[发明专利]一种全双工中继系统的通信方法及全双工中继系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种全双工中继系统的通信方法及全双工中继系统。

背景技术

由于协作中继技术可以有效扩大无线通信系统覆盖范围，增强系统鲁棒性，成为无线通信系统关键技术之一。传统地，中继节点一般工作于半双工模式，必须为其接收和发送信号分配相互正交的信道资源。这严重损害了无线通信系统的频谱利用率。为了弥补传统半双工中继模式带来的频谱效率损失，研究者们提出了全双工中继转发技术。

通过部署至少两根天线，全双工中继节点能够在转发前一时隙收到的信号的同时，接收当前时隙信源发送的新信号。相较传统的半双工中继系统，理论上全双工中继系统能够将频谱效率提升几乎一倍。但是，由于全双工中继转发信号会对其目的接收信号造成环路自干扰，导致了信息信号和自干扰信号的耦合特性。一方面，如果中继节点发射功率过小，会损害“中继-信宿”链路的通信质量；另一方面，如果中继节点发射功率过大，会导致严重的环路自干扰影响，进而损害“信源-中继”链路的通信质量。因此，为了有效改善全双工中继系统的通信性能，需要平衡信息信号和干扰信号之间，以及信源发射功率和中继发射功率之间的相互制约关系。

在目前的全双工中继系统中，虽然大量工作考虑了全双工中继节点的环路自干扰问题，但是却没有从信源发射功率和中继发射功率之间的相互制约关系这一角度对系统性能进行优化，因此无法获得较优的系统能效。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供了一种全双工中继系统的通信方法及全双工中继系统，由此解决现有的全双工单中继系统中系统能效较低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种全双工中继系统的通信方法，其特征在于，包括：

S1、在时隙t＝1，信源S产生信号x(t)，并以功率P_S向全双工中继节点R发送信号x(t)，由所述全双工中继节点R对信号x(t)进行接收并解码，其中，所述功率P_S由预设的功率分配策略确定；

S2、若所述全双工中继节点R能够成功解码，则执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3、在时隙t+1，所述全双工中继节点R以功率P_R向信宿D发送解码成功的信号x(t)，同时所述信源S以所述功率P_S向所述全双工中继节点R发送产生的新信号x(t+1)，由所述全双工中继节点R在信号x(t)的环路自干扰下对信号x(t+1)进行接收并解码，然后执行步骤S5，其中，所述功率P_R由所述预设的功率分配策略确定；

S4、在时隙t+1，所述信源S以所述功率P_S向所述全双工中继节点R发送产生的新信号x(t+1)，由所述全双工中继节点R对信号x(t+1)进行接收并解码，然后执行步骤S5；

S5、判断信号传输过程是否完成，若完成，则执行步骤S6；否则，返回执行步骤S2；

S6、判断所述中继节点R能否成功解码最新接收的信号，若成功解码，则所述中继节点R以功率P_R将成功解码的信号转发给信宿D，结束传输过程；否则，直接结束传输过程。

优选地，所述功率P_S由预设的功率分配策略确定以及所述功率P_R由所述预设的功率分配策略确定，包括：

由于中继R工作于全双工模式，因此在时隙t+1，中继R转发给信宿D的信息信号x(t)会对中继接收来自信源S的信息信号x(t+1)产生环路自干扰，由此产生信息信号与自干扰信号之间的耦合，为了平衡“信息信号”与“干扰信号”之间，以及“信源-中继”与“中继-信宿”这两跳传输之间的关系；

设定所述信源S的发射功率P_S，并自适应调整所述全双工中继节点R的发射功率P_R，以在达到目标中断概率的前提下，使系统的能量效率EE达到最优，其中P_R∈[0,P_max]，P_max是所述全双工中继节点R能够达到的最大发射功率。

优选地，所述发射功率P_R的求取方法为：

由求取使得系统的能量效率EE达到最优时对应的P_R值作为目标P_R值。

优选地，所述功率P_S由预设的功率分配策略确定以及所述功率P_R由所述预设的功率分配策略确定，包括：