[发明专利]基于用户公共信息速率最大化的能量分配方法

说明书

本发明公开了一种基于用户公共信息速率最大化的能量分配方法，基于多用户中继系统模型，确保系统中每一个用户的信息速率都相等并最大化，保证多用户中继系统中用户信息速率的公平性。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体的说是涉及一种基于用户公共信息速率最大化的能量分配方法。

背景技术

中继技术可以延伸通信的覆盖范围、提高系统的容量以及提高用户的服务质量。中继作为通信系统的一个转发节点，具有接收和转发的功能，中继接收机的接收策略对系统的性能有重要的影响。

在多用户中继系统中，由于地理位置等多种因素，用户接收机与中继之间的距离不可能都是相同的。信号在传输的过程中存在衰落，传输的距离越远，遭受的衰落越严重。

现有的用户总信息速率最大化模型下的能量分配方案，发现在该模型下，距离中继较远的用户信息速率明显小于距离中继较近的用户，即“远近”现象明显，无法保证多用户中继系统中用户信息速率的公平性。

因此，如何保证多用户中继系统中用户信息速率的公平性是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于用户公共信息速率最大化的能量分配方法，保证多用户中继系统中用户信息速率的公平性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于用户公共信息速率最大化的能量分配方法，包括：

(1)基于多用户中继系统模型，确保系统中每一个用户的信息速率都相等并最大化，设系统公共信息速率的最优值为建立公共信息速率最大化优化目标P₆：

P₆:

s.t.

τ_i≥0，i＝1,2,…,K

其中，表示用户公共信息速率，用户的信息速率R_i是关于τ的函数，其中，τ表示能量分配比例矢量，τ＝[τ₁,…,τ_K]；K为中继系统中用户的数量，g_i为中继到第i个用户的接收机的信道增益，τ_i为第i个用户的能量分配比例，η为能量转换效率因子，h为发射机到中继的信道增益，Q表示能量信号的平均功率，α为一个传输块的时间中用于能量收集的时间比例，z为与解码过程中的电路消耗相关的系数，为一固定值，且z∈(0,1)，为用户接收机天线引入噪声的平均功率；

(2)对优化目标进行求解，具体包括：

a、基于以及求得基于总信息速率最大化模型的每个用户的信息速率[R₁(τ),R₂(τ),…,R_K(τ)]；

b、初始化：R_min＝min{R_i(τ)|i＝1,…,K}，令

c、令中计算得到τ_i，其中，δ₁表示的精度；

d、计算如果|1-q|＞δ₂，则更新并返回执行步骤c；若|1-q|≤δ₂，则得到系统公共信息速率的最优值以及对应的最优的能量分配比例τ*；其中，δ₂表示与对应的τ^*的精度。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于用户公共信息速率最大化的能量分配方法，基于多用户中继系统模型，确保系统中每一个用户的信息速率都相等并最大化，保证多用户中继系统中用户信息速率的公平性。

附图说明