[發明專利]一種協作分集系統下最優中繼節點選擇及功率分配方法

有效

• 申請號: 202011601004.7
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112737657B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 包建榮;亓凱梁;劉超;姜斌;吳俊;唐向宏;邱雨
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明屬于數字通信領域，具體涉及一種協作分集系統下最優中繼節點選擇及功率分配方法，主要通過以下步驟完成，S1：源節點發射信號；S2：將步驟S12所得調制后的信號作為輸入參數，按備選中繼節點集構建方法執行計算，得到從源節點到中繼節點信道質量較好的備選中繼節點集；S3：將步驟S2所得備選中繼節點集作為輸入參數，按協作判決方法執行計算，得到適合協作的中繼節點集；S4：將S3所得適合協作的中繼節點集作為輸入參數，按最優中繼節點選取及功率分配方法，執行計算，得到使源節點到目的節點信道容量最大的最優中繼節點；S5：目的節點接收信號。本發明減小了系統中斷概率，提高了系統能源利用率。

技術領域

本發明屬于數字通信領域，具體涉及一種協作分集系統下最優中繼節點選擇及功率分配方法。

背景技術

近年來在無線通信領域，多輸入多輸出系統(MIMO)通過分集獲得性能增益得到了業界的廣泛關注和研究。而協作通信是允許系統中的用戶通過中繼彼此間的消息到達目的地來完成協作。這樣做可以有效地形成一個分布式天線陣列，達到集中式MIMO系統所獲得的空間分集增益。協作通信常用的中繼方式有：放大轉發(AF)、解碼轉發(DF)、選擇中繼(SR)、編碼協作(CC)和壓縮轉發(CF)等。Laneman J N等人分析了協作中的分布式空時編碼方法，減弱了頻譜效率的損失，Bletsas A等人提出了多中繼系統中最優中繼的方法，其在多個中繼節點中選擇性能最優的中繼節點轉發，且證明了在功率相等的條件下性能要優于分布式空時編碼。但是現有技術仍存在的總功率受限的情況下系統能源利用率不高和系統容易出現中斷的不足。

本發明基于現有技術的極化碼編譯碼方法、調制方法以及最大比合并(MRC)方法，提出了一種協作分集系統下最優中繼節點選擇及功率分配方法。其中，

1.極化碼編譯碼方法

將長度位K的信息序列，經過信道極化理論構造為長度為1×L的信息碼字向量u＝(u₁,u₂,…,u_L)。其中，K,L為自然數，且有KL。u的元素包含K位信息比特和L-K位凍結比特，凍結比特不傳遞信息，可全用碼字0表示。之后，碼長為L，信息位長為K的極化碼P(L,K)通過極化編碼的方法編為碼字x，對于碼字x可通過連續刪除譯碼(SC)方法解碼。信道極化理論、極化編碼、連續刪除譯碼方法具體見“E.Arikan,Channel Polarization:A Method forConstructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input MemorylessChannels,IEEE Transactions on Information Theory,vol.55,no.7,pp.3051-3073,July 2009”。

2.調制方法

源節點極化信道編碼得到碼字x＝(x₁,x₂,…,x_L)，經過幅度、頻率、相位等變化，來完成調制。具體見“H·?？?蔣靖,A·Y·戈羅霍夫,et al.極化碼和調制映射:,2019.”。如二進制相移鍵控(BPSK)調制通過以下方法實現：s_i＝1-2x_i，i為自然數，范圍為1～L，L表示碼字長度，s_i是x_i對應的BPSK調制符號，s_i∈{-1,1}。其它調制方法類似，見上述參考文獻。

3.最大比合并(MRC)方法

為了全部利用多路接受提供的空間分集增益，MRC選擇可最大化接受SNR的權重因子，從而減少中斷概率。具體見“D G Brennan,On the maximum signal-to-noise ratiorealization from several noisy signals,Proc IRE,vol 43,p1530,Oct 1955”。特別地，如給予瞬時信道狀態信息，MRC的權重因子按下式給出：