一种解码转发双向中继系统中的功率分配方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种解码转发双向中继系统中的功率分配方法。
技术介绍
双向中继系统通过在基站与用户或者用户与用户之间设置中继站，有效地扩展网络的覆盖范围，提供空间分集，并降低系统的能量损耗。与单向中继系统相比，双向中继系统可以提高将近一倍的频谱效率，但该系统也存在用户之间干扰严重的问题。据现有文献报道，已经有很多方法可以消除用户之间的干扰，比如脏纸解码和一些干扰协调技术。但这些方法具有较高的算法复杂度，在实际系统中不利于实施。与此同时，大规模天线技术因为其出色的干扰抑制能力得到业界的广泛关注。因此，在中继端部署大规模天线是一种非常有潜力并且简单易行的干扰协调方法。部署大规模天线的双向中继系统信道渐近正交，天线阵列的分辨率提升，可以显著地提高系统的频谱效率。但随着爆炸式的移动数据流量的增长，对双向中继系统的频谱效率提出了更高的要求。现有文献中提高双向中继系统的频谱效率的方法，主要有：(1)优化波束成型器，控制基站端波束的发射方向；(2)在中继端进行天线选择，用最佳信道传输数据或者进行用户调度，调度信道条件好的用户传输数据；(3)利用信道瞬时状态信息，实时地调整用户和中继的发送功率。对现有方法进行分析后，专利技术人发现：文献中所提到的方法或是过于复杂，可行性方面有所欠缺，或是适用范围狭窄，具有一定的局限性。方法(1)需要获得全部信道信息，进行最优波束成型器的求解，相对比较复杂，不易实现；方法(2)中天线选择或用户调度需要引入中继和用户之间通信与协调，增加了不必要的开销；方法(3)中需要实时的检测信道变化，在信道变化较快的高移动系统中无法实施。...
【技术保护点】
一种解码转发双向中继系统中的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：1)N对用户TA,i和TB,i在每个信道的相干时间τc内同时发送互相正交的长度为τp的导频序列到中继TR，其中1≤i≤N；所述中继TR配备M根天线；2)中继TR收到N对用户TA,i和TB,i发送的导频序列后，根据导频序列信息使用MMSE线性估计，得到信道状态信息；3)根据信道状态信息计算用户TA,i和TB,i向中继TR发送数据的第一阶段频谱效率以及中继TR向用户TA,i和TB,i转发数据的第二阶段频谱效率，然后计算总频谱效率；4)将总频谱效率转换为建立功率优化问题；引入功率控制算法进行求解优化问题，得到使总频谱效率R达到最大的功率分配参数和所述pA,i为用户TA,i的发射功率，pB,i为用户TB,i的发射功率，pr为中继TR的发射功率；5)解码转发双向中继系统利用最优的功率分配参数和进行数据传输。
【技术特征摘要】
1.一种解码转发双向中继系统中的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：1)N对用户TA,i和TB,i在每个信道的相干时间τc内同时发送互相正交的长度为τp的导频序列到中继TR，其中1≤i≤N；所述中继TR配备M根天线；2)中继TR收到N对用户TA,i和TB,i发送的导频序列后，根据导频序列信息使用MMSE线性估计，得到信道状态信息；3)根据信道状态信息计算用户TA,i和TB,i向中继TR发送数据的第一阶段频谱效率以及中继TR向用户TA,i和TB,i转发数据的第二阶段频谱效率，然后计算总频谱效率；4)将总频谱效率转换为建立功率优化问题；引入功率控制算法进行求解优化问题，得到使总频谱效率R达到最大的功率分配参数和所述pA,i为用户TA,i的发射功率，pB,i为用户TB,i的发射功率，pr为中继TR的发射功率；5)解码转发双向中继系统利用最优的功率分配参数和进行数据传输。2.根据权利要求1所述的解码转发双向中继系统中的功率分配方法，其特征在于，所述步骤2)中的信道状态信息包括用户TA,i与中继TR，用户TB,i与中继TR的信道状态信息，具体为： g A R , i = g ^ A R , i + e A R , i g R B , i = g ^ R B , i + e R B , i , ]]>其中，gAR,i和gRB,i分别表示用户TA,i、TB,i与中继TR之间的信道向量，和分别表示用户TA,i、TB,i与中继TR之间的估计信道向量，eAR,i和eRB,i为信道的估计误差向量。