[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

说明书

本发明提供了一种基于信道统计特性的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，包括如下步骤：建立双向全双工中继通信系统；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；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；根据最优功率优化方案选择中继节点的部署位置。本发明中根据中继节点的部署机制，中继节点的功率分配机制有效降低了系统的中断概率，解决了全双工系统当中，中断概率过高的问题，提升了系统的稳定度，从而提升了终端节点的服务质量。

技术领域

本发明涉及中继通信，具体地，涉及基于信道统计特性的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。

背景技术

中继通信属于协作通信的范畴，是指在两个终端节点由于强衰落，强阴影作用或者远距离的情况下无法直接进行通信时，采用一个中继节点辅助通信的一种通信方式。具体为：用户A首先将信息发送给中继节点，中继节点采用某种转发协议完成信息的处理之后，再转发给用户B。中继通信可以带来一系列的好处，除了上面所说的扩大通信的覆盖范围，还可提供分集增益，提高系统稳定度，降低系统中断概率等等优点。中继节点采用的转发协议一般包括解码转发，放大转发，压缩转发，降噪转发等等转发协议。本专利中采用的是解码转发(DF)，即中继节点接收到了用户A发射的信号之后，译码获得准确信息，然后再将信息编码封装之后转发给B节点。传统的中继通信系统普遍都是工作在单向半双工状态，即收发必须分不同时段或频段，然而这种半双工状态却导致了频谱效率的低下，在频谱资源日益紧缺的情况下，这个问题日益凸显。几种解决方案被提了出来，包括双向中继和全双工中继节点通信。双向中继通信，即中继节点同时接收来自A，B节点的信号，处理之后再同时转发给A，B节点。这种方案在A，B节点需要进行信息交互时，显得极为有效。全双工中继节点，即中继节点在接收A的信息的同时转发上一个时隙接收到的信息给B节点，这种方案特别适合单向通信的系统。然而，在现在的通信系统当中信息的交互是必不可少的，双向中继虽然能够提高频谱效率，但是由于采用半双工频谱效率低下的本性，频谱利用率仍然有待提高。全双工模式虽然可以显著提高系统的频谱利用率，但是由于全双工是同时同频工作的，一个不可避免的问题就是自干扰的影响，即从本节点发射端到本节点接收端的强干扰问题。随着国内外的学者对全双工系统中的自干扰消除技术的研究，从数字域，模拟域，或从天线选择角度，信号处理角度等等，多种技术已经能够显著降低自干扰，从而使全双工能够被应用到蜂窝网络，中继网络，无线认知网络等等。

因此本专利将全双工模式应用到双向中继系统当中，中继节点和终端节点均工作于全双工状态，大幅度提高了频谱利用率，显著缓解了频谱资源压力。

双向全双工中继系统当中，中继节点和用户节点均工作在全双工状态，虽然增加自身功率能够提高接收端的信号强度，但是全双工模式下，虽然自干扰可以被有效消除，但是残留自干扰会大大降低接收端的信噪比，影响该设备同时接收到的对端信号的信噪比，降低系统速率，拉升系统的中断概率，严重影响系统的稳定度，如何能够降低系统的中断概率是当务之急。因此需要考虑合适的功率控制，即保证发送信号到达接收端时有足够的信号质量，又要避免过大的发射功率导致自身接收信号质量过大地被干扰。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供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。

为了解决这些问题，可以通过功率控制和中继站的部署，本发明提出了基于信道统计特征的，最优化功率控制与最优化中继节点的部署机制，来最大程度的降低系统的中断概率，改善系统的稳定度，又不需要随时获得信道的瞬时信息，避免了获得信道损失信息所需要的额外过多的系统开销，也避免了信道瞬时信息变化太快导致的难以很好地跟踪信道变化的问题。

根据本发明提供的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，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；