[发明专利]基于吞吐量最大化的鲁棒功率分配方法

说明书

本发明公开了一种认知双向中继网络中基于吞吐量最大化的鲁棒功率分配方法，主要解决现有等功率分配方法下次用户系统吞吐量较低的问题。其技术方案包括：使用导频信号获取非理想信道状态信息；以最大化系统吞吐量为目标，得到两个次用户节点发射功率与中继节点发射功率之间的关系表达式；然后利用黄金分割法搜索得到中继节点发射功率初始值；根据干扰限制条件得到次用户网络所有节点的功率分配表达式；次用户网络所有节点按照分配的功率发送信号；最后重新获取并估计信道状态信息。本发明具有实现计算复杂度低，对信道适应性强，可获得最大系统吞吐量的优点，特别适合信道状态信息非理想的非对称信道认知双向中继系统。

技术领域

本发明属于无线电通信技术领域，特别涉及一种功率分配方法，可用于认知双向中继网络。

背景技术

在新一代移动通信系统中，人们对于通信业务的服务质量和数据传输速率的要求越来越高。高覆盖率、高速率、高服务质量、低成本、低功耗已经成为未来无线通信系统发展的新趋势。然而，本身有限的频谱资源却面临着低利用率的问题，这严重制约了无线通信技术的发展。认知无线电技术可以有效提高频谱利用率，缓解频谱资源的紧缺现状。同时，中继技术通过提高传输效率、抑制相邻小区间的干扰和扩大网络覆盖度，可以极大地提升网络的性能，尤其是在双向放大转发中继中采用模拟网络编码技术，不仅可以使信息交互在两个时隙内完成，而且可以成倍的提高网络吞吐量，并且适合远距离通信。Katti等学者在“Acm Sigcomm Computer Communication Review,2007,37(4):397-408”发表的论文“Embracing wireless interference:analog network coding”说明了采用模拟网络编码技术后网络吞吐量明显得到提升。

由于等功率分配并不是最好的功率分配方案，而合理的功率分配可以提升无线通信系统性能，因此功率分配问题已经是当下的研究重点和热点。现阶段很多学者已经从信息论角度如系统容量和端到端角度如误比特率对功率分配进行了广泛的研究。Q.Yuan等学者在“IEEE International Conference on CECNet，2011:4243-4246”发表的文章“Optimal transmission power allocation for two-way relay channel using analognetwork coding”针对采用模拟网络编码技术的对称业务双向中继系统，基于最大化系统和速率，给出了一种最优功率分配的闭式数学表达式，但是该文章中并没有涉及认知无线电场景。Ubaidulla等学者在“IEEE Wireless Communication Letters,2012,1(3):225-228”上发表的论文“Optimal relay selection and power allocation for cognitivetwo-way relaying networks”针对认知无线电场景，考虑了次用户网络对主用户的干扰，提出了一种使系统吞吐量最大化的功率分配方案，但是并未考虑系统中断性能。