[发明专利]一种高斯信源的分布式压缩转发系统及其优化方法

权利要求书

1.一种高斯信源的分布式压缩转发系统优化方法，其特征在于，该方法基于以下高斯信源的分布式压缩转发系统：

信源S发送模拟信号X(t)，服从的高斯分布，所述信源与接收端之间无直接传输信道，通过L个中继节点R_i(i＝1,2,...,L)将接收到的模拟信号进行分布式压缩编码，转化成数字信号后发送到目的节点，实现信源与目的节点D之间的通信；

所述高斯信号在加性高斯白噪声(AWGN)信道下的传输，中继节点R_i接收到的信号为Y_ri(t)＝X(t)+N_ri(t),i＝1,2,...,L

N_ri(t)表示第i个中继节点处的高斯白噪声；

其中，各个中继的接收信噪比γ_i符合比例关系：令γ_i＝a_iγ，每个中继节点处都设置一个信源编码器，将接收到的混合了噪声的模拟信号Y_ri(t)进行分布式信源编码，对数据进行压缩；

在各个中继节点将接收到的模拟信号Y_ri(t)进行抽样，量化和压缩编码，转化成数字信号Y′_ri(t)，再发送到目的节点D，实现中继到接收端的数字化传输；

所述系统优化方法包括以下过程：

信源发送模拟高斯信号，在中继器进行分布式压缩编码，并进行数字传输；在加性高斯白噪声信道下，对多中继的分布式信源编码问题，采用CEO理论建立多中继网络的率失真函数，得到各个中继的传输速率；并结合Shannon信道容量理论，将中继压缩后的传输速率与中继到接收端的信道容量建立联系，中继信息的传输速率小于中继到接收端的信道容量，并提出一种最优求解算法，使得在总功率受限条件下，在信源和中继网络之间基于信噪比进行功率分配，系统接收端的信噪比性能达到最大；

所述系统的优化设计模型如下：

Max:γ_d

其中，γ_d为中继节点处进行压缩的量化信噪比，γ_i为中继R_i接收信源信号的信噪比，η_i为接收端接收中继节点R_i信号的信噪比，ρ为总的信噪比约束，L为中继节点的个数；

在总的信噪比约束条件下，在信源和中继网络之间基于信噪比进行功率分配，使得中继节点的量化信噪比γ_d最大，即接收端将收到的数字信号进行解码后得到的信号信噪比性能达到最大；

使得各个中继的发送速率等于中继到接收端的信道容量，进一步得到的优化模型为：

Max:γ_d

其中

对所述优化模型的具体求解步骤如下：

a.判断当前比例{a_i}下区间是否为空；若跳至步骤b；否则跳至步骤c；

b.求解当前模型下γ_d的最大值并保存对应的{γ_d，s,L}值，并判断求得的γ_d是否为约束条件1在区间内的最大值，若不是则跳至步骤c；若是则跳至步骤d；

c.去掉一个中继节点，计算和的大小，若则去掉中继节点R₁，返回步骤a；否则去掉中继节点R_L，返回步骤a；

d.判断迭代过程中得到的γ_d的最大值及其对应的{γ_d，s,L}即为最优分配方案。