專利名稱：中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于協(xié)作中繼系統(tǒng)可以提高無(wú)線通信系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸可靠性，因而得到廣泛應(yīng)用。包括放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify-and-Forward，AF)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode-and-forward， DF)等在內(nèi)的中繼傳輸策略也被進(jìn)行了深入研究?；谡活l分多路復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)多載波兩跳中繼系統(tǒng)，因?yàn)榫哂蠴FDM的優(yōu)良性能而受到關(guān)注。在基于OFDM的多載波兩跳中繼系統(tǒng)中有兩個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題亟需解決子載波間的功率分配和子載波配對(duì)。之前的研究證明對(duì)子載波進(jìn)行最優(yōu)功率分配或子載波配對(duì)，均可以使系統(tǒng)的吞吐量得到提高。在不考慮子載波配對(duì)的情況下，可以通過(guò)注水法得到最優(yōu)的功率分配。在基于OFDM-DF的兩跳單中繼系統(tǒng)中，以系統(tǒng)總吞吐量最大化為目標(biāo)，在兩跳的多個(gè)子載波之間進(jìn)行功率分配。假設(shè)上述兩跳單中繼系統(tǒng)包括一個(gè)源節(jié)點(diǎn)S，一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)D，以及一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，有K個(gè)子載波進(jìn)行傳輸。兩跳所使用的子載波相同，并且子載波排序相同。假定在基站端可以得到所有子載波的完全信道狀態(tài)信息 (ChanneI-State-Information, CSI)0傳輸數(shù)據(jù)信息之前，中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的參考信息，確定子載波信道狀態(tài)信息，采用注水法進(jìn)行最優(yōu)功率分配，并告知源節(jié)點(diǎn)功率分配信息。中繼方式為DF，整個(gè)傳輸過(guò)程分為兩個(gè)時(shí)隙第一個(gè)時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)通過(guò)子載波向中繼節(jié)點(diǎn)傳送OFDM 信息，上述OFDM信息是由源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，也就是中繼節(jié)點(diǎn)所接收到的并對(duì)其進(jìn)行解碼的信號(hào)；第二個(gè)時(shí)隙，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，然后進(jìn)行調(diào)制編碼再發(fā)送給基站。在兩跳中所使用的子載波相同，第一跳和第二跳都有K個(gè)子載波，更具體地第一跳的子載波1和第二跳中的子載波1相同。此處所采用的傳輸方法是在第一跳與第二跳采用相同的子載波，即第一跳的子載波1對(duì)應(yīng)第二跳的子載波1，依此類推，第一跳子載波K和第二跳子載波K對(duì)應(yīng)。這就是被置于同一個(gè)子載波進(jìn)行傳輸。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于在兩跳中各子載波信道相互獨(dú)立，而在兩跳中信號(hào)被置于同一個(gè)子載波進(jìn)行傳輸時(shí)使系統(tǒng)吞吐量受限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)，提高中繼系統(tǒng)
吞吐量。本發(fā)明所提供的中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法實(shí)施例可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
獲取源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結(jié)果；根據(jù)子載波配對(duì)與功率分配結(jié)果的耦合關(guān)系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對(duì)的結(jié)果，該子載波配對(duì)的結(jié)果為子載波k與子載波η配對(duì)，子載波k為接收源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波η為向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波；將來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送。一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送裝置，包括功率分配獲取單元，用于獲取發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波和該發(fā)送裝置的發(fā)送單元發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結(jié)果；配對(duì)單元，用于根據(jù)子載波配對(duì)與功率分配結(jié)果的耦合關(guān)系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對(duì)的結(jié)果，該子載波配對(duì)的結(jié)果為子載波k與子載波η配對(duì)，子載波k為接收源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波η為向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波；發(fā)送單元，用于將來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送。一種中繼系統(tǒng)，包括源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，還包括本發(fā)明實(shí)施例提供的任意一項(xiàng)的裝置。上述技術(shù)方案具有如下有益效果采用凸優(yōu)化理論，將子載波配對(duì)和功率分配聯(lián)合考慮，充分分析了子載波配對(duì)和功率分配的耦合關(guān)系，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐箖?yōu)化方法達(dá)到子載波配對(duì)和功率分配聯(lián)合最優(yōu)，使得整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量提高。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例中繼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例方法流程示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例方法應(yīng)用系統(tǒng)舉例示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例的方案通過(guò)凸優(yōu)化(convex optimization)理論將子載波配對(duì) (subcarrier pairing)和功率分配聯(lián)合考慮，充分分析了子載波配對(duì)和功率分配的耦合關(guān)系，通過(guò)凸優(yōu)化解法達(dá)到子載波配對(duì)和功率分配聯(lián)合最優(yōu)，使得整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量提高。
