一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法及系统。所述方法及系统首先建立空时协作系统模型，并分析所述空时协作系统模型中端到端的信噪比关系，根据所述端到端的信噪比确定子载波的功率分配因子；根据所述功率分配因子分配所述空时协作系统模型中每个子载波的发送功率，从而能够获得更优的系统中断性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法及系统
本专利技术涉及协作通信
，特别涉及一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法及系统。
技术介绍
协作分集是无线网络中克服衰落、扩大服务覆盖面、提高系统容量的一项重要技术。协作系统中单天线的终端节点按照一定的方式彼此共享各自的天线，形成虚拟的多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)传输和接收阵列，从而获得较高的分集增益。在合作系统中，典型的协作方式有是放大转发(Amplify-and-forward，AF)和解码转发(Decode-and-forward，DF)。AF更容易实现，但是它在放大有用信号的同时还会放大噪声。DF协作方案中中继接收来自源节点的数据，解码，再编码，最后再传输，消除了接收到的信号中所掺杂的噪声。迄今为止的实验已经证明，在低信噪比的条件下，AF协议的性能要优于DF协议，但是当信噪比较高时，DF协议的性能要优于AF协议。网络编码技术在提高资源效率和网络吞吐量方面有很大的潜力。在协作中继技术中应用网络编码的思想，在不需要额外频率资源和发射功率的情况下可以提高协作分集系统的有效性和可靠性，空时编码发射分集技术在很多文献中都有被提出，但其仅仅适用于平坦衰落信道，但在频率选择性信道条件下，空时码的码元周期小于多径衰落的时延扩展，会导致严重的码间干扰，系统中断性能不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法及系统，通过将正交频分复用技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)与空时编码技术(space-timecoding，STC)相结合，提出一种总发射功率一定的基于瞬时信道状态信息的功率分配方案，以获得更优的系统中断性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法，所述功率分配方法包括如下步骤：建立空时协作系统模型；所述空时协作系统模型包括源节点、中继节点和目的节点；根据所述空时协作系统模型获得端到端的信噪比；所述端到端的信噪比包括直传信噪比和协作信噪比；根据所述端到端的信噪比确定子载波的功率分配因子；根据所述功率分配因子分配所述空时协作系统模型中每个子载波的发送功率。可选的，所述建立空时协作系统模型，具体包括：建立所述空时协作系统模型；所述空时协作系统模型包括源节点、中继节点和目的节点；所述空时协作系统模型中的每个节点均配有单天线，节点间采用半双工的方式进行通信；所述源节点和所述目的节点均采用N位的OFDM调制进行传输；其中源节点到中继节点的频域信道为HSR＝{HSR(1),HSR(2),...,HSR(N)}；其中HSR(i),i＝1,2...N表示源节点到中继节点的第i个子信道；其中中继节点到目的节点的频域信道为HRD＝{HRD(1),HRD(2),...,HRD(N)}；其中HRD(i),i＝1,2...N表示中继节点到目的节点的第i个子信道；其中源节点到目的节点的频域信道为HSD＝{HSD(1),HSD(2),...,HSD(N)}；其中HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道。可选的，所述根据所述空时协作系统模型获得端到端的信噪比，具体包括：根据公式γdirect＝2βdirect,iγ|HSD(i)|2确定所述直传信噪比；其中γdirect表示直传信噪比，βdirect,i为直传时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；γ为总信噪比；HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道；根据公式确定所述协作信噪比；其中γco表示协作信噪比；βco,i为协作时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；α为源节点的功率分配因子；HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道；是中继节点发送的第i个子载波的功率分配因子；HRD(i),i＝1,2...N表示中继节点到目的节点的第i个子信道。可选的，所述根据所述端到端的信噪比确定子载波的功率分配因子，具体包括：根据公式确定直传时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；根据公式确定协作时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；根据公式确定中继节点发送的第i个子载波的功率分配因子。可选的，所述根据所述功率分配因子分配所述空时协作系统模型中每个子载波的发送功率，具体包括：根据功率分配因子βdirect,i分配直传时源节点发送的第i个子载波的功率；根据功率分配因子βco,i分配协作时源节点发送的第i个子载波的功率；根据功率分配因子分配中继节点发送的第i个子载波的功率。本专利技术还提供了一种基于瞬时信道状态信息的功率分配系统，所述功率分配系统包括：系统模型建立模块，用于建立空时协作系统模型；所述空时协作系统模型包括源节点、中继节点和目的节点；信噪比获取模块，用于根据所述空时协作系统模型获得端到端的信噪比；所述端到端的信噪比包括直传信噪比和协作信噪比；功率分配因子确定模块，用于根据所述端到端的信噪比确定子载波的功率分配因子；功率分配模块，用于根据所述功率分配因子分配所述空时协作系统模型中每个子载波的发送功率。