[发明专利]针对总功率受限的双跳全双工DF中继系统最优功率分配方法

权利要求书

1.针对总功率受限的双跳全双工DF中继最优功率分配方法，所述双跳全双工DF中继系统由源节点R₀，中继节点R₁以及目的节点R₂组成，信号传播的信道为瑞利衰落信道，假设p_i为节点R_i(i＝0,1)的发射信号的功率，即源节点R₀的发射功率是p₀，中继节点R₁的发射功率是p₁，当不考虑自由空间传播损耗时，节点R_j(j＝1,2)的接收到的来自节点R_i(i＝0,1)的经过衰落信道后信号的平均信噪比为：

γ‾i,j=Ωi,jpiN0---(1)]]>

其中Ω_i,j为信道衰落系数的模值的均方值，N₀为噪声功率；

其特征在于：所述方法的实现过程为：

步骤一、求解端到端的中断概率P_o(γ_th)：

当给定接收信噪比门限γ_th时，双跳全双工DF中继系统的端到端的中断概率P_o(γ_th)为：

Po(γth)=1-γ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(2)]]>

步骤二、当节点总的发射功率受限为p_Total时，双跳全双工DF中继最优功率分配策略等价为非线性最优化问题：

min1-γ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(3)]]>

约束条件:p₀+p₁＝p_Total

等价于：

maxγ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(4)]]>

约束条件:p₀+p₁＝p_Total

设则对目标函数去自然对数运算后，最优化问题等价为：

max-(γthk0,1p0+γthk1,2p1)-lnM(p0,p1)---(5)]]>

约束条件:p₀+p₁＝p_Total

其中：

M(p0,p1)=1+AB+Ap1p0+Bp0p1A=k1,1γthk0,1,B=k0,2γthk1,2---(6)]]>

最终最优功率分配问题转化为公式(5)所示；

步骤三、进行最优功率分配，过程如下：

步骤1：设代价函数J(p₀,p₁,λ)，其中λ为中间参数；

J(p0,p1,λ)=-(γthk0,1p0+γthk1,2p1)-lnM(p0,p1)-λ(p0+p1-pTotal)---(7)]]>

步骤2：对代价函数J(p₀,p₁,λ)求梯度得，

▿J=∂J∂p0∂J∂p1∂J∂λ=γthk0,1p02-1M(p0,p1)(-Ap1p02+Bp1)+λγthk1,2p12-1M(p0,p1)(Ap0-Bp0p12)+λp0+p1-pTotal---(8)]]>

步骤3：令梯度得到方程组：

γthk0,1p02-1M(p0,p1)(-Ap1p02+Bp1)+λ=0γthk1,2p12-1M(p0,p1)(Ap0-Bp0p12)+λ=0p0+p1-pTotal=0---(9)]]>

步骤4：解方程组后得到：

p0=Φ(p0,p1)1+Φ(p0,p1)pTotal---(10)]]>

其中

Φ(p0,p1)=ApTotal+γthk0,1M(p0,p1)BpTotal+γthk1,2M(p0,p1)---(11)]]>

步骤5：设迭代精度门限值ε，利用等功率分配对源节点R₀的发射功率p₀和中继节点R₁的发射功率p₁进行初始化，即

步骤6：令中间变量等于p₀；

步骤7：将p₀和p₁带入公式(10)中，求得新的p₀；

步骤8：p₁＝p_Total-p₀；

步骤9：判断条件是否成立，如果不成立，则跳回步骤6；如果条件成立，则继续步骤10；

步骤10：此时的和即为针对总功率受限的双跳全双工DF中继最优功率分配结果。

2.根据权利要求1所述的针对总功率受限的双跳全双工DF中继系统最优功率分配方法，其特征在于：所述方法步骤5中所述迭代精度门限值ε的取值为小于或等于0.01。