[发明专利]编码协作通信中降低中断率的功率优化分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的功率分配方法，具体涉及一种编码协作通信中降低中断率的功率分配方法，用于编码协作通信系统。

背景技术

未来的无线通信系统需要更多的提供高速率的多媒体业务和数据业务，因此就需要采用新技术来提高信息传输速率。无线通信中的多径衰落是影响通信传输速率和可靠性的重要因素，如何解决多径效应带来的影响成为提高通信质量的关键。虽然多输入多输出MIMO技术能够使系统的性能得到提升，但是由于移动终端体积和成本的限制，在其上安装多个天线就变的非常困难，这就限制了MIMO技术的应用。因此人们提出了协作分集技术，即在多用户环境下，每个单天线用户在发送自己信息的同时也为自己的协作伙伴发送信息，这样就形成了虚拟多天线系统。由于协作分集技术具有提供空间分集克服多径衰落、在给定速率下改善上行链路容量并降低中断率的特点，目前已成为蜂窝网系统、Ad hoc网络和传感器网络等领域中的研究热点之一。Laneman等学者在“IEEE Trans.Information Theory，2004，50(12)：3062-3080”上发表文章“Cooperativediversity in wireless network：efficient protocols and outage behavior”分析了放大中继AF、解码中继DF和编码协作CC等方案。其中，AF方案和DF方案均属于重复编码类型的中继，因此其编码效率很低，不能获得较理想的编码增益。而CC方案首先将协作分集技术与信道编码技术相结合，可使系统能获得更高的编码增益，因此比AF方案和DF方案更具优越性。

2006年Hunter等学者在“IEEE Trans.on Wireless Communications2006，5(2)：283-289”上发表的论文“Diversity through Coded Cooperation”首先提出了CC方案：第一阶段，源节点首先对信息进行编码并将码字分割成两部分；然后将其中一部分码字以广播形式发送；第二阶段，中继节点对接收到的信息译码，若译码正确则重新编码，并将剩余码字部分发送。但该文献中并没有涉及功率分配问题的研究，所提出方案均采用平均功率分配的方法。

功率分配问题一直是通信技术中的研究热点。在协作通信领域已有很多学者分别从误码率和中断率角度出发，提出了不同的功率优化分配方法。Luo等在“IEEE TransWireless Communications，2007，6(3)：793-799”上发表文章“Decode-and-Forwardcooperative diversity with power allocation in wireless networks”针对多中继条件下DF方案，研究了发射端已知平均信道增益的条件下，通过最小化中断率进行功率优化分配的问题。随后，Li在“IEEE Trans.Wireless Communications，2007，6(3)：948-958”上的文章“Distributed adaptive power allocation for wireless relay networks”给出了AF方案和DF方案单中继最优功率分配系数和多中继次优功率分配系数的闭式解。但是目前还没有针对CC方案的功率分配方法提出，并且Hunter在“IEEE Trans.Information Theory，2006，52(2)：375-391”上的文献“Outage analysis ofcoded cooperation”给出的CC方案中断率表达式过于复杂，不适合进行功率分配。因此需要寻一种适合功率分配的简单中断率表示方式，并根据中断率最小法则进行功率分配。

发明内容

本发明的目的在于针对目前没有CC方案下功率分配方案的问题，提出了一种最小化系统中断率为目标的编码协作通信中降低中断率的功率优化分配方法，以降低系统的中断率，提高通信质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)目的节点在收到来自源节点和中继节点的信息后，分别估计源节点至中继节点和目的节点以及中继节点至目的节点的信道统计信息；

(2)目的节点以中断率最小为目标，根据估计的信道统计信息通过如下功率优化分配系数计算公式计算出功率优化分配系数α_op，即