[發(fā)明專利]針對(duì)總功率受限的雙跳全雙工DF中繼系統(tǒng)最優(yōu)功率分配方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410360142.9
• 申請(qǐng)日: 2014-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN104093210A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓帥;陳雷;孟維曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W72/08
• 分類號(hào): H04W72/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

1.針對(duì)總功率受限的雙跳全雙工DF中繼最優(yōu)功率分配方法，所述雙跳全雙工DF中繼系統(tǒng)由源節(jié)點(diǎn)R₀，中繼節(jié)點(diǎn)R₁以及目的節(jié)點(diǎn)R₂組成，信號(hào)傳播的信道為瑞利衰落信道，假設(shè)p_i為節(jié)點(diǎn)R_i(i＝0,1)的發(fā)射信號(hào)的功率，即源節(jié)點(diǎn)R₀的發(fā)射功率是p₀，中繼節(jié)點(diǎn)R₁的發(fā)射功率是p₁，當(dāng)不考慮自由空間傳播損耗時(shí)，節(jié)點(diǎn)R_j(j＝1,2)的接收到的來自節(jié)點(diǎn)R_i(i＝0,1)的經(jīng)過衰落信道后信號(hào)的平均信噪比為：

γ‾i,j=Ωi,jpiN0---(1)]]>

其中Ω_i,j為信道衰落系數(shù)的模值的均方值，N₀為噪聲功率；

其特征在于：所述方法的實(shí)現(xiàn)過程為：

步驟一、求解端到端的中斷概率P_o(γ_th)：

當(dāng)給定接收信噪比門限γ_th時(shí)，雙跳全雙工DF中繼系統(tǒng)的端到端的中斷概率P_o(γ_th)為：

Po(γth)=1-γ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(2)]]>

步驟二、當(dāng)節(jié)點(diǎn)總的發(fā)射功率受限為p_Total時(shí)，雙跳全雙工DF中繼最優(yōu)功率分配策略等價(jià)為非線性最優(yōu)化問題：

min1-γ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(3)]]>

約束條件:p₀+p₁＝p_Total

等價(jià)于：

maxγ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(4)]]>

約束條件:p₀+p₁＝p_Total

設(shè)則對(duì)目標(biāo)函數(shù)去自然對(duì)數(shù)運(yùn)算后，最優(yōu)化問題等價(jià)為：

max-(γthk0,1p0+γthk1,2p1)-lnM(p0,p1)---(5)]]>

約束條件:p₀+p₁＝p_Total

其中：

M(p0,p1)=1+AB+Ap1p0+Bp0p1A=k1,1γthk0,1,B=k0,2γthk1,2---(6)]]>

最終最優(yōu)功率分配問題轉(zhuǎn)化為公式(5)所示；

步驟三、進(jìn)行最優(yōu)功率分配，過程如下：

步驟1：設(shè)代價(jià)函數(shù)J(p₀,p₁,λ)，其中λ為中間參數(shù)；

J(p0,p1,λ)=-(γthk0,1p0+γthk1,2p1)-lnM(p0,p1)-λ(p0+p1-pTotal)---(7)]]>

步驟2：對(duì)代價(jià)函數(shù)J(p₀,p₁,λ)求梯度得，

▿J=∂J∂p0∂J∂p1∂J∂λ=γthk0,1p02-1M(p0,p1)(-Ap1p02+Bp1)+λγthk1,2p12-1M(p0,p1)(Ap0-Bp0p12)+λp0+p1-pTotal---(8)]]>

步驟3：令梯度得到方程組：

γthk0,1p02-1M(p0,p1)(-Ap1p02+Bp1)+λ=0γthk1,2p12-1M(p0,p1)(Ap0-Bp0p12)+λ=0p0+p1-pTotal=0---(9)]]>

步驟4：解方程組后得到：

p0=Φ(p0,p1)1+Φ(p0,p1)pTotal---(10)]]>

其中

Φ(p0,p1)=ApTotal+γthk0,1M(p0,p1)BpTotal+γthk1,2M(p0,p1)---(11)]]>

步驟5：設(shè)迭代精度門限值ε，利用等功率分配對(duì)源節(jié)點(diǎn)R₀的發(fā)射功率p₀和中繼節(jié)點(diǎn)R₁的發(fā)射功率p₁進(jìn)行初始化，即

步驟6：令中間變量等于p₀；

步驟7：將p₀和p₁帶入公式(10)中，求得新的p₀；

步驟8：p₁＝p_Total-p₀；

步驟9：判斷條件是否成立，如果不成立，則跳回步驟6；如果條件成立，則繼續(xù)步驟10；

步驟10：此時(shí)的和即為針對(duì)總功率受限的雙跳全雙工DF中繼最優(yōu)功率分配結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)總功率受限的雙跳全雙工DF中繼系統(tǒng)最優(yōu)功率分配方法，其特征在于：所述方法步驟5中所述迭代精度門限值ε的取值為小于或等于0.01。