節(jié)點(diǎn)A和終端節(jié)點(diǎn)B，以及工 作在全雙工模式的雙向中繼節(jié)點(diǎn)R;所述雙向中繼節(jié)點(diǎn)R位于終端節(jié)點(diǎn)A和終端節(jié)點(diǎn)B之 間，且使得雙向中繼節(jié)點(diǎn)R的發(fā)射總功率保持不變。
[0058] 具體地，如圖1所示：中繼節(jié)點(diǎn)R和終端節(jié)點(diǎn)A、終端節(jié)點(diǎn)B均工作在全雙工的模 式，即同時(shí)同頻收發(fā)。為了保證用戶的服務(wù)質(zhì)量Q〇S，必須對中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)不同終端節(jié)點(diǎn)的 信號的發(fā)射功率分配進(jìn)行優(yōu)化，以及對中繼節(jié)點(diǎn)的部署位置進(jìn)行優(yōu)化，從而最小化中斷概 率，提升系統(tǒng)性能，保證用戶的接入成功率和可靠性。
[0059] 優(yōu)選地，所述步驟2包括：雙向中繼節(jié)點(diǎn)R接收來自終端節(jié)點(diǎn)A和終端節(jié)點(diǎn)B的發(fā) 射功率、自干擾信息。
[0060] 具體地，如圖3所示，圖中給出了最優(yōu)功率分配流程，具體步驟如下：
[0061 ] 優(yōu)選地，所述步驟3包括：
[0062] 步驟3. 1 :假設(shè)終端節(jié)點(diǎn)A、終端節(jié)點(diǎn)B與雙向中繼節(jié)點(diǎn)R之間的信道為瑞利信道， 且高斯白噪聲單邊帶功率譜密度為N的條件下，所述雙向中繼節(jié)點(diǎn)R收集所有信道內(nèi)的統(tǒng) 計(jì)參數(shù)；
[0063] 具體地，如圖2所示，中繼節(jié)點(diǎn)R可以獲得全局狀態(tài)信息，包括傳輸功率P，自干擾 消除能力K，以及中繼節(jié)點(diǎn)到兩端用戶的信道h的統(tǒng)計(jì)信息等，根據(jù)這些信息，中繼節(jié)點(diǎn)就 可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的功率分配，達(dá)到系統(tǒng)的最佳性能。
[0064] 步驟3.2 :雙向中繼節(jié)點(diǎn)R根據(jù)收集的統(tǒng)計(jì)參數(shù)求解中間參數(shù)值大小， 其中：
[0069] tx=kiPi+N0?
[0070]t2=k2P2+N0，
[0071]t3=k3P3+N0;
[0072] 式中T1表示終端節(jié)點(diǎn)A的發(fā)射功率，P2表示終端節(jié)點(diǎn)B的發(fā)射功率，P3表示雙向 中繼節(jié)點(diǎn)R的發(fā)射總功率表示信道前向鏈路A->R->B的最小傳輸速率，r2表示信道后向 鏈路為B->R->A的最小傳輸速率，1^表示節(jié)點(diǎn)A的自干擾消除能力大小，N。表示噪聲方差， 其中1^2表示節(jié)點(diǎn)B的自干擾消除能力大小，k3表示節(jié)點(diǎn)R的自干擾消除能力大??；
[0073] 步驟3. 3:雙向中繼節(jié)點(diǎn)R根據(jù)中間參數(shù)XjPX2的大小關(guān)系，選擇選擇最優(yōu)功率分 配方案；若X1SX2，則基站最優(yōu)功率分配參數(shù)P為分配區(qū)間（XyX1)內(nèi)的任意值；若X1OC2, 則進(jìn)入步驟3. 4;否則進(jìn)入步驟3. 5;
[0074] 步驟3. 4:求解基站最優(yōu)功率分配參數(shù)P的取值范圍，計(jì)算方程如下：
[0075] P3Rgt3P2+(P2Rit2-P3R3t3-P1R2t1)P+P1Rat1= 0,
[0076]且兄= 2，;
[0077] 當(dāng)所述方程無解時(shí)，則：
[0079] 式中：Di表示終端節(jié)點(diǎn)A與雙向中繼節(jié)點(diǎn)R之間的信道方差，Q2表示終端節(jié)點(diǎn)B 與雙向中繼節(jié)點(diǎn)R之間的信道方差；
[0080] 當(dāng)所述方程有解時(shí)，且解為PjP P2，假設(shè)PP'XpP2>&時(shí)，或者 P凡、02〇(2時(shí)，貝丨J:
[0082] 步驟3.5 :雙向中繼節(jié)點(diǎn)R按照最優(yōu)功率分配轉(zhuǎn)發(fā)信號，即發(fā)送至終端節(jié)點(diǎn)A的信 號功率為p*P3，發(fā)送至終端節(jié)點(diǎn)B的信號功率為（1-P)*P3。
[0083] 具體地，如圖4所示，圖中給出了最佳中繼節(jié)點(diǎn)部署流程，具體步驟如下：
