一种自适应解码转发协作系统的信号选择合并方法

摘要

一种自适应解码转发协作系统的信号选择合并方法，本发明涉及通信系统的分集接收方法，尤其涉及自适应解码转发协作系统的分集信号选择合并方法。本发明是要解决现有选择合并器无法有效地合并不同调制阶数的信号的问题。一、各支路信号的输入；二、最优比例系数的求解；三、基于比例系数的选择合并器信号的选择与输出，即完成了自适应解码转发协作系统的选择合并器信号的输出。本发明应用于通信领域。

主权项

1.一种自适应解码转发协作系统的信号选择合并方法，其特征在于自适应解码转发协作系统的信号选择合并方法按以下步骤实现：一、各支路信号的输入：解码转发协作系统包括目的节点D，源节点S以及N个参与协作的中继节点R，信号通过S-D支路或S-R_i-D支路进行传输，其中，i＝1...N；二、最优比例系数的求解：基于比例系数的选择合并器平均误比特率的近似值为$P_{\mathrm{Ray}(N+1)}\approx {\left({\bar{\gamma }}_{\mathrm{SD}}\right)}^{-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Pi }}{\left({\bar{\gamma }}_{\mathrm{RnD}}\right)}^{-1}\frac{\left|h^{(N+1)}\left(0\right)\right|}{2(N+1)}[\frac{c_{\mathrm{MS}}}{d_{\mathrm{MS}}^{2(N+1)}}\underset{n=0}{\overset{N}{\Pi }}\frac{1}{{\beta }_n}+\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\left((1-2P_{\mathrm{Ray}}^{\mathrm{SRi}})\frac{c_{\mathrm{MRi}}}{d_{\mathrm{MRi}}^{2(N+1)}}\underset{n=0}{\overset{N}{\Pi }}\frac{{\beta }_i}{{\beta }_n}\right)]$$+{\left({\bar{\gamma }}_{\mathrm{SD}}\right)}^{-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Pi }}{\left({\bar{\gamma }}_{\mathrm{RnD}}\right)}^{-1}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\frac{{\left({\bar{\gamma }}_{\mathrm{RiD}}\right)}^{N+1}}{{\bar{\gamma }}_{\mathrm{SRi}}}\frac{N!c_{\mathrm{MS}}}{4d_{\mathrm{MS}}^2}\underset{n=0}{\overset{N}{\Pi }}\frac{{\beta }_i}{{\beta }_n}---\left(1\right)$$={\left({\bar{\gamma }}_{\mathrm{SD}}\right)}^{-1}\underset{n=1}{\overset{N}{\Pi }}{\left({\bar{\gamma }}_{\mathrm{RnD}}\right)}^{-1}(m_0+\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\frac{{\left({\bar{\gamma }}_{\mathrm{RiD}}\right)}^{N+1}}{{\bar{\gamma }}_{\mathrm{SRi}}}{m}_i)$其中m₀、m_i约为常数，γ_JK为各支路的瞬时信噪比，为各支路的平均信噪比，JK∈{SR_i，R_iD，SD}，i＝1...N，n＝1...N，M_S为源节点S调制阶数，M_Ri为中继节点R调制阶数，β₀为S-D支路的最优比例系数，β_i为R_i-D支路的最优比例系数，表示S-Ri支路瑞利信道下的平均误比特率；基于比例系数的选择合并器的平均误比特率P_Ray(N+1)是各支路比例系数的函数，因此求解最优的比例系数只需求解如下优化问题：$\{{\beta }_1^{\mathrm{opt}},{\beta }_2^{\mathrm{opt}},....,{\beta }_N^{\mathrm{opt}}\}=\underset{\{0<{\beta }_i\le 1,i=1...N\}}{\arg \min }{P}_{\mathrm{Ray}(N+1)}---\left(2\right)$A、由多元函数求极值的必要条件可知，最优比例系数必满足：$\frac{\partial P_{\mathrm{Ray}(N+1)}}{\partial {\beta }_i}{|}_{{\beta }_i={\beta }_i^{\mathrm{opt}}}=0,i=1...N---\left(3\right)$求解该方程组即可解得最优的比例系数；B、利用式(1)提供的平均误比特率近似值求解各支路比例系数的迭代初始值：对式(1)进行求偏导数并解方程组可得${\beta }_i^{\mathrm{initial}}={\left[\frac{d_{\mathrm{MS}}^{2(N+1)}}{c_{\mathrm{MS}}}(P_{\mathrm{RAY}}^{\mathrm{SRi}}(\frac{2(N+1)!}{\left|h^{(N+1)}\left(0\right)\right|}{\bar{\gamma }}_{\mathrm{RiD}}^{N+1}-\frac{2c_{\mathrm{MRi}}}{d_{\mathrm{MRi}}^{2(N+1)}})+\frac{c_{\mathrm{MRi}}}{d_{\mathrm{MRi}}^{2(N+1)}})\right]}^{-1/(N+1)}---\left(4\right)$式(4)即可作为牛顿迭代法的初始值，由式(4)可见，当增大时，最优比例系数β_i增大，而由于随中继调制阶数M_Ri的提高而变大，因此M_Ri越高，最优比例系数β_i越小；C、利用牛顿迭代法求得各支路最优比例系数：将各支路比例系数的迭代初始值代入公式(3)，利用牛顿迭代法求得各支路最优比例系数；三、基于比例系数的选择合并器信号的选择与输出：基于比例系数的选择合并器将根据各支路求得的最优比例系数根据公式(5)选出最佳的支路作为输出，即完成了自适应解码转发协作系统的基于比例系数的选择合并器信号的输出：基于比例系数的选择合并器将根据如下规则选择某一支路信号作为输出：由于M_Ri≥M_S，i＝1...N，因此取β₀＝1，受调制阶数提高及中继可能存在错误传播的影响，0＜β_i＜1，i＝1...N。