一种基于af认知中继协作传输的联合功率优化分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动通信技术领域，尤其设及一种放大转发型（Amplify-Forward，AF) 认知中继系统中认知发射端和认知中继端功率联合优化分配算法。
【背景技术】
[0002] 认知无线电（Co即itiveRadio,CR)是一种新型无线电，它能够在宽频带上可靠地 感知频谱环境，探测合法的授权用户（主用户）的出现，能自适应地占用即时可用的本地频 道，同时在整个通信过程中不给主用户带来有害干扰。
[0003] 为了进一步提高信号覆盖、传输速率和频谱效率，中继技术被引入到认知系统 中。半双工中继原理简单，收发在不同时间片或者两个正交的频率上，不会引入全双工 的自干扰影响，而且相对全双工中继来说对硬件实现要求较低，所W获得了产业界和研 究机构的广泛关注。但是，半双工中继的特性使得半双工中继系统可能产生资源的多余 损耗，特别是针对单个用户时，半双工中继由于可能存在一个时隙的空闲，会造成了 50% 的资源损耗。针对该一问题，现有一种中继辅助链路与直接链路协调传输（Coordinate Direct-and-Relay，CDR)系统，在发射端通过中继来服务第一个用户，通过直接链路服务第 二个用户，利用中继传输半双工的特点，在中继的第二个时隙来服务第二个用户，该种系统 能够充分地利用实习资源，提高系统效率。
[0004] 半双工中继从转发方式上可W分为译码转发型（Decode-Forward，D巧和AF两种。 但是DF类型的中继在实际应用中存在一些弊端；DF类型中继需要先对接收到的发射端的 信号进行译码处理然后再转发给接收端，该一过程对硬件系统有较高要求，存在译码过程 造成的不理想时延，同时，认知发射端和认知中继需要使用相同的码本，存在很大的隐患。 在认知中继端译码发生错误，就会产生误码传输，严重影响通信系统性能。相对于复杂的DF 类型中继，AF类型对信号处理过程更为快速简单，不存在误码传输的可能，而且DF中继面 临的安全性问题在AF中继系统中也不存在，因此，对AF认知中继系统的研究很有必要。
[0005]在传统的既含有直接链路又含有中继辅助链路的半双工认知中继系统中，如果直 接链路和半双工中继辅助链路完全独立，认知发射端每一次数据传输需要服务两个认知接 收端，而且需要S个独立的传输时隙。定义发送信号i到接收端j的信道系数是hu，发送信 号i到接收端j的信道增益是gu=IhU12,所述hu服从瑞利分布，所述gU服从指数分布， 其中，iG(c，r}，jG{r，p，l，2}。在认知网络可W获得干扰信道的hu和g。时，为了保证 认知网络中认知发射端和认知中继的发射功率不影响主网络中主用户的正常通信，通常对 hu和gu做如下限制： 其中，Pi和p3为认知发射端的发射功率，P2为认知中 继的发射功率，P。。。,表示认知发送端的最大发送功率，Plm。,表示认知中继的最大发送功率，g。。和gfp分别为干扰信道瞬时增益，Ith为主用户可W忍受的最大干扰功率。
[0006] 但是，该种认知网下直接链路和中继辅助链路相互独立传输有个缺点：认知发送 端服务两个认知接收端需要S个时隙。为了充分利用时隙资源，通常把直接链路时隙和半 双工中继的第二个时隙结合起来，即中继辅助链路与直接链路协调传输，此时，发射功率需 要满足如下限制：
【主权项】
1. 一种基于AF认知中继协作传输的联合功率优化分配方法，其特征在于，具体步骤如 下： 51、 比较
PT以K为功率进行发送，其中， 表示认知发送端的最大发送功率，I th为主用户可以忍受的最大干扰功率，g Φ为干扰信 道瞬时增益； 52、 CR2在第一时隙的信干噪比
L与门限值γth进行比较，若γ ' 2< γ th，则 转入S3,若γ ' 2彡γ th，则转入S4 ; 53、 S2所述CR2不能通过前一时隙的解码消除SR带来的CRl信号的干扰，系统容量表 示为
，获取全局最优值Κ?)，具体如下： S31、若
大小，具体如下： S311、当
时，最优的P3S K = ft：,max，将关于P2的功 率约束条件化简为
，将K、W带入C并令C中Iog2O内 的表达式γ'对？2进行求导，讨论取到最优的A:，使得c'值最大，记下此时得到的最优值 (Pl，i，Ρ2, i，Ρ3, i);
将关于 !)2的功率约束条件化简为
，将K、W带入C'并令 C中Iog2O内的表达式对？2进行求导，讨论取到最优的K，使得C'值最大，记下此 时得到的最优值为（Plii, P2, ii, P3, ii); 53、
的形式，得到的最优值为 (Pl，iii，P2, iii，P3, iii) ! S33、全局最优值记为
54、 若γ ' 2彡γ th，则CR2可以通过前一时隙解码消除SR带来的CRl信号的干扰，则 系统容量为
，重复步骤S31到S33,将步骤S31到S33 中的C'换成C"进行讨论，得到干扰可消除情形下的全局最优值
【专利摘要】本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种基于AF认知中继协作传输的联合功率优化分配方法。本发明在直接链路与中继辅助链路同时存在的半双工认知中继系统中，采用中继辅助链路与直接链路协调传输(Coordinate Direct-ark-Relay，CDR)将直接链路传输时隙与半双工中继的第二时隙相结合，并且利用模拟网络编码(Analog-Network-Coding，ANC)来消除中继对直接链路接收端的干扰，从而充分利用时隙资源，达到各发射节点之间功率分配的最优化。
【IPC分类】H04W52-04
【公开号】CN104754712
【申请号】CN201510175187
【发明人】曾招云, 陈智, 李跃峰, 梁恒菁
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月14日