[发明专利]用于双向中继网络的中继处理和功率控制联合优化方法

摘要

本发明提供的用于双向中继网络的中继处理和功率控制联合优化方法，包括：建立双向中继网络模型，并初始化用户发射功率P_k，建立中继节点的中继处理矩阵V，以及基于中继处理矩阵更新用户发射功率，和计算总发射功率P_total，并重复上述步骤，在时，得到用户节点最优发射功率和中继处理矩阵。上述，将中继处理和功率控制联合设计优化，在满足用户信干噪比的条件下，优化分配用户节点和中继节点发射功率，联合优化中继节点处理矩阵，使得双向中继网络系统的能源效率最优。

主权项

1.用于双向中继网络的中继处理和功率控制联合优化方法，所述双向中继网络包括中继节点和用户节点，其特征在于，包括：步骤S1：建立双向中继网络模型，并初始化用户发射功率Pk；步骤S2：建立中继节点的中继处理矩阵V；步骤S3：基于中继处理矩阵更新用户发射功率；步骤S4：计算总发射功率Ptotal；步骤S5：重复步骤S2至S4，在时，得到用户节点最优发射功率和中继处理矩阵；其中，t为迭代次数，ε为设定的迭代终止条件；所述步骤S2具体为：基于最大化第一阶段用户节点端的用户信干噪比，建模基于V＝VtxWVrx得到中继处理矩阵V；其中，V_rx表示上行链路的接收处理矩阵，V_tx表示下行链路的发射处理矩阵；σ²为第一阶段传输引入的噪声功率；h_K为中继节点根据接收到的信号估计得到的信道，I为单位矩阵；所述步骤S3之前，还包括：规划中继处理和发射功率的联合优化为：基于约束条件为等号时，总发射功率最小，得到方程β2(W‑DΨ)p＝D(β2σ1+σ2)；得到各用户发射功率组成的矢量p＝[P1，P2，…，P2K]为：p＝Ω(σ1+β‑2σ2)；其中，γ_k是用户节点k的目标信干噪比，β为中继节点的放大因子；Ω＝(W‑DΨ)^‑1D；D，Ψ和σ分别为为中继节点根据上下行信道间的互易性得到中继节点到各个用户节点的信道矢量；在得到用户发射功率之前，所述方法还包括：求解矩阵DΨ的最大特征值λmax(DΨ)；若λmax(DΨ)＞1，将γk改为γ′k，使得λmax(DΨ)＜1；更新D；所述步骤S4具体为：基于更新的用户发射功率和中继处理矩阵，得到β＝argminβ2tr(VΦVH)+iΩ(σ1+β‑2σ2)s.t.β＞0；得到基于Pr＝β2tr(VΦVH)，得到中继节点发射功率；基于用户节点发射功率和中继节点发射功率，得到总发射功率Ptotal；其中，Φ＝HPHH+σ2I，i＝[1，…，1]T，I为单位矩阵，H＝[h1，h2，…，h2K]是由用户的信道矢量组成的矩阵；P＝diag{P1，…，P2K}，其对角元素为用户发射功率。