[发明专利]一种端到端功率分配方法、装置、全双工中继系统及计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了一种端到端功率分配方法、装置和全双工中继系统，属于无线通信技术领域，所述方法包括：计算全双工中继系统的中断性能参数在不同自干扰消除条件下的端到端中断概率；将中继发射功率和总发射功率的比值设定为功率分配因子β；基于端到端中断概率与功率分配因子的关系，以功率分配因子为优化变量，构建系统端到端可靠性能对应的优化问题；利用梯度下降优化算法对优化问题迭代求解得到目标函数局部最优解，并结合解析分析方法验证目标函数局部最优解为目标函数全局最优解；基于目标函数全局最优解实施全双工中继系统的功率分配。本申请提供的功率分配方法能够降低全双工中继系统的端到端中断概率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种端到端功率分配方法、装置、全双工中继系统和计算机可读存储介质。

背景技术

协作中继技术能够有效提高无线通信系统的性能并扩展其覆盖范围，其中解码转发的中继方案可以消除累积误差，从而降低中继处的噪声和干扰的影响。传统的协作通信系统中，中继节点多采用半双工工作方式，即占用不同的时间或频率资源来实现对信号的接收和转发，但同时造成了频谱资源的浪费。相比于半双工传输方式，全双工实现了真正的同时同频传输，能够有效提升频谱利用率。

全双工中继系统可以提升通信效率，但由于中继节点同时接收和发送的同频信号会被自身接收天线接收，从而造成环路自干扰，降低通信质量，影响系统中断性能。尽管当前自干扰消除技术已经较为成熟，但仍无法做到完全消除自干扰，且中继节点处的自干扰大小与中继节点发射功率密切相关。进一步来说，对整个系统而言，若中继发射功率过小，则信宿无法成功解码接收到的信号，导致中继-信宿链路解码中断概率上升；相反，若中继发射功率过大，则环路自干扰增强影响中继解码性能，使得信源-中继链路中断概率上升。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种端到端功率分配方法、装置、全双工中继系统和计算机可读存储介质，其目的在于提供全双工中继系统中信源、信宿和中继节点的功率分配方法，以降低中继- 信宿链路和信源-中继链路中断概率，由此解决全双工中继系统中中断概率高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种端到端功率分配方法，应用于全双工中继系统，功率分配方法包括步骤S1至步骤S5。

S1：计算全双工中继系统的中断性能参数在不同自干扰消除条件下的端到端中断概率；

S2：利用信源发射功率和中继发射功率的制约关系设定功率分配因子β，功率分配因子为中继发射功率和总发射功率的比值；

其中，功率分配因子用于表示全双工中继系统中信源与中继节点之间的发射功率分配情况，总发射功率为信源发射功率和中继发射功率之和；

S3：基于端到端中断概率与功率分配因子的关系，以功率分配因子为优化变量，构建系统端到端可靠性能对应的优化问题；

S4：利用梯度下降优化算法对优化问题迭代求解，得到目标函数局部最优解，并结合解析分析方法验证目标函数局部最优解为目标函数全局最优解；

S5：基于目标函数全局最优解实施全双工中继系统的功率分配，目标函数全局最优解用于标识最小化端到端中断概率对应的最佳功率分配方案。

在其中一个实施例中，优化问题表示为：

其中，Op为端到端中断概率，P为总功率，P_S为信源发射功率，P_R为中继发射功率，β为功率分配因子。

在其中一个实施例中，当总功率P为定值时，优化问题表示为：其中，δ_r,d为中继-信宿信道系数的分布参数，δ_s,r为信源-中继信道系数的分布参数，R₀为目标速率，δ_SI为中继自干扰信道系数的分布参数。

在其中一个实施例中，步骤S1包括：