一种用于解码转发中继系统的功率分配机制技术方案

本发明专利技术提出了一种用于解码转发中继系统的功率分配机制。在解码转发中继系统中，包括i个发送端、i个接收端和一个中继R。发送端Si(i＝1，2，…)分别发送两部分信息，每一部分发送信息受到相应的发送功率的限制；中继R接收信息并且解码，然后向接收端Di(i＝1，2，…)转发信息，这部分信息受到中继R的发送功率的限制。本发明专利技术对解码转发中继系统中的每一部分信息的发送功率进行指数分配，使每一部分功率为总功率的指数函数，并对应一个功率指数分配因子，然后用该方法中的功率指数分配因子来表征解码转发中继系统的和速率和复用增益，从而能够简化对解码转发中继系统的分析。并且根据实际系统的特点，提高相应的功率指数分配因子则能提高系统的和速率或复用增益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，具体涉及了一种用于解码转发中继系统的功率分配机制。
技术介绍
无线通信系统通常是干扰受限的。近30多年来，干扰信道(interference channel, IC)的容量域的问题一直受到广泛关注，虽然在特定的干扰情况下，能确知相应信道的容量域，但是更广泛意义上的干扰信道的容量域仍然是未知的。在干扰信道中加入中继，可以提高接收端信号的质量与可靠性，此时，形成了中继干扰信道(interference channel with relay, ICR)。在中继系统中，中继通常有三种传输策略一种是放大转发 (amplify-and-forward, AF)，在这种策略下，中继对来自于发送端的信号进行放大，然后直接转发给接收端；一种是解码转发(decode-and-forward，DF)，在这种传输策略下，中继先将来自于发送端的信号进行译码，然后将译出的信号按照特定的形式重新编码并转发给接收端；还有一种是压缩转发(compress-and-forward，CF)，在这种策略下，中继将接收到的信号压缩后转发给接收端。在不同的中继系统中，中继根据信道的具体特性来选择相应的传输策略，从而提高信道利用率。当中继采用译码转发时，该通信系统形成解码转发中继系统。为了更好地了解解码转发中继系统的特性，目前的研究主要关注发送端的编码方式，中继的解码转发方式，以及信道中发送功率的分配的选择问题。解码转发中继系统的发送端主要的编码方式有脏纸编码或者Han-Kobayashi编码等。根据信道的具体条件，中继将选择最佳的解码转发方式， 来协助接收端对于信息的正确接收。中继解码转发系统的功率分配方式有多种，在现有的研究中大多运用线性方式对发送功率进行分配。在现有的研究成果中，当中继在强干扰条件下，在发送端采用速率分解和线性的功率分配方法，解码转发中继系统的信道容量域也是确知的。而如何利用更好的方法来确定更多类型的通信系统的容量，依然是值得研究与关注的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了更好地分析系统的特性，提出了一种解码转发中继系统的功率分配机制。在解码转发中继系统中，包括i个发送端、i个接收端和一个中继R。发送端5^1 = 1,2,…)分别发送两部分信息，每一部分发送信息受到相应的发送功率的限制； 中继R向接收端0^1 = 1，2，…)转发信息，这部分信息受到中继R的发送功率的限制。本专利技术对解码转发中继系统中的每一部分信息的发送功率进行指数分配，使每一部分功率为总功率的指数函数，并对应一个功率指数分配因子，然后用该方法中的功率指数分配因子来表征信道的复用增益，从而能够简化对解码转发中继系统的分析。与常用的线性功率分配机制相比，本专利技术的优势在于，将系统中的每一部分发送功率都能与功率指数分配因子对应，而功率指数分配因子不再像线性分配的系数一样只取正值，而是可以取零或负值。更显著的是，本专利技术中的功率指数分配因子在解码转发中继系统中能够直接表征系统的主要特性-如系统的和速率、复用增益等，并且根据实际系统的特点，提高相应的功率分配因子则能提高系统的和速率或复用增益。附图说明 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的具体实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提出的一种解码转发中继系统的功率分配机制流程图。图2是本专利技术应用实例-单边解码转发中继通信系统模型图。图3是本专利技术仿真中的功率指数因子与复用增益关系图。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为解码转发中继系统的功率分配机制流程图。在解码转发中继的系统中，发送端Si(i = 1,2,…)分别向接收端Di(i = 1,2,…)和中继R发送信号，中继采用解码转发的策略。