子載波功率分配和子載波配對(duì)的結(jié)果之間存在耦合關(guān)系，本發(fā)明實(shí)施例將應(yīng)用凸優(yōu)化理論，對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行建模，采用有效的解法達(dá)到子載波配對(duì)和功率分配的聯(lián)合優(yōu)化， 使系統(tǒng)的吞吐量提高。采用凸優(yōu)化方法進(jìn)行求解具有很多優(yōu)勢(shì)。首先，凸優(yōu)化問(wèn)題所覆蓋的范圍非常廣泛，能夠?qū)?fù)雜的最優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解；其次，求解凸優(yōu)化問(wèn)題的相關(guān)解法已經(jīng)比較成熟，凸優(yōu)化問(wèn)題可以通過(guò)使用內(nèi)點(diǎn)算法以及其他適用于凸優(yōu)化的算法得到可靠并且有效的求解。本發(fā)明實(shí)施例所提出的聯(lián)合最優(yōu)化問(wèn)題，能夠通過(guò)采用凸優(yōu)化方法進(jìn)行求解。上述對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行建模是網(wǎng)絡(luò)效用最大化(Network UtilityMaximization, NUM)方法中的一部分，即以效用最大化進(jìn)行建模。這里的系統(tǒng)需求具體是指系統(tǒng)自身的各項(xiàng)指標(biāo)以及要求；具體的表現(xiàn)形式為約束條件和目標(biāo)函數(shù)；約束條件包括系統(tǒng)功率限制，誤碼率限制等等。目標(biāo)函數(shù)則是在特定的系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)特性對(duì)需要進(jìn)行優(yōu)化配置的參量進(jìn)行公式化為效用函數(shù)。在常見(jiàn)情況下，都是以所需要優(yōu)化的參量為變量，以系統(tǒng)容量作為效用，對(duì)系統(tǒng)容量進(jìn)行最大化為目標(biāo)的，這里面的變量和目標(biāo)都是由用戶根據(jù)自身要求或者是從系統(tǒng)的角度來(lái)考慮的，系統(tǒng)最優(yōu)化的目標(biāo)包括要達(dá)到系統(tǒng)的容量最大化，滿足部分特定用戶的需求，或者是系統(tǒng)傳輸過(guò)程中延時(shí)最小化，滿足每個(gè)用戶的需求能力相同寸寸。本發(fā)明實(shí)施例一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法，如圖2所示，包括201 獲取源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結(jié)果；上述源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率分配結(jié)果，可以是獲取源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的各個(gè)子載波使用的功率，以及中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的各個(gè)子載波使用的功率。上述201具體可以為獲取源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量Rg,d(k)；根據(jù)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量得到源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率?？蛇x地，子載波上源節(jié)點(diǎn)到達(dá)中繼節(jié)點(diǎn)的信道容量，可以根據(jù)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的功率以及相應(yīng)的信道功率增益得到；子載波上中繼節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的信道容量，可以根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的功率以及相應(yīng)的信道功率增益得到。為了更詳細(xì)的說(shuō)明步驟201，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于OFDM-DF的中繼傳輸系統(tǒng)可以參考圖1，該系統(tǒng)包括一個(gè)源節(jié)點(diǎn)(用S表示)，一個(gè)中繼(或稱中繼節(jié)點(diǎn)，用R表示)， 以及一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)(用D表示)，有K個(gè)子載波進(jìn)行傳輸，總的帶寬為B。假定源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，目的節(jié)點(diǎn)不能夠直接接收到源節(jié)點(diǎn)的信息。中繼節(jié)點(diǎn)采用DF的方式，整個(gè)協(xié)作通信過(guò)程分為兩個(gè)時(shí)隙。第一個(gè)時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)傳送OFDM信息(這里所提到的OFDM信息，就是由源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，也就是中繼節(jié)點(diǎn)所接收到的并進(jìn)行解碼的信號(hào))，可以計(jì)算對(duì)于第k個(gè)子載波上源節(jié)點(diǎn)到達(dá)中繼節(jié)點(diǎn)的信道容量為
權(quán)利要求
