与系统容量的功率分配方法技术方案

一种基于多中继与系统容量的功率分配方法，包括以下两个阶段：第一个阶段是广播过程，源用户S以广播的形式向周围发送信息,所有的中继节点和目的节点D都能够接收到源节点的信号；第二个阶段中,中继节点将接收到的来自源节点的信息以放大转发的方式发送到目的节点,最后用最大比合并的方法来处理第一个阶段、第二个阶段接收到的多路信号。所述方法提出一种基于系统容量的优化功率分配方案，测量各测点间的状态信息，计算源节点到中继节点、中继节点到目的节点的信噪比；计算容量并分析系统容量与信道强度的关系；在总发射功率一定的约束条件下，得到最优功率分配方案；将源节点和各中继节点以分配的功率参与直接传输或协同传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于多中继与系统容量的功率分配方法，属无线通信

技术介绍
协同通信技术作为一种虚拟的MIMO技术，通过虚拟天线阵列使得用户能够获得协同分集增益，协同无线通信能够在慢衰落的无线通信环境中提供显著的性能增益。功率分配技术一直是无线通信系统中对抗衰落和同频干扰的一项重要技术，合理的功率分配方案可以提高资源利用率，提升系统的容量和性能。在多中继协同通信方面，很多研究者在功率分配方面进行了一系列的改进，如有文献研究了多中继译码转发在Nakagami-m衰落信道中的性能，推导了译码转发系统中断概率的上限和下限；在LTE-A系统中,为了降低多个中继工作在同一频带和时隙中所带来的小区内干扰，也有提出了一种低复杂度的贪婪中继选择算法；对于多中继系统的中继选择方案。现有的关于协同通信功率分配的研究大多基于一个简单的系统模型，算法复杂度较高，且需要预知全部信道状态信息，本专利技术提出基于系统容量的功率分配方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于多中继和系统容量的功率分配方法。本专利技术的技术方案如下:一种基于多中继与系统容量的协同通信方法,包括以下两个阶段:第一个阶段是广播过程，源用户S以广播的形式向周围发送信息,所有的中继节点Ri和目的节点D都能够接收到源节点的信号；第二个阶段中,中继节点将接收到的来自源节点的信息以放大转发的方式发送到目的节点,最后用最大比合并的方法来处理第一个阶段、第二个阶段接收到的多路信号。所述方法提出一种基于系统容量的优化功率分配方案，测量各测点间的状态信息，计算源节点到中继节点、中继节点到目的节点的信噪比；计算容量并分析系统容量与信道强度的关系；在总发射功率一定的约束条件下，得到最优功率分配方案；将源节点和各中继节点以分配的功率参与直接传输或协同传输。所述方法第一个阶段中,各个中继节点和目的节点收到的信号分别为和ySD： y SR k = P 0 g k x + n sr k - - - ( 1 ) ]]> y S D = P s f x + n s d - - - ( 2 ) ]]>式(1)、式(2)中,x是源节点发送的信号,P0是源节点的发射功率,gk是源节点到各个中继节点间的信道增益,f是目的节点和源节点之间的信道增益，假设信道服从均值为零，源节点到各中继节点的信道符合方差为的高斯分布，目的节点到源节点的信道符合方差为σSD的高斯分布；是源节点和各中继节点间的加性高斯白噪声，nSD为源节点和目的节点间的加性高斯白噪声，它们服从均值为零，方差分别为和NSD的复高斯分布。所述方法第二个阶段中，目的节点接收到的信号可以表示为: y R k D = P k h k y sr k + n r k d = P 0 P k g k h k x + P k h k n sr k + n r k d - - - ( 3 ) ]]>式(3)中，hk为Rk到D(基站)之间的信道增益，为对应信道中的噪声，这里假设其为AWGN,Pk为第k个中继用户的发送功率。