[发明专利]全双工双向译码转发中继的最优功率分配和中继部署方法

权利要求书

1.一种全双工双向译码转发中继的最优功率分配和中继部署方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立双向全双工中继通信系统；

步骤2：终端节点向中继节点发送状态信息，所述状态信息包括发射功率信息、自干扰信息；

步骤3：中继节点接收到终端节点的状态信息后，选择最优功率分配方案发送信号；

步骤4：根据最优功率优化方案选择中继节点的部署位置；

所述步骤1包括：建立工作在全双工模式的终端节点A和终端节点B，以及工作在全双工模式的双向中继节点R；所述双向中继节点R位于终端节点A和终端节点B之间，且使得双向中继节点R的发射总功率保持不变；

所述步骤2包括：双向中继节点R接收来自终端节点A和终端节点B的发射功率信息、自干扰信息；所述步骤3包括：

步骤3.1：假设终端节点A、终端节点B与双向中继节点R之间的信道为瑞利信道，且高斯白噪声单边带功率谱密度为N的条件下，所述双向中继节点R收集所有信道内的统计参数；

步骤3.2：双向中继节点R根据收集的统计参数求解中间参数值X₁和X₂的大小，其中：

且

t₁＝k₁P₁+N₀，

t₂＝k₂P₂+N₀，

t₃＝k₃P₃+N₀；

式中：P₁表示终端节点A的发射功率，P₂表示终端节点B的发射功率，P₃表示双向中继节点R的发射总功率，r₁表示信道前向链路A->R->B的最小传输速率，r₂表示信道后向链路为B->R->A的最小传输速率，k₁表示终端节点A的自干扰消除能力大小，N₀表示噪声方差，其中k₂表示终端节点B的自干扰消除能力大小，k₃表示双向中继节点R的自干扰消除能力大小；

步骤3.3：双向中继节点R根据中间参数X₁和X₂的大小关系，选择最优功率分配方案：若X₁≥X₂，则基站功率分配参数ρ为分配区间(X₂，X₁)内的任意值，进入步骤3.5；若X₁<X₂，则进入步骤3.4；

步骤3.4：求解基站功率分配参数ρ的取值范围，计算方程如下：

P₃R₃t₃ρ²+(P₂R₁t₂-P₃R₃t₃-P₁R₂t₁)ρ+P₁R₂t₁＝0，

且

当所述方程无解时，则：

式中：Ω₁表示终端节点A与双向中继节点R之间的信道方差，Ω₂表示终端节点B与双向中继节点R之间的信道方差；

当所述方程有解时，且解为ρ₁和ρ₂，假设ρ₁<ρ₂；当ρ₁<X₁、ρ₂>X₂时，或者ρ₁>X₁、ρ₂<X₂时，则：

其中，e为自然底数；

步骤3.5：双向中继节点R按照最优功率分配转发信号，即发送至终端节点A的信号功率为ρ*P₃，发送至终端节点B的信号功率为(1-ρ)*P₃；

所述步骤4包括：根据基站功率分配参数ρ的取值选择双向中继节点R的部署位置；假设已知：ρ∈(min{X₁,X₂},max{X₁,X₂})，

若X₁>X₂，则双向中继节点最优化部署后，归一化A->R->B链路的总路程为1，此时A->R的距离占A->R->B链路距离的比例d为：

若X₁<X₂，则要根据方程：P₃R₃t₃ρ²+(P₂R₁t₂-P₃R₃t₃-P₁R₂t₁)ρ+P₁R₂t₁＝0是否有解分成两种情况；

当方程无解时，双向中继节点最优化部署后，归一化A->R->B链路的总路程为1，此时A->R的距离占A->R->B链路距离的比例d为：

当方程有解时，且解为ρ₁和ρ₂，假设ρ₁<ρ₂；当ρ₁<X₁、ρ₂>X₂时，或者ρ₁>X₁、ρ₂<X₂时，双向中继节点最优化部署后，归一化A->R->B链路的总路程为1，此时A->R的距离占A->R->B链路距离的比例d为：