一種ofdm多中繼網(wǎng)絡(luò)中功率分配和子載波配對聯(lián)合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種OFDM多中繼網(wǎng)絡(luò)中功率分配和子載波配對聯(lián)合方法，在該中繼網(wǎng)絡(luò)中，一個子載波對可以分配給源節(jié)點和多個中繼節(jié)點，以此來為系統(tǒng)提供空間分集。然后本發(fā)明在系統(tǒng)總功率受限的條件下提出一個子載波配對和功率分配聯(lián)合算法來最大化端到端系統(tǒng)容量。通過定義等效信道增益和使用本發(fā)明提出的新的、基于柯西-施瓦茲不等式的功率分配方法，該最優(yōu)化問題模型被簡化為典型的二維分配問題并通過匈牙利算法求解。本發(fā)明提出的聯(lián)合資源分配算法在系統(tǒng)容量性能上優(yōu)于傳統(tǒng)的、有空間分集或無空間分集的資源分配方法。
【專利說明】—種OFDM多中繼網(wǎng)絡(luò)中功率分配和子載波配對聯(lián)合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種OFDM多中繼網(wǎng)絡(luò)中功率分配和子載波配對聯(lián)合方法，屬于無線通信的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)能夠有效抵抗無線通信中多徑衰落帶來的影響，但是由于受設(shè)備尺寸、造價和硬件性能等條件限制，難以應(yīng)用在實際的無線通信終端中。協(xié)作通信技術(shù)通過利用單天線移動終端之間的相互協(xié)作，共享彼此的天線，形成一個虛擬MMO系統(tǒng)，從而獲得空間分集。未來的無線通信系統(tǒng)需要提供更多高速率的多媒體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，協(xié)作通信的目的就是充分利用網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點資源來幫助有通信需求的節(jié)點進(jìn)行高速、可靠的無線通信。
[0003]協(xié)作通信技術(shù)得以發(fā)展主要有兩方面的因素:網(wǎng)絡(luò)中空閑資源的存在和協(xié)作通信所能提供的增益。
[0004]1.網(wǎng)絡(luò)中空閑資源的存在
[0005]以移動通信系統(tǒng)為例來說明無線網(wǎng)絡(luò)中空余資源的存在。某一時間段內(nèi)移動通信系統(tǒng)中可能僅有部分移動終端有通信需求，因而網(wǎng)絡(luò)中較多的移動終端處于空閑狀態(tài)。但是傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)將所有移動終端看成是互不通信的個體，從而使這部分空閑硬件資源被浪費(fèi)掉；另一方面，移動通信系統(tǒng)中的移動終端往往具有差異性，如具有不同的計算處理能力以及不同的通信能力等。若將這些移動終端看成是一個可以相互或部分相互通信的整體，則差異性的存在可使不同的移動終端在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)不同的角色，從而有利于整個通信系統(tǒng)性能的提高。因此，如何利用空閑資源來幫助有通信需求的移動終端進(jìn)行有效通信便成為一個值得深入研究的課題。
[0006]2.協(xié)作通信增益
[0007]無線通信中，由于受帶寬、傳輸功率的限制，加上無線信道的多徑衰落，很難達(dá)到理想的傳輸速率和通信質(zhì)量。為了解決無線信道容量的瓶頸問題，人們給出了 MMO技術(shù)。該技術(shù)通過在發(fā)射端和接收端放置多根天線，形成多個獨(dú)立的發(fā)/收信道，從而達(dá)到利用空間分集來提高無線信道傳輸能力的目的，但是由于受設(shè)備尺寸、造價和硬件性能等條件限制，無線終端不一定支持多天線安裝。而協(xié)作通信技術(shù)能夠利用無線信道的廣播特性，允許單天線終端設(shè)備在多用戶環(huán)境中通過一定規(guī)則共享其他用戶的天線，形成虛擬天線陣列，使得同一信息能夠通過不同的獨(dú)立無線信道到達(dá)接收端。研究表明，協(xié)作通信可以提供全部的空間分集增益效果，即η個參與協(xié)作通信的節(jié)點所提供的空間分集增益等同于信源節(jié)點具有η個獨(dú)立的發(fā)射天線所提供的空間分集增益。
[0008]3.0FDM多中繼網(wǎng)絡(luò)
[0009]OFDM中繼系統(tǒng)中，一個子載波對通常只被分配給一個中繼，并且源節(jié)點在中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信息的同時通常保持靜默狀態(tài)。隨著終端處理能力的不斷提高，一個子載波對分配給多個中繼成為可能。源節(jié)點和中繼一同發(fā)送信號并且多個中繼可以同時轉(zhuǎn)發(fā)同一個子載波對能夠為系統(tǒng)帶來空間分集，并大大提高系統(tǒng)容量，因而需要一種新的OFDM中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法來實現(xiàn)上述改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題:本發(fā)明針對傳統(tǒng)OFDM多中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法的計算復(fù)雜度高、資源利用不充分的不足，提供一種性能優(yōu)越、復(fù)雜度低的OFDM多中繼網(wǎng)絡(luò)中功率分配和子載波配對聯(lián)合方法。
[0011]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種OFDM多中繼網(wǎng)絡(luò)中功率分配和子載波配對聯(lián)合方法，包括如下步驟:
[0012]I)獲取瞬時信道信息:目的節(jié)點通過訓(xùn)練序列獲得各信道的瞬時信道信息，其中包括源節(jié)點S到目的節(jié)點D的信道在第i個子載波上的瞬時信道增益，S到中繼節(jié)點Rk的信道在第i個子載波上的瞬時信道增益~&，以及中繼節(jié)點Rk到目的節(jié)點D的信道在第j個子載波上的瞬時信道增益，各個中繼節(jié)點通過訓(xùn)練序列獲取各自前向和后向信
道的瞬時信道增益^^以及Κ?-、，目的節(jié)點獲取系統(tǒng)中加性高斯白噪聲的功率凡，并初始化對偶變量μ ；
[0013]2)計算子載波對SP(i，j)的等效信道增益
【權(quán)利要求】
1.一種OFDM多中繼網(wǎng)絡(luò)中功率分配和子載波配對聯(lián)合方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: . 1)獲取瞬時信道信息:目的節(jié)點通過訓(xùn)練序列獲得各信道的瞬時信道信息，其中包括源節(jié)點S到目的節(jié)點D的信道在第i個子載波上的瞬時信道增益，S到中繼節(jié)點Rk的信道在第i個子載波上的瞬時信道增益，以及中繼節(jié)點Rk到目的節(jié)點D的信道在第j個子載波上的瞬時信道增益各個中繼節(jié)點通過訓(xùn)練序列獲取各自前向和后向信道的瞬時信道增益^“以及d，目的節(jié)點獲取系統(tǒng)中加性高斯白噪聲的功率Ntl，并初始化對偶變量μ ;.2 )計算子載波對S P ( i，j )的等效信道增益
【文檔編號】H04L5/00GK104010371SQ201410191623
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】朱琦, 周志康 申請人:南京郵電大學(xué)