1.一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法，其特征在于，包括獲取源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結(jié)果； 根據(jù)子載波配對(duì)與功率分配結(jié)果的耦合關(guān)系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對(duì)的結(jié)果， 該子載波配對(duì)的結(jié)果為子載波k與子載波η配對(duì)，子載波k為接收源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波η為向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波； 將來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)子載波配對(duì)與功率分配的結(jié)果的耦合關(guān)系使用凸優(yōu)化的方法得到子載波k與子載波η配對(duì)包括根據(jù) =argminle^n]}^ ,確定使子載波配對(duì)因子Q取得最小值的子載波n，將子載波k與子載波η配對(duì)；Γ ！ B ( P{k,n)G^Ak,n)\,、其中，g[M = -斤} γ aP{k,n) B表示總帶寬，K表示總的子載波數(shù)目，Ntl表示噪聲功率，α表示拉格朗日乘子，P(k，η)表示分配給子載波對(duì)k和η的總功率，Gs,r,d(k, η)為第k個(gè)子載波和第η個(gè)子載波進(jìn)行配對(duì)的等效信道增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括循環(huán)執(zhí)行根據(jù)子載波配對(duì)的結(jié)果進(jìn)行功率分配，并根據(jù) =argminl0[A:, ]〔=i重新進(jìn)行子載波配對(duì)，直到子載波的配對(duì)和功率分配的結(jié)果收斂，獲得最終的功率分配的功率以及子載波k與子載波η配對(duì)；所述將來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送包括 將來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在子載波η上以所述獲得的最終的功率分配的功率向所述目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述獲取源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結(jié)果包括獲取源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量；根據(jù)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量得到源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率。
5.一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送裝置，其特征在于，包括功率分配獲取單元，用于獲取源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波和該發(fā)送裝置的發(fā)送單元發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結(jié)果；配對(duì)單元，用于根據(jù)子載波配對(duì)與功率分配結(jié)果的耦合關(guān)系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對(duì)的結(jié)果，該子載波配對(duì)的結(jié)果為子載波k與子載波η配對(duì)，子載波k為接收源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波η為向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波； 發(fā)送單元，用于將來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述配對(duì)單元，具體用于根據(jù) =argmin|G[t ]〔=i確定使子載波配對(duì)因子Q取得最小值的子載波n，將子載波k與子載波η配對(duì)；其中
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述裝置，其特征在于，還包括執(zhí)行控制單元，用于控制所述功率分配獲取單元和所述配對(duì)單元循環(huán)執(zhí)行根據(jù)子載波配對(duì)的結(jié)果進(jìn)行功率分配，根據(jù)
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述裝置，其特征在于，所述功率分配獲取單元包括 信道容量獲取單元，用于獲取源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量；分配獲取單元，用于根據(jù)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量得到源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率和該發(fā)送裝置的發(fā)送單元發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率。
9.一種中繼系統(tǒng)，包括源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，其特征在于還包括權(quán)利要求5至8任意一項(xiàng)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)。其中方法的實(shí)現(xiàn)包括獲取源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結(jié)果；根據(jù)子載波配對(duì)與功率分配結(jié)果的耦合關(guān)系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對(duì)的結(jié)果，該子載波配對(duì)的結(jié)果為子載波k與子載波n配對(duì)，子載波k為接收源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波n為向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波；采用凸優(yōu)化理論，將子載波配對(duì)和功率分配聯(lián)合考慮，充分分析了子載波配對(duì)和功率分配的耦合關(guān)系，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐箖?yōu)化方法達(dá)到子載波配對(duì)和功率分配聯(lián)合最優(yōu)，使得整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量提高。
文檔編號(hào)H04W16/10GK102316461SQ201010215920
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者俞錦, 王德勝, 蔣小奎 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué), 華為技術(shù)有限公司