[发明专利]增量双中继系统中基于误符号率的功率优化分配的方法

说明书

本发明提出了协作通信下的增量双中继的系统和其传输协议。选择两个中继节点的目的在于相比于一个中继节点提高其系统的可靠性，相比于三个以上的中继节点，又能提高系统的传输速率。同时，提出了在此协议下误码率的近似的计算量很小的表达式以用于系统功率的优化的分配。本发明利用了在二进制下进化的方法来寻找优化的解。在找到优化的解后，可以利用它来进行系统功率的优化的分配，以进一步地提高所提出系统和协议的性能。实验结果显示所提出的方法能在没进行功率优化分配时误符号率的性能就已经大大优于现有的采用功率分配优化后的最好的协作通信系统和协议，同时所提出的功率分配的优化的方法能够大大减少所提出系统和协议下的误符号率。

技术领域

本发明涉及到通信技术领域，特别是涉及到协作通信的技术领域。在此邻域中，本发明提出了增量双中继系统中以误符号率最小为目标的发射功率在源节点和两个中继节点之间的优化分配的方法。

背景技术

在传统的协作通信中，其系统模型如附图1所示。此时，有一个源节点，一个目的节点，和一个中继节点参与到协同通信中来。在第一个时隙中，源节点发射信息给目的节点和中继节点。在第二个时隙中，中继节点发射信息给目的节点，目的节点根据其第一个时隙和第二个时隙收到的信号进行最大比合并，产生解码信号。根据中继节点的转发信息方式的不同，其协作可分为译码转发(DF)协议和放大转发协议(AF)和编码协作。

其中，在译码转发协议下，中继节点先解码信息再重新编码信息传输；在放大转发协议下，中继节点仅仅放大所接收到的信号。在编码协作下，中继节点产生纠错能力更强的编码发送给目的节点。

但是，这样的中继协议和系统存在如下问题：1.当源节点到中继节点的信道质量差时，中继节点的误符号率很高。这样的信号传输给目的节点时，往往起不到有益的作用，反而会提高目的节点的误符号率，而不是降低目的节点的误符号率。2.当源节点到目的节点的信道质量较好时，往往不需要中继节点的协作，就已经能产生符合误符号率要求的目的节点收到的信号。这种情况下，依然采用协作方式，会降低系统传输信息的速率。

为此，本发明提出并分析了增量双中继系统的误符号率性能。给出了这个系统和协议下的误符号率的容易计算的近似表达式，并通过此表达式来优化系统的性能。利用了所提出的进化方法，来优化地分配源节点的发射功率和两个中继节点的发射功率，以使在总功率一定的情况下，尽量降低系统的误符号率，更大地提高所提出系统的性能。在所提出的降低误符号率的进化方法中，首先把两个自变量转化为二进制数，在二进制下先固定一个变量，进化另外一个变量，然后根据进化的结果缩小这个变量的取值范围。然后，当两个变量的每一个允许的取值区间足够小时，采取联合进化的方式，对两个变量进行二进制下的交叉、变异、和淘汰，以优化地寻找最优解。最后，利用最优解来分配系统的总功率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种协同通信的协议，并分析了此协议下的系统的误符号率。为了进一步地提高此协议的性能，本发明推导出了此误符号率近似的计算量很小的表达式。基于此表达式，本发明提供了一种优化分配系统发射功率的方法，并使用进化的方法来淘汰搜索区间和进行种群进化，并避免陷入局部最小。所得到的方法可以优化地并高精度地分配系统的功率，即，在系统总功率一定的情况下，通过协议中的功率分配来尽量减少系统的误符号率。

本发明所采用的技术方案是：1.提供协同通信的新协议，在此协议下，只在系统目的节点的解码端发生解码错误时才启用中继节点，以加快信息的传输速率。同时，在解码端需要协作时，一次使用两个中继节点来保证传输的可靠性。(传统的增量中继系统只有一个中继节点)2.提供了此协议下误符号率的精确的表达式，并对此表达式进行了近似，以利于误符号率的计算。3.提供了此协议下的功率分配的方法，以在系统总功率一定的情况下，通过功率分配来减少系统的误符号率。4.利用二进制下的进化方法来提高求解问题的精度和性能。