專利名稱：一種用于解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的功率分配機制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種用于解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的功率分配機制。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)通常是干擾受限的。近30多年來，干擾信道(interference channel, IC)的容量域的問題一直受到廣泛關(guān)注，雖然在特定的干擾情況下，能確知相應(yīng)信道的容量域，但是更廣泛意義上的干擾信道的容量域仍然是未知的。在干擾信道中加入中繼，可以提高接收端信號的質(zhì)量與可靠性，此時，形成了中繼干擾信道(interference channel with relay, ICR)。在中繼系統(tǒng)中，中繼通常有三種傳輸策略一種是放大轉(zhuǎn)發(fā) (amplify-and-forward, AF)，在這種策略下，中繼對來自于發(fā)送端的信號進行放大，然后直接轉(zhuǎn)發(fā)給接收端；一種是解碼轉(zhuǎn)發(fā)(decode-and-forward，DF)，在這種傳輸策略下，中繼先將來自于發(fā)送端的信號進行譯碼，然后將譯出的信號按照特定的形式重新編碼并轉(zhuǎn)發(fā)給接收端；還有一種是壓縮轉(zhuǎn)發(fā)(compress-and-forward，CF)，在這種策略下，中繼將接收到的信號壓縮后轉(zhuǎn)發(fā)給接收端。在不同的中繼系統(tǒng)中，中繼根據(jù)信道的具體特性來選擇相應(yīng)的傳輸策略，從而提高信道利用率。
當(dāng)中繼采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)時，該通信系統(tǒng)形成解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)。為了更好地了解解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的特性，目前的研究主要關(guān)注發(fā)送端的編碼方式，中繼的解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式，以及信道中發(fā)送功率的分配的選擇問題。解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的發(fā)送端主要的編碼方式有臟紙編碼或者Han-Kobayashi編碼等。根據(jù)信道的具體條件，中繼將選擇最佳的解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式， 來協(xié)助接收端對于信息的正確接收。中繼解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的功率分配方式有多種，在現(xiàn)有的研究中大多運用線性方式對發(fā)送功率進行分配。在現(xiàn)有的研究成果中，當(dāng)中繼在強干擾條件下，在發(fā)送端采用速率分解和線性的功率分配方法，解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的信道容量域也是確知的。而如何利用更好的方法來確定更多類型的通信系統(tǒng)的容量，依然是值得研究與關(guān)注的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了更好地分析系統(tǒng)的特性，提出了一種解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的功率分配機制。在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，包括i個發(fā)送端、i個接收端和一個中繼R。發(fā)送端5^1 = 1,2,…)分別發(fā)送兩部分信息，每一部分發(fā)送信息受到相應(yīng)的發(fā)送功率的限制； 中繼R向接收端0^1 = 1，2，…)轉(zhuǎn)發(fā)信息，這部分信息受到中繼R的發(fā)送功率的限制。本發(fā)明對解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中的每一部分信息的發(fā)送功率進行指數(shù)分配，使每一部分功率為總功率的指數(shù)函數(shù)，并對應(yīng)一個功率指數(shù)分配因子，然后用該方法中的功率指數(shù)分配因子來表征信道的復(fù)用增益，從而能夠簡化對解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的分析。
與常用的線性功率分配機制相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于，將系統(tǒng)中的每一部分發(fā)送功率都能與功率指數(shù)分配因子對應(yīng)，而功率指數(shù)分配因子不再像線性分配的系數(shù)一樣只取正值，而是可以取零或負值。更顯著的是，本發(fā)明中的功率指數(shù)分配因子在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中能夠直接表征系統(tǒng)的主要特性-如系統(tǒng)的和速率、復(fù)用增益等，并且根據(jù)實際系統(tǒng)的特點，提高相應(yīng)的功率分配因子則能提高系統(tǒng)的和速率或復(fù)用增益。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的具體實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明提出的一種解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的功率分配機制流程圖。