当发送端Si的总发送功率均为P时，功率P分为两部分一部分作为发送端Si 直接发送给接收端Di的信号的功率PiiG = 1,2,···)；另一部分作为发送端Si发送给中继 R的信号的功率PiK(i = 1，2，…)。对发送端Si的两部分发送功率进行功率指数分配，可表示为 Pii=Pa (α,<1, / = 1,2，…) IPm=Pa' (ai}l <1, 1 = 1,2,-)⑴ pa + Pa' = P 由式(1)知，本专利技术采用的功率分配机制使得发送端Si的两部分发送功率Pii和 PiK分别是总发送功率P的指数函数，并且对应的功率指数分配因子为CIii和aiK，其中CIii 和α iK分别为小于1的实数。在解码转发中继系统中，对于中继R向接收端Di的发送功率 PEi(i = 1,2,…)进行功率指数分配，可表示为 Pm=P' (/ = 1,2,-)(2) 由式⑵知，本专利技术采用的功率分配机制使得中继R向接收端01的发送功率PKi是发送端Si的总发送功率P的指数函数，并且对应的功率指数分配因子为SySi为任意值的实数。本专利技术可利用功率指数分配因子α 、α⑶和δ i来分析各种解码转发中继系统的信道容量和复用增益。本专利技术的一个应用场景为单边解码转发中继通信系统，图2为单边解码转发中继通信系统模型。为使本专利技术的应用场景更为明晰，下面先对单边解码转发中继通信系统进行简要介绍。当只考虑一个接收端受到干扰影响时，对应的信道模型为单边干扰信道或称为Z 信道。虽然单边干扰信道与普遍意义下的干扰信道相比，存在较强的限制，但是单边干扰信道能够更显著地体现干扰受限系统对于干扰的处理方式——对干扰进行译码或者把干扰看作噪声。在单边干扰信道中加入中继，并且中继采用解码转发的策略时，便形成了单边解码转发中继通信系统。在图2所示的单边解码转发中继通信系统模型中，两个发送端分别向两个相应的接收端发送信息，中继协助信息的传输过程。同时，接收端D1受到来自发送端&的干扰，而接收端A不受干扰的影响；同时，中继接收来自发送端S1和&的信息，并向接收端D1转发信息，协助译码。在该模型中，需要应用本专利技术的功率分配机制的功率有三部分，发送端S1 的发送功率P1,发送端&的发送功率P2,以及中继的发送功率Ρκ。同时，图2中所标注的系统信道参数，ij = {11，21，22，1R，2R，R1}，被系统中的各个节点所确知。根据图2所示模型，本专利技术中对单边解码转发中继通信系统进行指数分配的步骤如下 步骤一发送端S1的发送功率P1分成两部分，一部分是发送端S1直接发送给接收端0工的信息的功率P11, —部分是发送端S1发送给中继的信息的功率Pik，即Pn+P1K = P1 ；同时发送端&的发送功率P2分成两部分，一部分是发送端&直接发送给接收端A的信息的功率P22，一部分是发送端&发送给中继的信息的功率P2k，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于解码转发中继系统的功率分配机制，其特征在于，包括：在解码转发中继系统中，发送端Ｓｉ（ｉ＝１，２，…）分别向接收端Ｄｉ（ｉ＝１，２，…）和中继Ｒ发送信号，中继采用解码转发的策略。对于发送端Ｓｉ和中继Ｒ的发送功率进行功率指数分配，使每一部分功率与一个功率指数分配因子相对应，然后利用功率指数分配因子来分析解码转发中继系统的和速率和复用增益，从而能够简化对解码转发中继系统的分析。并且根据实际系统的特点，提高相应的功率指数分配因子则能提高系统的和速率或复用增益。

【技术特征摘要】
1.一种用于解码转发中继系统的功率分配机制，其特征在于，包括在解码转发中继系统中，发送端Si (i = 1,2,…)分别向接收端Di (i = 1,2,…)和中继R发送信号，中继采用解码转发的策略。对于发送端Si和中继R的发送功率进行功率指数分配，使每一部分功率与一个功率指数分配因子相对应，然后利用功率指数分配因子来分析解码转发中继系统的和速率和复用增益，从而能够简化对解码转发中继系统的分析。 并且根据实际系统的特点，提高相应的功率指数分配因子则能提高系统的和速率或复用增2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在解码转发中继的系统中，当发送端Si的总发送功率均为P时，功率P分为两部分一部分作为发送端Si直接发送给接收端Di的信号的功率PiiG = 1,2,…)；另一部分作为发送端Si发送给中继R的信号的功率PiK(i = 1， 2，…)。对发送端Si的两部分发送功率进行功率指数分配，可表示为3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天魁，王巍，赵嵩，曾志民，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：11