[發(fā)明專利]一種接收端全雙工協(xié)同傳輸策略及功率分配方法

有效

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• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109511161B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃川;王丹;黃堅豪
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26;H04W72/04;H04B1/525
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄒裕蓉

本發(fā)明提供一種接收端全雙工協(xié)同傳輸策略及功率分配方法，兩個發(fā)送端和兩個接收端都工作在同一頻段，本發(fā)明就發(fā)送端與接收端的信號傳輸策略、接收端的干擾消除方法以及功率分配算法三個方面做出改進；每一時隙中，在接收端在轉(zhuǎn)發(fā)上一時隙信號之前利用已知的上上一時隙的信號消除干擾以免在之后的時間中不斷累積，同時通過合理的參數(shù)設(shè)計有效地協(xié)調(diào)多小區(qū)的傳輸，在定義域內(nèi)，通過將發(fā)送端速率最大化的非凸優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成凸優(yōu)化問題求解得到發(fā)送端的發(fā)送參數(shù)在指數(shù)函數(shù)上的值以及接收端的發(fā)送參數(shù)映射在指數(shù)函數(shù)上的值的最優(yōu)解所對應的發(fā)送端的發(fā)送參數(shù)與接收端的發(fā)送參數(shù)即為最優(yōu)的功率分配，在強干擾信道環(huán)境下能有效提升網(wǎng)絡(luò)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)，特別是蜂窩小區(qū)間相互干擾的移動通信網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)

隨著超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在即將到來的5G中被提出，基站的部署將會越來越密集，隨之而來的干擾管理問題變得更加具有挑戰(zhàn)性。例如，幾個移動終端都位于各自小區(qū)的邊緣且相關(guān)很近時，若采用相同的頻帶傳輸信號則會互相干擾，進而影響信息的傳輸。這一通信場景被廣泛地建模為干擾信道。

相關(guān)研究表明，接收端協(xié)同技術(shù)能夠有效提高干擾信道的容量，特別是結(jié)合同時同頻的全雙工通信技術(shù)。協(xié)同通信技術(shù)中，各個節(jié)點之間按照某種協(xié)同方式共享天線，通過獲得分集增益提高系統(tǒng)性能。協(xié)同通信使得信道條件差的節(jié)點獲得可接受的信道質(zhì)量和足夠的通信速率。而將協(xié)同通信技術(shù)與雙工模式結(jié)合起來，則形成了用于多址接入系統(tǒng)的全雙工中繼方案，通過雙工模式的特點提高頻譜效率，通過協(xié)同的方式提高系統(tǒng)中的信道容量。然而，在同時同頻全雙工中，由于發(fā)射機和接收機在同一頻帶上同時收發(fā)信號，使本地發(fā)射信號通過電磁耦合進入接收機，造成本地發(fā)射信號和目標信號混疊，從而在接收機前端產(chǎn)生嚴重的自干擾現(xiàn)象。2006年，A.Host-Madsen等人研究了兩用戶的高斯干擾信道在接收端協(xié)同的全雙工通信作用下的容量區(qū)域上界，并給出了不同的編碼方案下的系統(tǒng)可達速率。基于相同的模型，V.M.Prabhakaran等人在2010年從信息論的角度分析了該系統(tǒng)的和速率，結(jié)果表明，在理想的自干擾消除情況下，接收端協(xié)同的全雙工通信系統(tǒng)能夠提升一倍的和速率。上述工作都假設(shè)全雙工產(chǎn)生的自干擾能夠完全被抑制，而在實際工程中，自干擾的消除過程并不理想，部分殘余自干擾也會影響通信系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對多小區(qū)的干擾問題，提出一種使傳輸速率最大化的接收端全雙工協(xié)同傳輸方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種接收端全雙工協(xié)同傳輸策略及功率分配方法，包括以下步驟：

在當前時隙，兩個發(fā)送端均發(fā)送當前時隙的信號給兩個接收端，兩個接收端各自接收來自兩個發(fā)送端的信號，且兩個發(fā)送端和兩個接收端都工作在同一頻段；

在當前時隙，兩個接收端各自接收信號；各接收端采用前向解碼的方式，聯(lián)合經(jīng)過自干擾消除后的在當前時隙和在上一時隙的接收信號用于解碼上一時隙來自發(fā)送端的信號；當解碼完成后，從接收端當前時隙的接收信號中減去上一時隙來自發(fā)送端的信號以完成干擾消除，完成干擾消除的當前時隙的接收信號作為下一時隙向另一個接收端的待轉(zhuǎn)發(fā)信號，此時完成干擾消除的當前時隙的接收信號具體包含有來自發(fā)送端當前時隙的信號、未被完全消除的部分殘余自干擾和噪聲；最后將在上一時隙中完成干擾消除的接收信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)發(fā)至另一個接收端；接收端發(fā)送信號和接收信號都工作在同一頻段。

發(fā)送端的發(fā)送參數(shù)與接收端的發(fā)送參數(shù)通過以下方式設(shè)置：

1)確定兩個發(fā)送端的發(fā)送參數(shù)以及兩個接收端的發(fā)送參數(shù)的定義域；

2)根據(jù)兩個發(fā)送端的發(fā)送參數(shù)以及兩個接收端的發(fā)送參數(shù)的定義域從而確定發(fā)送端的發(fā)送參數(shù)在指數(shù)函數(shù)上的定義域以及接收端的發(fā)送參數(shù)映射在指數(shù)函數(shù)上的定義域；

3)在定義域內(nèi)，通過將發(fā)送端速率最大化的非凸優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成凸優(yōu)化問題求解得到發(fā)送端的發(fā)送參數(shù)在指數(shù)函數(shù)上的值以及接收端的發(fā)送參數(shù)映射在指數(shù)函數(shù)上的值的最優(yōu)解所對應的發(fā)送端的發(fā)送參數(shù)與接收端的發(fā)送參數(shù)即為最優(yōu)的功率分配。