[0084] 優(yōu)選地，所述步驟4包括：根據(jù)基站功率分配參數(shù)P的取值選擇雙向中繼節(jié)點(diǎn)R 的部署位置；假設(shè)已知：PG(min(X1,X2Kmax(X^X2I),
[0085] 若X，X2,則雙向中繼節(jié)點(diǎn)最優(yōu)化部署后，歸一化A->R->B鏈路的總路程為1，此時(shí) A->R的距離占A->R->B鏈路距離的比例為：
[0087]若X1OC2,則要根據(jù)方程：P3R3t3P P+P1R2L=0是否有解分 成兩種情況；
[0088] 當(dāng)方程無解時(shí)，雙向中繼節(jié)點(diǎn)最優(yōu)化部署后，歸一化A->R->B鏈路的總路程為1， 此時(shí)A_>R的距離占A->R->B鏈路距離的比例為：
[0090] 當(dāng)方程有解時(shí)，且解為PjP P 2，假設(shè)Pi〈P2;i P'XpP2>Xjt，或者PPXn P 20(2時(shí)，雙向中繼節(jié)點(diǎn)最優(yōu)化部署后，歸一化A->R->B鏈路的總路程為1，此時(shí)A_>R的距 離占A->R->B鏈路距離的比例為：
[0092] 以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全雙工雙向譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的最優(yōu)功率分配和中繼部署方法，其特征在于，包括 如下步驟： 步驟1:建立雙向全雙工中繼通信系統(tǒng)； 步驟2 :終端節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息包括發(fā)射功率信息、自干擾 信息； 步驟3 :中繼節(jié)點(diǎn)接收到終端節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息后，選擇最優(yōu)功率分配方案發(fā)送信號； 步驟4 :根據(jù)最優(yōu)功率優(yōu)化方案選擇中繼節(jié)點(diǎn)的部署位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全雙工雙向譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的最優(yōu)功率分配和中繼部署方法， 其特征在于，所述步驟1包括：建立工作在全雙工模式的終端節(jié)點(diǎn)A和終端節(jié)點(diǎn)B，以及工 作在全雙工模式的雙向中繼節(jié)點(diǎn)R;所述雙向中繼節(jié)點(diǎn)R位于終端節(jié)點(diǎn)A和終端節(jié)點(diǎn)B之 間，且使得雙向中繼節(jié)點(diǎn)R的發(fā)射總功率保持不變。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的全雙工雙向譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的最優(yōu)功率分配和中繼部署方法， 其特征在于，所述步驟2包括：雙向中繼節(jié)點(diǎn)R接收來自終端節(jié)點(diǎn)A和終端節(jié)點(diǎn)B的發(fā)射功 率信息、自干擾信息。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的全雙工雙向譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的最優(yōu)功率分配和中繼部署方法， 其特征在于，所述步驟3包括： 步驟3. 1 :假設(shè)終端節(jié)點(diǎn)A、終端節(jié)點(diǎn)B與雙向中繼節(jié)點(diǎn)R之間的信道為瑞利信道，且高 斯白噪聲單邊帶功率譜密度為N的條件下，所述雙向中繼節(jié)點(diǎn)R收集所有信道內(nèi)的統(tǒng)計(jì)參 數(shù)； 步驟3.2 :雙向中繼節(jié)點(diǎn)R根據(jù)收集的統(tǒng)計(jì)參數(shù)求解中間參數(shù)值XjPX2的大小，其中：式中T1表示終端節(jié)點(diǎn)A的發(fā)射功率，P2表示終端節(jié)點(diǎn)B的發(fā)射功率，P3表示雙向中繼 節(jié)點(diǎn)R的發(fā)射總功率表示信道前向鏈路A->R->B的最小傳輸速率，r2表示信道后向鏈路 為B->R->A的最小傳輸速率，Ic1表示終端節(jié)點(diǎn)A的自干擾消除能力大小，Ntl表示噪聲方差， 其中k2表示終端節(jié)點(diǎn)B的自干擾消除能力大小，k3表示雙向中繼節(jié)點(diǎn)R的自干擾消除能力 大?。? 