一种基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法，包括：构建包括源节点S、目的节点D和n个备选中继节点的系统模型；计算所有链路的预测信道增益，链路包括S‑Ri链路和Ri‑D链路；将S‑Ri链路和Ri‑D链路中预测信道增益较小的链路的预测信道增益作为备选中继节点i的最终信道增益；若目标中继节点为一个，将所有备选中继节点中最终信道增益最大的备选中继节点作为目标中继节点；若目标中继节点为L个，将所有备选中继节点的最终信道增益由大到小的顺序中前L个最终信道增益对应的备选中继节点作为目标中继节点。本发明专利技术同时考虑源节点与中继节点之间、中继节点与目的节点之间都存在信道状态信息过时的情况，有效提高系统表现性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线协作通信领域，尤其涉及一种基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法。
技术介绍
协作分集是无线通信中对抗多径衰落的有效方法，在协作通信中，通过引入中继节点协助源节点与目的节点进行通信，并从中选择最佳中继节点(1或N个)用于信息传输，不仅可以提高信息传输可靠性，而且可以减少系统功率损耗。过时信道状态信息存在于实际的通信系统中，会严重恶化协作通信系统的性能。已有的中继选择与功率分配方法一般建立在过时信道状态信息(OCSI，Outdated Channel Status Information)基础上，往往只考虑源节点S到中继节点R之间链路或者中继节点R到目的节点D之间链路，实际上S-R与R-D两条链路信道状态信息都存在过时的问题。本专利技术希望提出一种同时考虑S-R与R-D两条链路都存在过时信道状态信息的情况下的最佳中继选择与功率分配方法。
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，提供一种基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法，包括如下步骤：步骤S1，构建系统模型，所述系统模型包括一个源节点S、一个目的节点D和n个备选中继节点；步骤S2，计算所有备选中继节点对应的链路的预测信道增益，其中，对于备选中继节点i，其对应的链路包括源节点S到备选中继节点i的链路S-Ri链路以及备选中继节点i到目的节点D的链路Ri-D链路，其中，i＝1,2，…，n；步骤S3，对于备选中继节点i，将其对应的S-Ri链路和Ri-D链路中预测信道增益较小的链路的预测信道增益作为备选中继节点i的最终信道增益；步骤S4，若选取的目标中继节点为一个，则将所有备选中继节点中最终信道增益最大的备选中继节点作为所述目标中继节点；若选取的目标中继节点为L个，则将所有备选中继节点的最终信道增益由大到小的顺序中前L个最终信道增益对应的备选中继节点作为所述目标中继节点，其中，1＜L≤n。本专利技术的有益效果是：本专利技术同时考虑了源节点S与中继节点R之间以及中继节点R与目的节点D之间都存在信道状态信息过时的情况，有效克服了过时CSI对系统性能的影响，具有科学意义和应用价值；本专利技术方法依据Bayesian估计准则的最小均方误差估计在数据转发时的S-R及R-D链路信噪比，预测信噪比高，性能好且实现简单；本专利技术利用估计信噪比进行中继选择和功率分配，可在有效减少资源损耗的同时降低系统中断概率，操作简单、计算量少、精度较高。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步地，步骤S2中，对于备选中继节点i，其对应的链路中S-Ri链路的预测信道增益的计算公式为： W sr i = ρ 1 2 | h sr i | 2 / N 0 + ( 1 - ρ 1 2 ) E ( | h sr i | 2 ) / N 0 ; ]]>其中,表示备选中继节点i对应的S-Ri链路的预测信道增益，ρ1表示S-Ri链路的信道相关系数，N0表示噪声功率谱密度，表示S-Ri链路在数据转发时的信道系数，其中表示S-Ri链路的噪声系数，且满足表示S-Ri链路在中继选择时的信道系数，表示的均方值；表示S-Ri链路的信道方差，表示S与Ri之间的距离，λ表示载波波长，d0表示预设参考距离，α表示路径损耗系数；Ri-D链路的预测信道增益的计算公式为： W