[發(fā)明專利]DF中繼系統(tǒng)的最優(yōu)中繼選擇和功率分配方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110433641.2
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102545992A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俎云宵;賈越;李巍海;毛識博;侯賓;蔣于岸;陳自強;高婧;張勇;鄭建濤;李喆;鐘昕城;劉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/15
• 分類號: H04B7/15;H04B7/005;H04W72/04
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種DF中繼系統(tǒng)的最優(yōu)中繼選擇和功率分配方法。

背景技術(shù)

協(xié)作中繼技術(shù)是3GPP中深入討論的LTE-Advanced關(guān)鍵增強型技術(shù)之一，以其有效對抗信道衰落和提高系統(tǒng)傳輸性能的特性受到越來越多的關(guān)注，其基本思想是通過網(wǎng)絡(luò)中用戶間天線的共享建立一個虛擬的MIMO系統(tǒng)，進而獲得系統(tǒng)的分集增益。放大直傳(AF)和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)是當前熱點的兩個中繼協(xié)議，AF中繼將接收的信號放大后直接傳向目的節(jié)點，而DF中繼先對接收信號進行譯碼，如果譯碼成功，則再將其編碼并將其發(fā)送至目的節(jié)點。

功率分配和中繼選擇是進一步提高系統(tǒng)性能的兩個研究熱點。現(xiàn)有技術(shù)表明，在協(xié)作系統(tǒng)中只選擇一個最優(yōu)中繼的系統(tǒng)性能要優(yōu)于多個中繼都直接參與傳輸?shù)南到y(tǒng)性能。在一些現(xiàn)有技術(shù)中采用機會中繼的選擇策略對系統(tǒng)的中斷概率進行優(yōu)化，但其并未考慮源節(jié)點到目的節(jié)點的直傳鏈路可用的情況下的系統(tǒng)性能。還有一些現(xiàn)有技術(shù)對系統(tǒng)進行自適應(yīng)的功率分配從而提高系統(tǒng)的誤符號率和降低系統(tǒng)的中斷概率，但其同樣沒有考慮直傳鏈路，并且只考慮系統(tǒng)只有一個中繼的情況。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種DF中繼系統(tǒng)的最優(yōu)中繼選擇和功率分配方法，以使中繼系統(tǒng)達到最優(yōu)化系統(tǒng)總中斷概率。

(二)技術(shù)方案

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種DF中繼系統(tǒng)的最優(yōu)中繼選擇和功率分配方法，包括以下步驟：

S1：選擇具有最大等效信道增益的中繼節(jié)點作為最優(yōu)中繼節(jié)點；

S2：以源節(jié)點的傳輸功率與所述最優(yōu)中繼節(jié)點的傳輸功率的功率分配比例為變量，得到中繼系統(tǒng)的總中斷概率函數(shù)；

S3：通過遺傳算法求解所述功率分配比例，使中繼系統(tǒng)達到最優(yōu)化系統(tǒng)總中斷概率。

優(yōu)選地，步驟S2中所述總中斷概率函數(shù)表示為：

Pr{outage}＝Pr_s，d{outage}[Pr_s，r{outage}+Pr_r，d{outage}]

其中，Pr{outage}為中繼系統(tǒng)的總中斷概率，Pr_s，d{outage}為源節(jié)點到目的節(jié)點鏈路的中斷概率，Pr_s，r{outage}為源節(jié)點到中繼節(jié)點鏈路的中斷概率，Pr_r，d{outage}為當源節(jié)點到中繼節(jié)點的鏈路不中斷時中繼節(jié)點到目的節(jié)點鏈路的中斷概率。

優(yōu)選地，步驟S3通過遺傳算法求解功率分配比例的步驟具體包括：

S31：隨機產(chǎn)生初始化的個體，并設(shè)迭代次數(shù)為0，所述個體為功率分配比例值；

S32：計算個體對中繼系統(tǒng)的總中斷概率的適應(yīng)度；

S33：根據(jù)步驟S32計算的適應(yīng)度產(chǎn)生新的個體；

S34：檢查迭代次數(shù)是否到達設(shè)定的迭代次數(shù)最大值：

如果沒有到達，則將迭代次數(shù)加1后轉(zhuǎn)到步驟S32；

如果已經(jīng)到達，則遺傳算法停止并返回最優(yōu)的系統(tǒng)總中斷概率優(yōu)化結(jié)果。

優(yōu)選地，所述步驟S31還包括對隨機產(chǎn)生初始化的個體進行十進制編碼的步驟。

優(yōu)選地，所述步驟S31具體為：隨機產(chǎn)生N個二進制字符串的個體，其二進制字符串長度由預(yù)先設(shè)定的精度來確定，然后將產(chǎn)生的二進制個體轉(zhuǎn)化十進制。

優(yōu)選地，所述步驟S33具體包括以下步驟：

S331：根據(jù)選擇概率選擇具有高適應(yīng)度的個體作為父類，并丟棄適應(yīng)度低的個體；

S332：根據(jù)交叉概率，對步驟S331所選的父類進行交叉操作，從而產(chǎn)生新一代的個體；

S333：根據(jù)變異概率，對步驟S332產(chǎn)生的新個體進行變異操作。

(三)有益效果

本發(fā)明提出了兩跳多中繼譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)協(xié)作系統(tǒng)在總功率一定的情況下的基于遺傳算法的自適應(yīng)功率分配和最優(yōu)中繼選擇策略，其可以最小化系統(tǒng)的中斷概率；最優(yōu)功率分配策略大大的提高了系統(tǒng)的性能。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例DF中繼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例方法的步驟流程示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例方法步驟3的具體步驟流程圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例方法步驟33的具體步驟流程圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例自適應(yīng)功率分配系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)等功率分配系統(tǒng)的系統(tǒng)中斷性能對比曲線圖；