步驟3. 3 :雙向中繼節(jié)點(diǎn)R根據(jù)中間參數(shù)XjPX2的大小關(guān)系，選擇最優(yōu)功率分配方案： 若X1SX2，則基站功率分配參數(shù)P為分配區(qū)間（X2J1)內(nèi)的任意值，進(jìn)入步驟3.5 ;若X1OC2, 則進(jìn)入步驟3. 4 ; 步驟3. 4 :求解基站功率分配參數(shù)P的取值范圍，計(jì)算方程如下： P3R3t3P2+(P2R1t2-P3R3t3-P1R2t1)P+Pi^ti= 0, 當(dāng)所述方程無解時(shí)，則：式中：D1表示終端節(jié)點(diǎn)A與雙向中繼節(jié)點(diǎn)R之間的信道方差，Q2表示終端節(jié)點(diǎn)B與 雙向中繼節(jié)點(diǎn)R之間的信道方差； 當(dāng)所述方程有解時(shí)，且解為PjPP2，假設(shè)Pi〈P2;iP'XpP2>XJt，或者PPXn 02〇(2時(shí)，則：其中，e為自然底數(shù)； 步驟3. 5 :雙向中繼節(jié)點(diǎn)R按照最優(yōu)功率分配轉(zhuǎn)發(fā)信號，即發(fā)送至終端節(jié)點(diǎn)A的信號功 率為P*P3，發(fā)送至終端節(jié)點(diǎn)B的信號功率為（1-P)*P3。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全雙工雙向譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的最優(yōu)功率分配和中繼部署方法， 其特征在于，所述步驟4包括：根據(jù)基站功率分配參數(shù)P的取值選擇雙向中繼節(jié)點(diǎn)R的部 署位置；假設(shè)已知：PG(min(X1,X2}，max(X1,X2})， 若XPX2,則雙向中繼節(jié)點(diǎn)最優(yōu)化部署后，歸一化A->R->B鏈路的總路程為1，此時(shí)A->R的距離占A->R->B鏈路距離的比例d為：若父1〇(2，則要根據(jù)方程屮31^#2+(?21^2-? 31^3-?11^1)0+?11^1=〇是否有解分成兩 種情況； 當(dāng)方程無解時(shí)，雙向中繼節(jié)點(diǎn)最優(yōu)化部署后，歸一化A->R->B鏈路的總路程為1，此時(shí)A->R的距離占A->R->B鏈路距離的比例d為：當(dāng)方程有解時(shí)，且解為PjPP2，假設(shè)P'P2;當(dāng)P ，或者PPX^p2OC2 時(shí)，雙向中繼節(jié)點(diǎn)最優(yōu)化部署后，歸一化A->R->B鏈路的總路程為1，此時(shí)A->R的距離占A->R->B鏈路距離的比例d為：
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于信道統(tǒng)計(jì)特性的全雙工雙向譯碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的最優(yōu)功率分配和中繼部署方法，包括如下步驟：建立雙向全雙工中繼通信系統(tǒng)；終端節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息包括發(fā)射功率信息、自干擾信息；中繼節(jié)點(diǎn)接收到終端節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息后，選擇最優(yōu)功率分配方案發(fā)送信號；根據(jù)最優(yōu)功率優(yōu)化方案選擇中繼節(jié)點(diǎn)的部署位置。本發(fā)明中根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)的部署機(jī)制，中繼節(jié)點(diǎn)的功率分配機(jī)制有效降低了系統(tǒng)的中斷概率，解決了全雙工系統(tǒng)當(dāng)中，中斷概率過高的問題，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定度，從而提升了終端節(jié)點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量。
【IPC分類】H04W72/04, H04B7/15
【公開號】CN104967472
【申請?zhí)枴緾N201510233520
【發(fā)明人】李成, 夏斌, 陳智勇, 王亞飛, 楊晨晨
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年5月8日