所述方法第二阶段，为了使信噪比最大，采用MRC合并，接收信号的表达式如下: y = λ s d y s d + Σ k = 1 K λr k dy r k d - - - ( 4 ) ]]>式(4)中，λsd和分别为MRC合并中直接传输支路和协同传输支路的系数，其具体表达式为: λ s d = P 0 f * N 0 - - - ( 5 ) ]]> λ r k d = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多中继与系统容量的功率分配方法，其特征在于，所述方法包括以下两个阶段：第一个阶段是广播过程，源用户S以广播的形式向周围发送信息,所有的中继节点Ri和目的节点D都能够接收到源节点的信号；第二个阶段中,中继节点将接收到的来自源节点的信息以放大转发的方式发送到目的节点,最后用最大比合并的方法来处理第一个阶段、第二个阶段接收到的多路信号。所述方法提出一种基于系统容量的优化功率分配方案，测量各测点间的状态信息，计算源节点到中继节点、中继节点到目的节点的信噪比；计算容量并分析系统容量与信道强度的关系；在总发射功率一定的约束条件下，得到最优功率分配方案；将源节点和各中继节点以分配的功率参与直接传输或协同传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于多中继与系统容量的功率分配方法，其特征在于，所述方法包括以下两个阶段：第一个阶段是广播过程，源用户S以广播的形式向周围发送信息,所有的中继节点Ri和目的节点D都能够接收到源节点的信号；第二个阶段中,中继节点将接收到的来自源节点的信息以放大转发的方式发送到目的节点,最后用最大比合并的方法来处理第一个阶段、第二个阶段接收到的多路信号。所述方法提出一种基于系统容量的优化功率分配方案，测量各测点间的状态信息，计算源节点到中继节点、中继节点到目的节点的信噪比；计算容量并分析系统容量与信道强度的关系；在总发射功率一定的约束条件下，得到最优功率分配方案；将源节点和各中继节点以分配的功率参与直接传输或协同传输。2.根据权利要求1所述一种基于多中继与系统容量的功率分配方法，其特征在于，所述第一个阶段，各个中继节点和目的节点收到的信号分别为和ySD： y SR k = P 0 g k x + n sr k - - - ( 1 ) ]]> y S D = P s f x + n s d - - - ( 2 ) ]]>式(1)、式(2)中,x是源节点发送的信号,P0是源节点的发射功率，gk是源节点到各个中继节点间的信道增益,f是目的节点和源节点之间的信道增益；假设信道服从均值为零，源节点到各中继节点的信道符合方差为的高斯分布，目的节点到源节点的信道符合方差为σSD的高斯分布；是源节点和各中继节点间的加性高斯白噪声，nSD为源节点和目的节点间的加性高斯白噪声，它们服从均值为零，方差分别为和NSD的复高斯分布。3.根据权利要求1所述一种基于多中继与系统容量的功率分配方法，其特征在于，所述第二个阶段，目的节点接收到的信号表示为: y R k D = P k h k y sr k + n r k d = P 0 P k g k h k x + P k h k n sr k + n r k d - - - ( 3 ) ]]>式(3)中，hk为Rk到D(基站)之间的信道增益，为对应信道中的噪声，这里假设其为AWGN,Pk为第k个中继用户的发送功率。4.根据权利要求1所述一种基于多中继与系统容量的功率分配方法，其特征在于，所述第二阶段，为了使信噪比最大，采用MRC合并，目的节点接收信号的表达式如下: y = λ s d y s d + Σ k = 1 K λr k dy r k d , - - - ( 4 ) ]]>式(4)中，λsd和分别为MRC合并中直接传输支路和协同传输支路的系数，其具体表达式为: λ s d = P 0 f * N 0 , - - - ( 5 ) ]]> λ r k d = P 0 P k g k * h k * N 0 ( 1 + P k | h k | 2 ) - - - ( 6 ) . ]]>5.根据权利要求1所述一种基于多中继与系统容量的功率分配方法，其特征在于，所述优化功率分配方案中,在第一个阶段，源节点到中继节点Ri的信噪比为: ρ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁青锋，邱翔，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36