用于多中继协作通信的中继策略的自适应选择方法

摘要

一种用于多中继协作通信的中继策略的自适应选择方法，是根据当前的实时信道状况，为每个中继节点分别选择适宜的转发方式，并分配相应的发射功率；或决定选用直传方式，以便能够实现系统的信道容量最大化，为用户提供满足设定可靠性条件下的高效通信。主要操作步骤是：(1)估计信道，(2)选择合作伙伴，(3)利用信道估计和伙伴选择的结果，为每个中继选择最佳中继策略，(4)根据信道容量公式，分别计算直传信道容量和所选择的中继方案信道容量，(5)以等价信道容量较大的方案为最终选择结果。该方法依据当前信道状况，判断是否使用中继；并在兼顾通信可靠性和有效性的前提下，为每个中继选择最佳转发策略，同时在信源和各中继之间合理分配功率。

主权项

一种用于多中继协作通信的中继策略的自适应选择方法，其特征在于：该方法是根据当前的实时信道状况，为每个中继节点分别选择适宜的转发方式，并分配相应的发射功率；或者决定选用直传方式，以便能够实现系统的信道容量最大化，为用户提供满足设定可靠性条件下的高效通信；包括下列操作步骤：(1)估计信道：对系统进行信道估计，得到当前的信道状况参数，并将这些信道参数反馈给信源，供其在后续步骤中做出相应决策；(2)选择合作伙伴：根据信道估计结果，系统选用一种伙伴选择策略，以便为当前正要通信的信源选择适宜的空闲终端作为其合作伙伴；(3)利用信道估计和伙伴选择的结果，为每个中继节点选择中继转发方式组合和分配发射功率：在发射总功率受限、并设置所有中继节点的发射功率都相同的基础上，根据协作通信中实际使用的中继节点数目及其可能采取的转发方式组合的数量都是有限的情况，逐一分别计算多中继系统在采用各种转发方式组合下的最佳功率分配方案，使得信宿能够得到将来自信源和各中继节点的信号进行最大比合并后的等价系统信噪比的最大化数值，以及这些最大化的等价系统信噪比中的最大值所对应的中继策略：转发方式组合和功率分配方案即为所要选择的中继策略；所述步骤(3)进一步包括下列操作内容：(31)选择一种尚未处理过的中继转发方式组合；(32)假设总功率受限和所有中继节点的发射功率都相同，利用信道估计和伙伴选择的结果，得到中继链路信噪比的计算公式：以转发方式和信源功率/中继节点功率两个变量为自变量的函数；(33)将步骤(31)所选用的转发方式组合作为已知变量，以及每条链路的信道估计结果，代入上述中继链路信噪比的计算公式，分别得到每条中继链路在采用该中继节点转发方式组合时的链路信噪比，以及直传链路信噪比，再进行最大比合并；又将合并后的等价系统信噪比的计算公式表示为以信源功率或中继功率为自变量的一元函数；(34)用微分方法、以信源功率或中继节点功率为自变量求解在步骤(31)所选用的转发方式组合下的等价系统信噪比，得到等价系统信噪比的最大值及其相对应的功率分配方案；(35)判断是否对所有可能的转发方式组合都执行了上述处理 若是，则顺序执行后续操作；否则，返回执行步骤(31)的操作；(36)得到所有不同中继转发方式组合下的最大化的等价系统信噪比的最大值，该最大化等价系统信噪比的最大值所对应的中继转发方式组合及其相应的功率分配方案就是最终选择的中继策略；(4)根据信道容量公式，分别计算直传信道容量和所选择的中继方案信道容量：根据归一化信道容量C的计算公式：C＝log2(1+γ)，式中，γ为信噪比，以及所选择的转发方式组合和功率分配结果，计算在信宿端经过最大比合并后的系统等价信噪比γeq；再将该等价信噪比代入信道容量公式，得到经过自适应的策略选择和功率分配后的等价系统信道容量Ceq＝log2(1+γeq)，式中，γeq是系统等价信噪比；再计算信源与信宿间的直传链路的等价系统信道容量Cdir＝2log(1+γSD)，式中，γSD是信源与信宿间的直传信道的信噪比；(5)以等价信道容量较大的方案为最终选择结果。