圖2是本發(fā)明應(yīng)用實例-單邊解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信系統(tǒng)模型圖。
圖3是本發(fā)明仿真中的功率指數(shù)因子與復(fù)用增益關(guān)系圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
圖1為解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的功率分配機制流程圖。在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的系統(tǒng)中，發(fā)送端Si(i = 1,2,…)分別向接收端Di(i = 1,2,…)和中繼R發(fā)送信號，中繼采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)的策略。當(dāng)發(fā)送端Si的總發(fā)送功率均為P時，功率P分為兩部分一部分作為發(fā)送端Si 直接發(fā)送給接收端Di的信號的功率PiiG = 1,2,···)；另一部分作為發(fā)送端Si發(fā)送給中繼 R的信號的功率PiK(i = 1，2，…)。對發(fā)送端Si的兩部分發(fā)送功率進行功率指數(shù)分配，可表示為
Pii=Pa" (α,<1, / = 1,2，…) IPm=Pa'" (ai}l <1, 1 = 1,2,-)⑴
pa + Pa'" = P 由式(1)知，本發(fā)明采用的功率分配機制使得發(fā)送端Si的兩部分發(fā)送功率Pii和 PiK分別是總發(fā)送功率P的指數(shù)函數(shù)，并且對應(yīng)的功率指數(shù)分配因子為CIii和aiK，其中CIii 和α iK分別為小于1的實數(shù)。在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，對于中繼R向接收端Di的發(fā)送功率 PEi(i = 1,2,…)進行功率指數(shù)分配，可表示為 Pm=P"' (/ = 1,2,-)(2) 由式⑵知，本發(fā)明采用的功率分配機制使得中繼R向接收端01的發(fā)送功率PKi是發(fā)送端Si的總發(fā)送功率P的指數(shù)函數(shù)，并且對應(yīng)的功率指數(shù)分配因子為SySi為任意值的實數(shù)。
本發(fā)明可利用功率指數(shù)分配因子α 、α⑶和δ i來分析各種解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的信道容量和復(fù)用增益。
本發(fā)明的一個應(yīng)用場景為單邊解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信系統(tǒng)，圖2為單邊解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信系統(tǒng)模型。
為使本發(fā)明的應(yīng)用場景更為明晰，下面先對單邊解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信系統(tǒng)進行簡要介紹。
當(dāng)只考慮一個接收端受到干擾影響時，對應(yīng)的信道模型為單邊干擾信道或稱為Z 信道。雖然單邊干擾信道與普遍意義下的干擾信道相比，存在較強的限制，但是單邊干擾信道能夠更顯著地體現(xiàn)干擾受限系統(tǒng)對于干擾的處理方式——對干擾進行譯碼或者把干擾看作噪聲。在單邊干擾信道中加入中繼，并且中繼采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)的策略時，便形成了單邊解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信系統(tǒng)。
在圖2所示的單邊解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信系統(tǒng)模型中，兩個發(fā)送端分別向兩個相應(yīng)的接收端發(fā)送信息，中繼協(xié)助信息的傳輸過程。同時，接收端D1受到來自發(fā)送端&的干擾，而接收端A不受干擾的影響；同時，中繼接收來自發(fā)送端S1和&的信息，并向接收端D1轉(zhuǎn)發(fā)信息，協(xié)助譯碼。在該模型中，需要應(yīng)用本發(fā)明的功率分配機制的功率有三部分，發(fā)送端S1 的發(fā)送功率P1,發(fā)送端&的發(fā)送功率P2,以及中繼的發(fā)送功率Ρκ。同時，圖2中所標(biāo)注的系統(tǒng)信道參數(shù)，ij = {11，21，22，1R，2R，R1}，被系統(tǒng)中的各個節(jié)點所確知。
根據(jù)圖2所示模型，本發(fā)明中對單邊解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼通信系統(tǒng)進行指數(shù)分配的步驟如下 步驟一發(fā)送端S1的發(fā)送功率P1分成兩部分，一部分是發(fā)送端S1直接發(fā)送給接收端0工的信息的功率P11, —部分是發(fā)送端S1發(fā)送給中繼的信息的功率Pik，即Pn+P1K = P1 ；同時發(fā)送端&的發(fā)送功率P2分成兩部分，一部分是發(fā)送端&直接發(fā)送給接收端A的信息的功率P22，一部分是發(fā)送端&發(fā)送給中繼的信息的功率P2k，即P22+P2K = Ρ2。發(fā)送功率P1和 P2 滿足 P1 = P2 = P。
