[發(fā)明專利]基于有限反饋的OFDM-AF系統(tǒng)聯(lián)合資源分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210170446.X
• 申請(qǐng)日: 2012-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102739383A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永;陳文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L5/00
• 分類號(hào): H04L5/00;H04W72/04
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

1.一種基于有限反饋的OFDM-AF系統(tǒng)聯(lián)合資源分配方法，其特征在于，所述中繼系統(tǒng)是一種單天線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)信源S，一個(gè)放大-轉(zhuǎn)發(fā)中繼R，一個(gè)信宿D(zhuǎn)；所述方法步驟包括：

步驟1：聯(lián)合資源分配策略碼本的設(shè)計(jì)：碼本中的每個(gè)碼字為一種獨(dú)立、完善的功率分配和子載波匹配方案，通過(guò)整數(shù)限制連續(xù)化以及拉格朗日對(duì)偶分解，對(duì)原混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行求解，并以此構(gòu)造Lloyd算法的中心準(zhǔn)則；

步驟2：信宿D(zhuǎn)根據(jù)估計(jì)獲知的所有信道矩陣，通過(guò)將信道狀態(tài)估計(jì)值與資源分配碼本進(jìn)行匹配，在當(dāng)前最優(yōu)的資源分配碼本中遍歷搜索選擇最優(yōu)碼字，即最優(yōu)的功率分配和子載波匹配方案，記錄該碼字下標(biāo)；

步驟3：信宿D(zhuǎn)將最優(yōu)碼字下標(biāo)進(jìn)行廣播，具有相同碼本副本的信源S及中繼節(jié)點(diǎn)R同時(shí)進(jìn)行接收；

步驟4：信源S依據(jù)步驟1所提示的最優(yōu)的功率分配和子載波匹配方案，進(jìn)行調(diào)制信號(hào)序列的發(fā)送；

步驟5：中繼R對(duì)步驟2所接收到的信號(hào)進(jìn)行放大處理，然后向信宿D(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；

步驟6：信宿D(zhuǎn)通過(guò)對(duì)兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)收到的信號(hào)進(jìn)行最大比合并（MRC），來(lái)試圖還原原發(fā)送信號(hào)，同時(shí)將這一傳輸過(guò)程中信道狀態(tài)信息對(duì)應(yīng)的最優(yōu)碼字下標(biāo)進(jìn)行反饋處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有限反饋的OFDM-AF系統(tǒng)聯(lián)合資源分配方法，其特征在于：信宿D(zhuǎn)作為中樞節(jié)點(diǎn)，在對(duì)信道狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)并與碼本中碼字匹配后，將下標(biāo)反饋給中繼R和信源S，從而決定前向傳輸?shù)馁Y源分配因子。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于有限反饋的OFDM-AF系統(tǒng)聯(lián)合資源分配方法，其特征在于，碼本設(shè)計(jì)與碼字更新過(guò)程，具體表示為：

步驟1：隨機(jī)產(chǎn)生大量前向信道矩陣h=(h_SD,h_SR,h_RD)做為訓(xùn)練序列構(gòu)成信道的樣本空間H={h_{l},l=1，...,M}，其中，hSD=(hSD1,...,hSDN),]]>hSR=(hSR1,...,hSRN),]]>hRD=(hRD1,...,hRDN)]]>分別指某一傳輸周期內(nèi)S-D，S-R及R-D的信道狀態(tài)，N為該OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)；

步驟2：基于信道矩陣樣本空間隨機(jī)產(chǎn)生初始化的碼本，即碼字集合其中j為迭代次數(shù)此時(shí)取j=0，B為碼本規(guī)模，取決于系統(tǒng)反饋比特?cái)?shù)k，二者關(guān)系為k=log₂B，為碼字，其中分別指信源S在第m個(gè)子載波信道上以及中繼R在第n個(gè)子載波信道上的發(fā)送功率，t_m,n∈{0,1}為子載波匹配因子，當(dāng)其取值為1時(shí)，子載波m與n匹配，否則，二者不進(jìn)行匹配；

步驟3：根據(jù)既定的碼本把信道矩陣空間劃分為B個(gè)互不重合的子信道空間k=1，...,B，且有

Qkj={h=h(hSD,hSR,hRD)|(R(ckj|h))≥(R(clj|h)),∀l∈{1,2,...,B}},]]>

其中R(c|h)定義為對(duì)應(yīng)于基于信道樣本空間H={h_l,l=1,...,M}中的任一給定信道狀況h以及最優(yōu)碼字c的系統(tǒng)端到端總速率，它通過(guò)下式求得：

R=Σm=1NΣn=1N12tm,nlog2(1+PSmγSDm+PSmPRnγSRmγRDnPSmγSRm+PRnγRDn),]]>

其中，分別指相應(yīng)子載波鏈路上的標(biāo)準(zhǔn)化信道增益，且有：

γS,Dm=|hSDm|2/σk2,]]>γS,Rm=|hSRm|2/σr2]]>以及γR,Dn=|hRDn|2/σk2;]]>

步驟4：通過(guò)對(duì)碼本中的每個(gè)碼字進(jìn)行更新來(lái)實(shí)現(xiàn)碼本的更新，對(duì)應(yīng)于新碼本的第k個(gè)碼字更新為：

ckj+1=argmaxc∈TEh∈Qk(R(c|h)),k=1,2,...,B;]]>

這一步通過(guò)以下的計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)：

argmaxc∈TEh∈Qk(R(c|h))=argmaxc∈TEh∈Qk(Σm=1NΣn=1Ntm,n12log2(1+Pm,nγm,n));]]>

步驟5：定義錯(cuò)誤距離函數(shù)為失真函數(shù)：

并以此計(jì)算新碼本的總體失真度；

步驟6：觀察算法是否收斂，及如果停止迭代，輸出最優(yōu)碼本碼字，否則跳轉(zhuǎn)至步驟2直至算法收斂，其中ε為一預(yù)設(shè)的極小的數(shù)字。