[發明專利]聯合中繼選擇與功率分配的系統及方法

有效

• 申請號: 201110115815.0
• 申請日: 2011-05-05
• 公開（公告）號: CN102223644A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 馮志勇;張平;陳翼翼;陳鑫;王勛;謝鋒林
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W52/30;H04W52/46;H04B17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別涉及一種聯合中繼選擇與功率分配的系統及方法。

背景技術

隨著各種無線通信新技術的不斷出現以及各種無線業務的興起，以及新一代寬帶無線網絡的大量出現(如LTE-A和WiMAX)，頻譜資源的短缺的問題日益嚴重。目前無線電頻譜是采取固定方式分配給不同的網絡(即為授權頻段)，由國家統籌規劃管理。大量測量結果表明，這種固定頻譜授權分配使用的方式導致某些頻段承載的業務量很大，出現嚴重的擁塞現象；與此相對的是，有些頻段的頻譜使用效率極低，造成了頻譜資源的嚴重浪費。認知無線電的提出被認為是解決這一問題最完美的技術方案。由此衍生的認知無線網絡已被視為未來網絡的主流發展方向。

然而，由于認知網絡僅僅是對頻譜利用效率的提高，對于小區邊緣用戶服務質量改善則無能為力。高頻段無線信道的衰落特性使得這部分用戶的信號質量得不到保證，為了保證傳輸速率，基站不得不縮小其覆蓋范圍或增大其發射功率，這樣便大大提高了通信系統的建設成本。無線中繼便為在不增加基站數目或發射功率的前提下，低成本地擴大了基站的覆蓋范圍，從而確保了邊緣用戶的服務質量。同時無線中繼技術也在其他方面發揮著作用，協同通信便是一種應用。

單純地應用認知無線電技術，僅僅考慮對無線電資源的高效利用，并沒有考慮用戶服務質量的提升；而單純地應用無線中繼技術，雖然能提高用戶的服務質量，卻面臨著頻譜資源日益缺乏的困境。因而，認知無線電技術、無線中繼技術的聯合運用，在認知環境中考慮中繼傳輸問題，對推動無線通信系統的發展具有重大意義。

認知無線電技術能提高系統的頻譜利用率，而無線中繼技術能提高系統的傳輸能力，二者的融合將會使未來無線移動通信系統的性能得到極大地提升。在這樣一種場景下，應該首要解決的一個基本問題即是如何選擇一條包含多個中繼節點的最佳路由。

在現有網絡中，無線中繼技術的研究和應用都已經比較深入，但大多數中繼應用場景僅僅考慮了單跳中繼，即源節點到目的節點的路由上僅存在一個中繼，對于多跳中繼的研究則比較少。

在認知網絡中，現有的無線中繼應用側重于協同感知，而忽視了在認知網絡中主用戶的出現對數據中繼傳輸時鏈路連通性的影響等問題，使得在認知環境下中繼傳輸技術的研究不夠成熟。

因此，本發明提出一種在認知環境下多跳中繼的中繼選擇和功率分配的方法?；谙到y的頻譜感知結果、信道衰落和鏈路連通性，選擇出一條包含多個中繼節點的最優多跳中繼鏈路，并給各個中繼節點分配合適的發送功率，從而能夠在系統總發射功率不超過某一閾值的情況下實現系統吞吐量最大化的目標。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有技術的缺點，本發明為了解決現有技術中不存在認知無線電、無線中繼聯合運用的問題，提出了一種聯合中繼選擇與功率分配的系統及方法，通過選擇出最優多跳中繼鏈路，并給各個中繼節點分配合適的發送功率，從而在系統總發射功率不超過某一閾值的情況下實現系統吞吐量最大化的目標。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種聯合中繼選擇與功率分配的系統，所述系統包括：

通過通信鏈路進行交互的至少一個認知基站11和至少一個認知終端12；所述認知基站11包括認知數據庫111、鏈路連通概率計算單元112、發送功率范圍計算單元113、以及資源分配決策單元114；所述認知終端12包括頻譜檢測單元121、信道測量單元122、參數配置單元123以及中繼解碼轉發處理單元124；其中，

認知數據庫111，用于存儲本小區內所有認知終端上報的頻譜檢測結果和信道測量結果，并連接至鏈路連通概率計算單元112和發送功率范圍計算單元113，為其提供分析計算的數值依據；

鏈路連通概率計算單元112，根據所述認知數據庫111中各個認知終端上報的所述頻譜檢測結果，計算出各段鏈路的連通概率，并連接至資源分配決策單元114，為其提供決策的依據；

發射功率范圍計算單元113，根據所述認知數據庫111中各個認知終端上報的所述信道測量結果，計算出各個終端發送功率的上下限，并連接至資源分配決策單元114，為其提供決策的依據；

資源分配決策單元114，根據所述鏈路連通概率計算單元112和所述發送功率范圍計算單元113提供的依據，結合總發送功率限制，依據動態規劃算法以及最短路徑算法進行中繼選擇和功率分配的分配決策；

頻譜檢測單元121，用于檢測本認知終端所在處主用戶的頻譜占用狀況；

信道測量單元122，用于測量本認知終端與其他中繼簇里的認知終端之間的鏈路信道質量；