[发明专利]一种冲击噪声环境下的中继协作网络优化方法

说明书

技术领域

本发明属于接收无线传输信号的无线通信技术范畴，具体地说，是一种在冲击噪声环境下对中继节点转发权值进行优化的方法。

背景技术

4G已经是目前人类社会通信技术发展的最高阶段，但无线通信信道的不确定性以及频谱资源的稀缺性仍然束缚移动通信的发展。虽然相比3G数据传输速度有了一个数量级别的提升，但是通信系统的容量限制依旧是4G的瓶颈。当一个服务区内的用户越多，4G的传输速度就越慢，这使得4G的优势大大折扣。多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术成为发展下一移动通信的核心技术，该技术是通过在发射端和接收端布置多个天线实现分集增益和复用增益，进而提高通信系统的频谱效率和移动通信的信道容量。MIMO技术在发射数据信息时，占用同一频段，不会增加信号带宽，也不会增加发射功率。所以可以在不增加频谱资源和天线发射功率的条件下，提高通信系统的容量。但受移动设备的体积和功耗的限制，在设备终端上安装多条天线显然是不可能的。有学者提出了把中继协作技术结合MIMO技术应用于通信系统。在中继协作通信中，设备终端在完成自己数据传送的同时，为其他的终端提供一条传输路径，使他们也完成数据的接收和再传送。凭借各个终端的相互独立信道，中继协作技术构成了虚拟的MIMO系统，获得了MIMO的空间分集增益，提高了频谱利用率。由此使得MIMO技术在实际移动通信系统中的应用得以实现。

通信环境突变会造成实际环境中的噪声表现出一定的冲击性，这时的噪声模型并不服从高斯分布。这类非高斯性的噪声，相比高斯噪声在概率密度分布上表现出更厚重的代数拖尾的特征。因此，建立合理的非高斯性的环境噪声模型，对实际通信环境中的信号处理算法研究有重要的理论和应用意义。

发明内容

本发明目的是弥补现有算法的不足，提出了一种冲击噪声下的中继协作网络优化方法，基于冲击噪声中具有代表性的拉普拉斯分布数学模型，针对单天线的单发单收多中继通信网络给出了一种冲击噪声环境下中继节点转发权值矩阵的优化方法。这种方法比传统的高斯噪声环境中的算法对冲击性噪声具有更好的稳健性，能够在冲击噪声背景下获取更小的误码率。

本发明的解决方案是：首先根据冲击噪声分布模型和中继协作网络信号模型，基于最大似然准则获得代价函数。然后对该代价函数利用最陡梯度下降法对中继节点转发权值矩阵进行优化。最后利用迫零均衡技术，完成对均衡系数的优化。

本发明是一种冲击噪声环境下的中继协作网络优化方法，该方法的具体步骤为：

步骤1：根据冲击噪声分布模型和中继协作网络信号模型得到接收端接收到中继端发送的信号为：

其中s为发送信号，r＝(r₁，…，r_N)^T表示N个中继节点接收到的信号矢量，r_i(i＝1，2，…N)表示第i个中继节点接收到的信号，h_r＝(h_r1，…，h_rN)^T表示发射端到N个线中继节点的信道系数矢量，h_ri(i＝1，2，…N)为第一跳中第i个中继节点的信道系数，表示为N个线中继节点到接收端的信道系数矢量，h_ti(i＝1，2，…，N)表示第i个中继节点到接收端的信道系数，n_r＝(n_r1，…，n_rN)^T，n_ri(i＝1，2，…，N)为发射端到第i个中继节点的信道噪声，n_t为中继节点到接收端的信道噪声，F＝diag(f₁，…，f_N)为波束形成矩阵，f_i(i＝1，2，…，N)为第i个中继节点放大系数；

步骤2：采用分布优化的方法和最大似然方法得到波束形成矩阵F的实部似然函数和虚部似然函数

步骤2-1：由步骤1，对接收端的噪声项拆分为噪声虚部和噪声实部，即：

n＝n_R+jn_I