[發(fā)明專利]一種全雙工中繼系統(tǒng)的通信方法及全雙工中繼系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710439182.6
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107295623B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李強(qiáng);谷莎莎;馮上杰;葛曉虎;韓濤;張靖
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/34;H04W52/46;H04B7/155
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 廖盈春,李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種全雙工中繼系統(tǒng)的通信方法及全雙工中繼系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于協(xié)作中繼技術(shù)可以有效擴(kuò)大無線通信系統(tǒng)覆蓋范圍，增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性，成為無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)地，中繼節(jié)點(diǎn)一般工作于半雙工模式，必須為其接收和發(fā)送信號分配相互正交的信道資源。這嚴(yán)重?fù)p害了無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)半雙工中繼模式帶來的頻譜效率損失，研究者們提出了全雙工中繼轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。

通過部署至少兩根天線，全雙工中繼節(jié)點(diǎn)能夠在轉(zhuǎn)發(fā)前一時隙收到的信號的同時，接收當(dāng)前時隙信源發(fā)送的新信號。相較傳統(tǒng)的半雙工中繼系統(tǒng)，理論上全雙工中繼系統(tǒng)能夠?qū)㈩l譜效率提升幾乎一倍。但是，由于全雙工中繼轉(zhuǎn)發(fā)信號會對其目的接收信號造成環(huán)路自干擾，導(dǎo)致了信息信號和自干擾信號的耦合特性。一方面，如果中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率過小，會損害“中繼-信宿”鏈路的通信質(zhì)量；另一方面，如果中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率過大，會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)路自干擾影響，進(jìn)而損害“信源-中繼”鏈路的通信質(zhì)量。因此，為了有效改善全雙工中繼系統(tǒng)的通信性能，需要平衡信息信號和干擾信號之間，以及信源發(fā)射功率和中繼發(fā)射功率之間的相互制約關(guān)系。

在目前的全雙工中繼系統(tǒng)中，雖然大量工作考慮了全雙工中繼節(jié)點(diǎn)的環(huán)路自干擾問題，但是卻沒有從信源發(fā)射功率和中繼發(fā)射功率之間的相互制約關(guān)系這一角度對系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化，因此無法獲得較優(yōu)的系統(tǒng)能效。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供了一種全雙工中繼系統(tǒng)的通信方法及全雙工中繼系統(tǒng)，由此解決現(xiàn)有的全雙工單中繼系統(tǒng)中系統(tǒng)能效較低的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種全雙工中繼系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，包括：

S1、在時隙t＝1，信源S產(chǎn)生信號x(t)，并以功率P_S向全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)送信號x(t)，由所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R對信號x(t)進(jìn)行接收并解碼，其中，所述功率P_S由預(yù)設(shè)的功率分配策略確定；

S2、若所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R能夠成功解碼，則執(zhí)行步驟S3，否則執(zhí)行步驟S4；

S3、在時隙t+1，所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R以功率P_R向信宿D(zhuǎn)發(fā)送解碼成功的信號x(t)，同時所述信源S以所述功率P_S向所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)送產(chǎn)生的新信號x(t+1)，由所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R在信號x(t)的環(huán)路自干擾下對信號x(t+1)進(jìn)行接收并解碼，然后執(zhí)行步驟S5，其中，所述功率P_R由所述預(yù)設(shè)的功率分配策略確定；

S4、在時隙t+1，所述信源S以所述功率P_S向所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)送產(chǎn)生的新信號x(t+1)，由所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R對信號x(t+1)進(jìn)行接收并解碼，然后執(zhí)行步驟S5；

S5、判斷信號傳輸過程是否完成，若完成，則執(zhí)行步驟S6；否則，返回執(zhí)行步驟S2；

S6、判斷所述中繼節(jié)點(diǎn)R能否成功解碼最新接收的信號，若成功解碼，則所述中繼節(jié)點(diǎn)R以功率P_R將成功解碼的信號轉(zhuǎn)發(fā)給信宿D(zhuǎn)，結(jié)束傳輸過程；否則，直接結(jié)束傳輸過程。

優(yōu)選地，所述功率P_S由預(yù)設(shè)的功率分配策略確定以及所述功率P_R由所述預(yù)設(shè)的功率分配策略確定，包括：

由于中繼R工作于全雙工模式，因此在時隙t+1，中繼R轉(zhuǎn)發(fā)給信宿D(zhuǎn)的信息信號x(t)會對中繼接收來自信源S的信息信號x(t+1)產(chǎn)生環(huán)路自干擾，由此產(chǎn)生信息信號與自干擾信號之間的耦合，為了平衡“信息信號”與“干擾信號”之間，以及“信源-中繼”與“中繼-信宿”這兩跳傳輸之間的關(guān)系；

設(shè)定所述信源S的發(fā)射功率P_S，并自適應(yīng)調(diào)整所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R的發(fā)射功率P_R，以在達(dá)到目標(biāo)中斷概率的前提下，使系統(tǒng)的能量效率EE達(dá)到最優(yōu)，其中P_R∈[0,P_max]，P_max是所述全雙工中繼節(jié)點(diǎn)R能夠達(dá)到的最大發(fā)射功率。

優(yōu)選地，所述發(fā)射功率P_R的求取方法為：

由求取使得系統(tǒng)的能量效率EE達(dá)到最優(yōu)時對應(yīng)的P_R值作為目標(biāo)P_R值。

優(yōu)選地，所述功率P_S由預(yù)設(shè)的功率分配策略確定以及所述功率P_R由所述預(yù)設(shè)的功率分配策略確定，包括：