r i d = ρ 2 2 | h r i d | 2 / N 0 + ( 1 - ρ 2 2 ) E ( | h r i d | 2 ) / N 0 ; ]]>其中，表示备选中继节点i对应的Ri-D链路的预测信道增益，ρ2表示Ri-D链路的信道相关系数，表示Ri-D链路在数据转发时的信道系数，其中表示Ri-D链路的噪声系数，且满足表示Ri-D链路在中继选择时的信道系数，表示的均方值，表示Ri-D链路的信道方差；表示Ri与D之间的距离。进一步地，所述基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法，还包括步骤S5，对源节点和目标中继节点进行功率分配。进一步地，步骤S5中，若选取的目标中继节点为一个，则分配给源节点S的功率为： P S = W r i * d W sr i * + W r i 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，构建系统模型，所述系统模型包括一个源节点S、一个目的节点D和n个备选中继节点；步骤S2，计算所有备选中继节点对应的链路的预测信道增益，其中，对于备选中继节点i，其对应的链路包括源节点S到备选中继节点i的链路S‑Ri链路以及备选中继节点i到目的节点D的链路Ri‑D链路，其中，i＝1,2，…，n；步骤S3，对于备选中继节点i，将其对应的S‑Ri链路和Ri‑D链路中预测信道增益较小的链路的预测信道增益作为备选中继节点i的最终信道增益；步骤S4，若选取的目标中继节点为一个，则将所有备选中继节点中最终信道增益最大的备选中继节点作为所述目标中继节点；若选取的目标中继节点为L个，则将所有备选中继节点的最终信道增益由大到小的顺序中前L个最终信道增益对应的备选中继节点作为所述目标中继节点，其中，1＜L≤n。

【技术特征摘要】
1.一种基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，构建系统模型，所述系统模型包括一个源节点S、一个目的节点D和n个备选中继节点；步骤S2，计算所有备选中继节点对应的链路的预测信道增益，其中，对于备选中继节点i，其对应的链路包括源节点S到备选中继节点i的链路S-Ri链路以及备选中继节点i到目的节点D的链路Ri-D链路，其中，i＝1,2，…，n；步骤S3，对于备选中继节点i，将其对应的S-Ri链路和Ri-D链路中预测信道增益较小的链路的预测信道增益作为备选中继节点i的最终信道增益；步骤S4，若选取的目标中继节点为一个，则将所有备选中继节点中最终信道增益最大的备选中继节点作为所述目标中继节点；若选取的目标中继节点为L个，则将所有备选中继节点的最终信道增益由大到小的顺序中前L个最终信道增益对应的备选中继节点作为所述目标中继节点，其中，1＜L≤n。2.根据权利要求1所述的基于过时信道状态信息的中继选择及功率分配方法，其特征在于，步骤S2中，对于备选中继节点i，其对应的链路中S-Ri链路的预测信道增益的计算公式为： W sr i = ρ 1 2 | h sr i | 2 / N 0 + ( 1 - ρ 1 2 ) E ( | h sr i | 2 ) / N 0 ; ]]>其中,表示备选中继节点i对应的S-Ri链路的预测信道增益，ρ1表示S-Ri链路的信道相关系数，N0表示噪声功率谱密度，表示S-Ri链路在数据转发时的信道系数，其中表示S-Ri链路的噪声系数，且满足表示S-Ri链路在中继选择时的信道系数，表示的均方值；表示S-Ri链路的信道方差，表示S与Ri之间的距离，λ表示载波波长，d0表示预设参考距离，α表示路径损耗系数；Ri-D链路的预测信道增益的计算公式为： W r i d = ρ 2 2 | h r i d | 2 / N 0 + ( 1 - ρ 2 2 ) E ( | h r i d | 2 ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁娇，肖琨，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45