[发明专利]一种基于空间调制的无线中继协作网络中功率分配方法

说明书

本发明提供了一种基于空间调制的无线中继协作网络中功率分配方法。针对协作空间调制系统，利用有效信噪比的概率密度函数和矩生成函数，给出了系统误比特率的理论表达式和渐进近似表达式。根据渐进近似表达式，以最小化误比特率为优化目标，提出了次优功率分配方案。经仿真验证，本发明所提出的功率分配方法相比于等功率分配方案，可有效降低系统误比特率，提高系统性能。

技术领域：

本发明属于移动通信领域，涉及移动通信系统的资源分配方法，尤其是涉及一种基于空间调制的无线中继协作网络中功率分配方法。

背景技术：

协作通信作为近几年无线通信领域的研究热点之一，利用无线通信网络中其他用户的天线作为中继节点协作信号的传输，解决了传统的多输入多输出(MIMO,Multi-InputMulti-output)系统中移动终端由于体积和功率限制无法放置多天线的问题，在提高频谱利用率的同时，有效地较低了基站所带来的大量成本。根据中继节点对接收信号的处理方式的不同，可以分为不同的协作协议。放大转发(AF,Amplify-and-Forward)协作协议相比于其他协议较为简单易于实现，因此被广泛应用于协作系统中。其基本思想是中继节点直接将接收到的信号放大之后再转发至目的。空间调制(SM，Spatial Modulation)技术通过每一时隙只激活一根天线发送符号，可以实现单链路收发设计，有效克服信道间干扰以及同步问题；同时利用发射天线序号与传输信息比特的一一映射，是天线序号“隐形”地传输信息，速率高，容量大。将SM技术与协作通信相结合，一方面可以体现出SM技术的优势，有效避免了协作通信系统中的弊端，另一方面还能利用协作中继节点帮助源节点传输信息，体现协作通信的优势。

在协作通信系统中，源节点和中继节点所分配的功率大小会对系统性能产生一定的影响，因此根据中继位置以及路径损耗采用合理的功率分配方案可以有效提高系统性能。文献1(J.Luo,R.S.Blum,L J Cimini,L.J.Greenstein.Decode-and-forwardcooperative diversity with power allocation in wireless networks[J].IEEETransactions on Wireless Communications,2007,6(3):793-799.)提出了一种次优功率分配方法，通过功率控制实现协作DF系统中断概率的最小化。文献2(C.L.Wang andJ.Y.Chen.Power allocation and relay selection for AF cooperative relaysystems with imperfect channel estimation.IEEE Transactions on VehicularTechnology,2016,65(9):7809-7813.)针对不完全信道状态信息下的AF多中继协作系统，通过最大化容量，提出了一种最优闭式功率分配方案。文献3(Miaowen Wen,Xiang Cheng,H.Vincent Poor and Bingli Jiao.Use of SSK modulation in two-way amplify-and-forward relaying.IEEE Transactions on Vehicular Technology,2014,63(4):1498-1504)是将空移键控(SSK,Space Shift Keying)技术引入双中继协作系统中，给出了令误比特率最小化的功率分配系数。以上文献都是基于协作通信系统或者协作空移键控系统进行的功率分配方案研究，而目前大部分协作空间调制系统都采用的是等功率分配。因此，为提升系统性能，研究协作空间调制系统的自适应功率分配是非常必要的。

发明内容：

为提升协作空间调制系统的性能，本发明基于误比特率理论表达式，提出了一种基于空间调制的无线中继协作网络中功率分配方法。

本发明所采用的技术方案有：一种基于空间调制的无线中继协作网络中功率分配方法，包括如下步骤：