[发明专利]一种中继辅助非授权用户的半双工/全双工混合传输方法

摘要

本发明公开了一种中继辅助非授权用户的半双工/全双工混合传输方法。所述方法包括中继辅助非授权系统包括一对授权用户发射机和接收机、一对非授权用户发射机和接收机以及由若干非授权用户构成的潜在协作中继；半双工传输时，一个中继传输帧分成两个相等的时隙；全双工传输时，每个中继传输帧不划分时隙；当全双工自我干扰的功率低于阈值时，采用全双工传输，否则采用半双工传输；本方法根据自我干扰的功率在半双工传输和全双工传输之间切换，从而利用全双工的吞吐量优势又弱化自我干扰对吞吐量性能的不利影响，进而提高非授权用户的传输容量。

主权项

一种中继辅助非授权用户的半双工/全双工混合传输方法，其特征在于：中继辅助非授权系统包括一对授权用户发射机PUTX和接收机PURX两个节点，一对非授权用户发射机SUS和接收机SUD两个节点，以及由若干非授权用户构成的潜在协作中继SUK的节点，并且所有节点都是全双工的，潜在的非授权用户作为协作中继SUK的节点装有一根发射天线和一根接收天线，其它不是潜在的非授权用户作为协作中继的用户的节点都只装有一根接收天线；半双工传输时，一个中继传输帧分成两个相等的时隙，分别标记为时隙1和时隙2，在时隙1，非授权用户发射机SUS节点以发射功率PS(W)发送一个信号xs(t)，同时授权用户PUTX节点以发射功率PP(W)发送信号xp(t)，系统其他节点进行监听；在时隙2，潜在中继SUK将接收来自SUS的信号xs(t)以及PUTX的信号xp(t)组合，得到组合信号xc(t)，然后将该组合信号放大转发给非授权用户接收机SUD，同时授权用户接收机PURX接收到来自中继的信号，再根据时隙1和时隙2收到信号解码xp(t)，忍受的干扰功率为PR(W)，潜在中继SUK处的放大增益记为β，非授权用户接收机SUD根据时隙2接收到的信号解码xs(t)，信息传输速率为Rhalf，全双工传输时，每个中继传输帧不划分时隙，潜在中继SUK将接收来自SUS的信号xs(t)和来自PUTX的发射信号xp(t)合并，并且立即放大转发出去，产生自我干扰xk(t)，非授权用户接收机SUD和授权用户接收机PURX都接收到信号，授权用户接收机PURX根据时隙1和时隙2接收的信号解码xp(t)，忍受的干扰功率为非授权用户接收机SUD根据时隙2接收的信号解码xs(t)，信息传输速率为Rfull(bit/s)，当自我干扰xk(t)的功率Pk(W)低于设定阈值Γ时，潜在中继SUK就采用全双工模式传输；否则采用半双工传输，据此得到半双工/全双工混合传输的信息传输速率R，在中继节点SUK的发射功率约束和授权用户接收机PURX的干扰约束下最大化非授权用户接收机SUD处的信息传输速率，建立优化问题如下，maxβRs.t.PR(W)≤I,P~R(W)≤I,β≤β‾]]>其中I是授权用户接收机PURX能忍受的最大干扰功率，由中继节点SUK的最大发射功率决定，对该优化问题求解，得到最优的放大增益β，如果该优化问题是凸的，采用拉格朗日乘数法求解，如果该优化问题是非凸的，先转化为凸优化问题，再用拉格朗日乘数法或者内点法求解，得到最优的放大增益β后，中继节点SUK对接收信号的处理完全确定，通过上述优化后得到最优放大增益β后，再根据最优β值算出潜在中继的发射功率，再在主用户接收机PURX能够忍受最大干扰功率和残留自我干扰功率两个条件下选出最优潜在中继进行传输，从而最大化中继辅助非授权用户的传输容量。