[發明專利]一種基于水聲時變信道相關性的自適應資源分配方法

在審

• 申請號: 201910643417.2
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110460394A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 馬璐;喬鋼
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04B17/309;H04B17/382;H04L5/00
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1.一種基于水聲時變信道相關性的自適應資源分配方法，其特征是：

步驟一：獲取過時的信道狀態信息；

步驟二：計算水聲時變信道相關性；

步驟三：結合信道相關性，進行水聲時變信道下的聯合子載波比特功率分配，具體包括：

1、設置所有的節點初始化載波分配因子和分配的比特數為0，設置每個節點的數據量為0，目標誤比特率為：

其中P_E為目標誤比特率設定值；

目標數據量R_target為：

R_target＝R_l

其中R_l為目標數據量設定值；

載波能耗為：

P[u,k]＝0

其中P[u,k]為u子載波k在用戶u上的能耗，ΔP[u,k]為每加載1bit所需額外消耗的能量，式中星座映射因子g(.)寫為：

信道子載波相關性為：

其中ρ[k；n₁,n₂]代表子載波k在時間序列n₁和n₂之間的時間相關性，代表子載波k在時間序列n上的信道增益向量，E(.)代表期望計算，var(.)代表方差計算；

2、結合信道相關性，節點輪詢加載比特到對應載波上

檢查節點u沒有被其他節點使用的載波，找出其中使得比特加載能耗最小的兩個載波和且ΔP[u,k₁]ΔP[u,k₂]，比較和的子載波相關性，若ρ[k₁；n₁,n₂]≥ρ[k₂；n₁,n₂]，則選擇子載波進行分配，否則選擇子載波進行分配；

如果第一次選擇該載波，則其他節點不能再使用載波且

其中為子載波分配因子，如分配了子載波則為1，反之為0；

相反如果載波被節點u選擇過，更新載波上的比特數和能耗信息：

其中:

3、計算每個節點功率倍數因子β[u,k]：

4、根據最終得到的子載波分配因子調制比特數功率倍數因子β[u,k]的最優值進行資源分配。

2.根據權利要求1所述的基于水聲時變信道相關性的自適應資源分配方法，其特征是所述的獲取過時的信道狀態信息具體包括：

每次完整的握手過程都通過RTS信號獲得一個信道狀態信息，其中每個通過RTS信號獲得的信道狀態信息都作為過時的瞬時信道狀態信息。

3.根據權利要求2所述的基于水聲時變信道相關性的自適應資源分配方法，其特征是所述的每次完整的握手過程包括：

主節點廣播一個測試信號Test和一個請求發送數據指令消息RTS，每個數據節點根據接收到的RTS來估計信道；

每個子節點依據事先確定好的時序回復主節點一個準備發送指消息令CTS，其中估計到的信道狀態信息嵌入CTS被反饋回去，主節點根據收集到的所有節點的信道狀態信息，進行載波-功率-比特調制聯合優化；

主節點廣播最優分配方案和數據包，分配方案是嵌入數據包前面的一個聲明消息ANC，則每個節點接收到ANC后，物理層依據最優方案解調本節點的數據。

4.根據權利要求3所述的基于水聲時變信道相關性的自適應資源分配方法，其特征是：所述主節點廣播一個測試信號Test和一個請求發送數據指令消息RTS過程中，Test信號和RTS信號相隔3秒。

5.根據權利要求1至4任何一項所述的基于水聲時變信道相關性的自適應資源分配方法，其特征是所述的計算水聲時變信道相關性具體包括：

通過計算Test信號和RTS信號估計的信道狀態信息的相關性作為時變信道相關性，時變信道相關性作為判斷信道時變快慢的依據。

6.根據權利要求5所述的基于水聲時變信道相關性的自適應資源分配方法，其特征是所述的時變信道相關性表示為：

以時間序列n₃為參考，在時間序列n₁與n₂間的信道相關性ρ[k；p_n；n_i,n_j]在第k個子載波上的值為：

其中代表第k個子載波在時間序列n_i上的增益向量，E(.)代表期望計算，var(.)代表方差計算。