[发明专利]针对单个节点功率受限的双跳全双工DF中继系统最优功率分配方法

摘要

针对单个节点功率受限的双跳全双工DF中继最优功率分配方法，涉及无线传输技术领域。本发明为了解决双跳全双工解码转发中继(Decode‑and‑Forward,DF)系统的单个节点的功率受限问题。求解端到端的中断概率Po(γth)；将最优功率分配等价为非线性最优化；最优功率分配的具体过程为设目标函数f(p0,p1)，设迭代精度门限值ε，对利用等功率分配对p0，即令中间变量等于p0，采用叠代法更新p0；条件成立时获得最优功率分配方案。本发明方法适用于双跳全双工DF中继系统的最优功率分配，使得系统的端到端的中断性能达到最佳。

主权项

一种针对单个节点功率受限的双跳全双工DF中继系统最优功率分配方法，其特征在于：所述双跳全双工DF中继系统由源节点R0，中继节点R1以及目的节点R2组成，信号传播的信道为瑞利衰落信道，假设pi为节点Ri,i＝0,1的发射信号的功率，即源节点R0的发射功率是p0，中继节点R1的发射功率是p1，当不考虑自由空间传播损耗时，节点Rj,j＝0,1的接收到的来自节点Ri,i＝0,1的经过衰落信道后信号的平均信噪比为：γ‾i,j=Ωi,j·piN0---(1)]]>其中Ωi,j为信道衰落系数的模值的均方值，N0为噪声功率；其特征在于：所述方法的实现过程为：步骤一、求解端到端的中断概率Po(γth)：当给定接收信噪比门限γth时，双跳全双工DF中继系统的端到端的中断概率Po(γth)为：Po(γth)=1-γ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(2)]]>步骤二、将最优功率分配等价为非线性最优化：双跳中继系统的单个节点的功率受限为pMax时，双跳全双工DF中继最优功率分配策略等价为非线性最优化问题：min1-γ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(3)]]>约束条件:等价于：maxγ‾0,1γ‾0,1+γthγ‾1,1e-γthγ‾0,1·γ‾1,2γ‾1,2+γthγ‾0,2e-γthγ‾1,2---(4)]]>约束条件:设则对目标函数取自然对数运算后，最优化问题等价为：max-(γthk0,1p0+γthk1,2p1)-lnM(p0,p1)---(5)]]>约束条件:其中：M(p0,p1)=1+AB+Ap1p0+Bp0p1A=k1,1γthk0,1,B=k0,2γthk1,2---(6)]]>步骤三、基于公式(5)进行最优功率分配，具体过程如下：步骤1：设目标函数f(p0,p1)，f(p0,p1)=-(γthk0,1p0+γthk1,2p1)-lnM(p0,p1)---(7)]]>p0是源节点R0的发射功率，p1是中继节点R1的发射功率；步骤2：判断A与B的大小，当A<B时执行步骤3，A>B时执行步骤4，A＝B时执行步骤5；步骤3：此时A<B，包含如下几个子步骤；步骤3a：对f(p0,pMax)取关于p0的微分有：∂f(p0,pMax)∂p0=γthk0,1p02--ApMaxp02+BpMaxM(p0,pMax)---(8)]]>步骤3b：令微分结果等于0，解方程得到p0=γthk0,1B(M(p0,pmax)+ApMax2)---(9)]]>步骤3c：设迭代精度门限值ε，对源节点的发射功率p0利用等功率分配进行初始化，即令步骤3d：令中间变量等于p0；步骤3e：将p0带入公式(9)中进行迭代计算，求得更新后的p0；步骤3f：判断条件是否成立，如果不成立，则跳回步骤3d；如果条件成立，则继续步骤3g；步骤3g：p1＝pMax既是最优功率分配方案；步骤4：此时A>B，包含如下几个子步骤；步骤4a：对f(pMax,p1)取关于p1的微分有∂f(pMax,p1)∂p1=γthk1,2p12-ApMax-BpMaxp12M(pMax,p1)---(10)]]>步骤4b：令微分结果等于0，解方程得到p1=γthk1,2A(M(pMax,p1)+BpMax2)---(11)]]>步骤4c：设迭代精度门限值ε，利用等功率分配对p1进行初始化，即步骤4d：令中间变量等于p1；步骤4e：将p1带入公式(11)中，求得新的p1；步骤4f：判断条件是否成立，如果不成立，则跳回步骤4d；如果条件成立，则继续步骤4g；步骤4g：p0＝pMax，既是最优功率分配方案；步骤5：此时A＝B，此时最大的等功率分配即是最优功率分配结果，即p0＝pMax，p1＝pMax。