[发明专利]基于有限反馈的OFDM-AF系统联合资源分配方法

权利要求书

1.一种基于有限反馈的OFDM-AF系统联合资源分配方法，其特征在于，所述中继系统是一种单天线通信系统，该系统包括一个信源S，一个放大-转发中继R，一个信宿D；所述方法步骤包括：

步骤1：联合资源分配策略码本的设计：码本中的每个码字为一种独立、完善的功率分配和子载波匹配方案，通过整数限制连续化以及拉格朗日对偶分解，对原混合整数规划问题进行求解，并以此构造Lloyd算法的中心准则；

步骤2：信宿D根据估计获知的所有信道矩阵，通过将信道状态估计值与资源分配码本进行匹配，在当前最优的资源分配码本中遍历搜索选择最优码字，即最优的功率分配和子载波匹配方案，记录该码字下标；

步骤3：信宿D将最优码字下标进行广播，具有相同码本副本的信源S及中继节点R同时进行接收；

步骤4：信源S依据步骤1所提示的最优的功率分配和子载波匹配方案，进行调制信号序列的发送；

步骤5：中继R对步骤2所接收到的信号进行放大处理，然后向信宿D转发；

步骤6：信宿D通过对两个时隙内收到的信号进行最大比合并（MRC），来试图还原原发送信号，同时将这一传输过程中信道状态信息对应的最优码字下标进行反馈处理。

2.根据权利要求1所述的基于有限反馈的OFDM-AF系统联合资源分配方法，其特征在于：信宿D作为中枢节点，在对信道状态进行估计并与码本中码字匹配后，将下标反馈给中继R和信源S，从而决定前向传输的资源分配因子。

3.根据权利要求1或2所述的基于有限反馈的OFDM-AF系统联合资源分配方法，其特征在于，码本设计与码字更新过程，具体表示为：

步骤1：随机产生大量前向信道矩阵h=(h_SD,h_SR,h_RD)做为训练序列构成信道的样本空间H={h_{l},l=1，...,M}，其中，hSD=(hSD1,...,hSDN),]]>hSR=(hSR1,...,hSRN),]]>hRD=(hRD1,...,hRDN)]]>分别指某一传输周期内S-D，S-R及R-D的信道状态，N为该OFDM系统的子载波数；

步骤2：基于信道矩阵样本空间随机产生初始化的码本，即码字集合其中j为迭代次数此时取j=0，B为码本规模，取决于系统反馈比特数k，二者关系为k=log₂B，为码字，其中分别指信源S在第m个子载波信道上以及中继R在第n个子载波信道上的发送功率，t_m,n∈{0,1}为子载波匹配因子，当其取值为1时，子载波m与n匹配，否则，二者不进行匹配；

步骤3：根据既定的码本把信道矩阵空间划分为B个互不重合的子信道空间k=1，...,B，且有

Qkj={h=h(hSD,hSR,hRD)|(R(ckj|h))≥(R(clj|h)),∀l∈{1,2,...,B}},]]>

其中R(c|h)定义为对应于基于信道样本空间H={h_l,l=1,...,M}中的任一给定信道状况h以及最优码字c的系统端到端总速率，它通过下式求得：

R=Σm=1NΣn=1N12tm,nlog2(1+PSmγSDm+PSmPRnγSRmγRDnPSmγSRm+PRnγRDn),]]>

其中，分别指相应子载波链路上的标准化信道增益，且有：

γS,Dm=|hSDm|2/σk2,]]>γS,Rm=|hSRm|2/σr2]]>以及γR,Dn=|hRDn|2/σk2;]]>

步骤4：通过对码本中的每个码字进行更新来实现码本的更新，对应于新码本的第k个码字更新为：

ckj+1=argmaxc∈TEh∈Qk(R(c|h)),k=1,2,...,B;]]>

这一步通过以下的计算来实现：

argmaxc∈TEh∈Qk(R(c|h))=argmaxc∈TEh∈Qk(Σm=1NΣn=1Ntm,n12log2(1+Pm,nγm,n));]]>

步骤5：定义错误距离函数为失真函数：

并以此计算新码本的总体失真度；

步骤6：观察算法是否收敛，及如果停止迭代，输出最优码本码字，否则跳转至步骤2直至算法收敛，其中ε为一预设的极小的数字。