3.根据权利要求2所述的解码转发双向中继系统中的功率分配方法，其特征在于，所述估计信道向量和中的每个元素分别满足均值为0，方差为和的复高斯分布；所述信道的估计误差向量eAR,i和eRB,i中的每个元素分布满足均值为0，方差为和的复高斯分布；其中βAR,i为用户TA,i与中继TR的大尺度衰落因子，βRB,i为用户TB,i与中继TR的大尺度衰落因子，pp为导频序列的发射功率。4.根据权利要求3所述的解码转发双向中继系统中的功率分配方法，其特征在于，所述步骤3)中计算总频谱效率的方法为取第一阶段频谱效率和第二阶段频谱效率的最小值，计算公式如下： R = Σ i = 1 N R i = τ c - τ p 2 τ c Σ i = 1 N m i n ( R 1 , i , R 2 , i ) , ]]>式中，R1,i＝log2(1+γ1,i)，R2,i＝min(RAR,i,RRB,i)+min(RBR,i,RRA,i)，RAR,i＝log2(1+γAR,i)，RRB,i＝log2(1+γRB,i)，RBR,i＝log2(1+γBR,i)，RRA,i＝log2(1+γRA,i)；其中， γ B R , i = b i p B , i Σ j = 1 N ( c i , j p A , i + d i , j p B , i ) + 1 , γ R A , i = p r e ~ i p r + f ~ i ; ]]> a i = Mσ A R , i 4 + σ A R , i 2 σ R B , i 2 σ A R , i 2 + σ R B , i 2 , b i = Mσ R B , i 4 + σ A R , i 2 σ R B , i 2 σ A R , i 2 + σ R B , i 2 , c i , j = σ ~ A R , i 2 , j = i β A R , j , j ≠ i , ]]> d i , j = σ ~ R B , i 2 , j = i β R B , j , j ≠ i , e i = β A R , i Mσ A R , i 4 Σ j = 1 N ( σ A R , j 2 + σ R B , j 2 ) , f i = 1 Mσ A R , i 4 Σ j = 1 N ( σ A R , j 2 + σ R B , j 2 ) , ]]> e ~ i = β R B , i Mσ R B , i 4 Σ j = 1 N ( σ A R , j 2 + σ R B , j 2 ) , f ~ i = 1 Mσ R B , i 4 Σ j = 1 N ( σ A R , j 2 + σ R B , j 2 ) . ]]>5.根据权利要求4所述的解码转发双向中继系统中的功率分配方法，其特征在于，所述步骤4)中建立功率优化问题为：maximize R s . t . Σ i = 1 N ( p A , i + p B , i ) + p r ≤ P ]]>pA,i≥0,pB,i≥0,i＝1,...,Npr≥0其中，P为解码转发双向中继系统的总功率约束。6.根据权利要求5所述的解码转发双向中继系统中的功率分配方法，其特征在于，所述建立功率优化问题等价变换为： min i m i z e Π i = 1 N ( 1 + γ i ) - 1 ]]> s . t . γ i ≤ a i p A , i + b i p B , i Σ j = 1 N ( c i , j p A , i + d i , j p B , i ) + 1 , i = 1 , ... , N ]]>γi≤γA,i+γB,i+γA,iγB,i,i＝1,...,N γ A , i ≤ a i p A , i Σ j = 1 N ( c i , j p A , i + d i , j ...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟财军，孔垂丽，张朝阳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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