步驟二 將步驟一中提到的發(fā)送功率Pn、P1K、P22、P2K以及中繼的發(fā)送功率Pki進行指數(shù)分配，即每一個功率都表示成功率P的函數(shù)。具體分配如下
權(quán)利要求
1.一種用于解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的功率分配機制，其特征在于，包括在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，發(fā)送端Si (i = 1,2,…)分別向接收端Di (i = 1,2,…)和中繼R發(fā)送信號，中繼采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)的策略。對于發(fā)送端Si和中繼R的發(fā)送功率進行功率指數(shù)分配，使每一部分功率與一個功率指數(shù)分配因子相對應(yīng)，然后利用功率指數(shù)分配因子來分析解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的和速率和復(fù)用增益，從而能夠簡化對解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的分析。 并且根據(jù)實際系統(tǒng)的特點，提高相應(yīng)的功率指數(shù)分配因子則能提高系統(tǒng)的和速率或復(fù)用增
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)送端Si的總發(fā)送功率均為P時，功率P分為兩部分一部分作為發(fā)送端Si直接發(fā)送給接收端Di的信號的功率PiiG = 1,2,…)；另一部分作為發(fā)送端Si發(fā)送給中繼R的信號的功率PiK(i = 1， 2，…)。對發(fā)送端Si的兩部分發(fā)送功率進行功率指數(shù)分配，可表示為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，對于中繼R向接收端0,的發(fā)送功率PKi(i = 1,2,…)進行功率指數(shù)分配，可表示為Pni =P5' 0=12,-)
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，發(fā)送端Si的兩部分發(fā)送功率Pii和PiK分別是總發(fā)送功率P的指數(shù)函數(shù)，并且對應(yīng)的功率指數(shù)分配因子為α π 和α iR。α 禾口 α iE分別為小于1的實數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，中繼R向接收端Di 的發(fā)送功率PKi是發(fā)送端Si的總發(fā)送功率P的指數(shù)函數(shù)，并且對應(yīng)的功率指數(shù)分配因子為Si為任意值的實數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5所述方法，其特征在于，在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，可利用功率指數(shù)分配因子α 、Ciil^n Si來分析解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的和速率和復(fù)用增益，從而能夠簡化對解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的分析。并且根據(jù)實際系統(tǒng)的特點，提高相應(yīng)的功率指數(shù)分配因子 α 、α iK或δ i則能提高系統(tǒng)的和速率或復(fù)用增益。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的功率分配機制。在解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，包括i個發(fā)送端、i個接收端和一個中繼R。發(fā)送端Si(i＝1，2，…)分別發(fā)送兩部分信息，每一部分發(fā)送信息受到相應(yīng)的發(fā)送功率的限制；中繼R接收信息并且解碼，然后向接收端Di(i＝1，2，…)轉(zhuǎn)發(fā)信息，這部分信息受到中繼R的發(fā)送功率的限制。本發(fā)明對解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中的每一部分信息的發(fā)送功率進行指數(shù)分配，使每一部分功率為總功率的指數(shù)函數(shù)，并對應(yīng)一個功率指數(shù)分配因子，然后用該方法中的功率指數(shù)分配因子來表征解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的和速率和復(fù)用增益，從而能夠簡化對解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的分析。并且根據(jù)實際系統(tǒng)的特點，提高相應(yīng)的功率指數(shù)分配因子則能提高系統(tǒng)的和速率或復(fù)用增益。
文檔編號H04W52/18GK102186231SQ201110145179
公開日2011年9月14日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者張?zhí)炜? 王巍, 趙嵩, 曾志民 申請人:北京郵電大學(xué)