[發(fā)明專利]一種有界CSI下不可信中繼網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)功率分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610893300.6
• 申請(qǐng)日: 2016-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN107071886B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚如貴;徐菲;高巖;徐娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W52/24
• 分類號(hào): H04W52/24;H04W52/26;H04W52/34;H04W52/46
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種有界CSI下不可信中繼網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)功率分配方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟一，在一個(gè)兩跳半雙工中繼網(wǎng)絡(luò)中，在第一個(gè)時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)Alice向不可信的中繼節(jié)點(diǎn)R傳輸信息x_A，同時(shí)目的節(jié)點(diǎn)Bob向不可信的中繼節(jié)點(diǎn)R傳輸信息x_B，中繼節(jié)點(diǎn)R接收到的信號(hào)其中，P_A和P_B分別表示節(jié)點(diǎn)Alice和Bob發(fā)送的加密信息功率，h_A-R和h_B-R分別為節(jié)點(diǎn)Alice和Bob到中繼節(jié)點(diǎn)R的復(fù)信道增益，h_B-R＝h_R-B，其中表示均值為0方差為的復(fù)高斯過(guò)程；n_R表示中繼節(jié)點(diǎn)R處的加性高斯白噪聲；節(jié)點(diǎn)Alice和Bob發(fā)送的總功率為P，α∈[0，1]表示功率分配因子，則節(jié)點(diǎn)Alice發(fā)送的加密信息功率P_A＝αP，節(jié)點(diǎn)Bob發(fā)送的加密信息功率P_B＝(1-α)P，中繼節(jié)點(diǎn)R處接收的瞬時(shí)信干噪比其中，節(jié)點(diǎn)Alice和Bob等效信噪比的比值μ＝γ_A-R/γ_B-R，節(jié)點(diǎn)Alice和Bob到中繼節(jié)點(diǎn)R的等效信噪比分別表示為γ_A-R＝||h_A-R||²P/N₀和γ_B-R＝||h_B-R||²P/N₀，N₀＝1；

步驟二，在第二個(gè)時(shí)隙，中繼節(jié)點(diǎn)R將接收到的信號(hào)放大后發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)Bob，放大因子為β；從中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Bob的信號(hào)

考慮兩個(gè)時(shí)隙均以相同功率P傳輸信號(hào)，將y_R歸一化為||y_R||²＝P，得到放大因子

節(jié)點(diǎn)Bob接收到從不信任的中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)出的信號(hào)

其中，n_B是節(jié)點(diǎn)Bob接收到的加性高斯白噪聲，是不信任中繼節(jié)點(diǎn)R與節(jié)點(diǎn)Bob之間估計(jì)的信道增益，h_e是信道估計(jì)誤差，h_B-R和h_e滿足E[h_e]＝0；

假設(shè)信道估計(jì)誤差服從[0，δ]上的均勻分布，通過(guò)自干擾消除后，節(jié)點(diǎn)Bob接收到的信號(hào)

因此，對(duì)于給定的信道增益h_A-R和h_B-R，在節(jié)點(diǎn)Bob得到等價(jià)的SINR為

當(dāng)γ_B-R≥20dB時(shí)，節(jié)點(diǎn)Bob的等效SINR近似為

步驟三，定義瞬時(shí)的安全速率其中，[t]⁺＝max[t，0]；首先對(duì)做關(guān)于α的求導(dǎo)，得到使安全速率R_s(α)最大的最優(yōu)功率分配因子；

步驟四，定義安全速率下界

其中，Δ₁＝αμ-α+2；

分別將精確的功率分配因子和高SNR下的近似功率分配因子代入中，得到精確的最大安全速率下界和高SNR下的近似最大安全速率下界；

步驟五，定義ESR為在||h_e||²所有的實(shí)現(xiàn)上的可達(dá)最大安全速率的數(shù)學(xué)期望，即對(duì)關(guān)于α求導(dǎo)，得到

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有界CSI下不可信中繼網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)功率分配方法，其特征在于：所述的步驟五中，在γ_B-R≥20dB條件下，將近似表示為

在0≤γ_A-R≤2γ_B-R的條件下，得到使最大的近似最優(yōu)功率分配因子為