可选的，所述系统模型建立模块具体包括：系统模型建立单元，用于建立所述空时协作系统模型；所述空时协作系统模型包括源节点、中继节点和目的节点；所述空时协作系统模型中的每个节点均配有单天线，节点间采用半双工的方式进行通信；所述源节点和所述目的节点均采用N位的OFDM调制进行传输；其中源节点到中继节点的频域信道为HSR＝{HSR(1),HSR(2),...,HSR(N)}；其中HSR(i),i＝1,2...N表示源节点到中继节点的第i个子信道；其中中继节点到目的节点的频域信道为HRD＝{HRD(1),HRD(2),...,HRD(N)}；其中HRD(i),i＝1,2...N表示中继节点到目的节点的第i个子信道；其中源节点到目的节点的频域信道为HSD＝{HSD(1),HSD(2),...,HSD(N)}；其中HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道。可选的，所述信噪比获取模块具体包括：直传信噪比确定单元，用于根据公式γdirect＝2βdirect,iγ|HSD(i)|2确定所述直传信噪比；其中γdirect表示直传信噪比，βdirect,i为直传时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；γ为总信噪比；HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道；协作信噪比确定单元，用于根据公式确定所述协作信噪比；其中γco表示协作信噪比；βco,i为协作时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；α为源节点的功率分配因子；HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道；是中继节点发送的第i个子载波的功率分配因子；HRD(i),i＝1,2...N表示中继节点到目的节点的第i个子信道。可选的，所述功率分配因子确定模块具体包括：直传功率分配因子确定单元，用于根据公式确定直传时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；协作功率分配因子确定单元，用于根据公式确定协作时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；中继节点功率分配因子确定单元，用于根据公式确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法，其特征在于，所述功率分配方法包括：建立空时协作系统模型；所述空时协作系统模型包括源节点、中继节点和目的节点；根据所述空时协作系统模型获得端到端的信噪比；所述端到端的信噪比包括直传信噪比和协作信噪比；根据所述端到端的信噪比确定子载波的功率分配因子；根据所述功率分配因子分配所述空时协作系统模型中每个子载波的发送功率。

【技术特征摘要】
1.一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法，其特征在于，所述功率分配方法包括：建立空时协作系统模型；所述空时协作系统模型包括源节点、中继节点和目的节点；根据所述空时协作系统模型获得端到端的信噪比；所述端到端的信噪比包括直传信噪比和协作信噪比；根据所述端到端的信噪比确定子载波的功率分配因子；根据所述功率分配因子分配所述空时协作系统模型中每个子载波的发送功率。2.根据权利要求1所述的功率分配方法，其特征在于，所述建立空时协作系统模型，具体包括：建立所述空时协作系统模型；所述空时协作系统模型包括源节点、中继节点和目的节点；所述空时协作系统模型中的每个节点均配有单天线，节点间采用半双工的方式进行通信；所述源节点和所述目的节点均采用N位的OFDM调制进行传输；其中源节点到中继节点的频域信道为HSR＝{HSR(1),HSR(2),...,HSR(N)}；其中HSR(i),i＝1,2...N表示源节点到中继节点的第i个子信道；其中中继节点到目的节点的频域信道为HRD＝{HRD(1),HRD(2),...,HRD(N)}；其中HRD(i),i＝1,2...N表示中继节点到目的节点的第i个子信道；其中源节点到目的节点的频域信道为HSD＝{HSD(1),HSD(2),...,HSD(N)}；其中HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道。3.根据权利要求2所述的功率分配方法，其特征在于，所述根据所述空时协作系统模型获得端到端的信噪比，具体包括：根据公式γdirect＝2βdirect,iγ|HSD(i)|2确定所述直传信噪比；其中γdirect表示直传信噪比，βdirect,i为直传时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；γ为总信噪比；HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道；根据公式确定所述协作信噪比；其中γco表示协作信噪比；βco,i为协作时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；α为源节点功率分配因子；HSD(i),i＝1,2...N表示源节点到目的节点的第i个子信道；是中继节点发送的第i个子载波的功率分配因子；HRD(i),i＝1,2...N表示中继节点到目的节点的第i个子信道。4.根据权利要求3所述的功率分配方法，其特征在于，所述根据所述端到端的信噪比确定子载波的功率分配因子，具体包括：根据公式确定直传时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；根据公式确定协作时源节点发送的第i个子载波的功率分配因子；根据公式确定中继节点发送的第i个子载波的功率分配因子。5.根据权利要求4所述的功率分配方法，其特征在于，所述根据所述功率分配因子分配所述空时协作系统模型中每个子载波的发送功率，具体包括：根据功率分配因子βdirect,i分配直传时源节点发送的第i个子载波的功率；根据功率分配因子βco,i分配协作时源节点发送的第i个子载波的功率；根据功率分配因子分配中继节点发送的第i个子载波的功率。6.一种基于瞬时信道状态信息的功率分配系统，其特征在于，所述功率分配系统包括：系统模型建立模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：季彦呈，董丹凤，胡晶晶，章国安，朱晓军，曹娟，段玮，金丽，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32