專利名稱：基于Fountain碼的功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法及其協(xié)作通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法及基于該聯(lián)合優(yōu)化方法的協(xié)作通信方法。
背景技術(shù)：
協(xié)作通信技術(shù)是利用節(jié)點間的協(xié)作，共享相互之間的天線，構(gòu)成虛擬天線陣列而獲得空間分集，從而有效對抗無線信道衰落，極大地提高傳輸?shù)馁|(zhì)量，近年來引起了廣泛關(guān)注。協(xié)作通信技術(shù)使得多個通信實體之間通過協(xié)作來提高工作能力及效率，共同完成通信任務(wù)，以期達(dá)到“整體大于部分之和”的效應(yīng)。根據(jù)中繼節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)方式，協(xié)作通信可分為如下5類檢測轉(zhuǎn)發(fā)、放大轉(zhuǎn)發(fā)、譯碼轉(zhuǎn)發(fā)、編碼轉(zhuǎn)發(fā)和壓縮轉(zhuǎn)發(fā)等。上述各種類型在計算復(fù)雜度、分集增益、復(fù)用增益等方面表現(xiàn)各有差異，需要根據(jù)不同的環(huán)境和應(yīng)用的需求，選擇采用何種協(xié)作通信類型。當(dāng)然，協(xié)作通信作為一種新興技術(shù)，尚有許多問題有待解決，其中核心難點在于(1) “和誰協(xié)作”，即如何選擇協(xié)作中繼節(jié)點；(2) “如何協(xié)作”，即如何分配無線資源，特別是功率資源。因此，對功率和中繼的聯(lián)合優(yōu)化研究已成為未來協(xié)作通信技術(shù)研究的重點與核心。目前，大多相關(guān)研究均針對經(jīng)典的三點協(xié)作模型(如

圖1所示)提出相應(yīng)的優(yōu)化方案。根據(jù)優(yōu)化指標(biāo)的不同，功率和中繼的聯(lián)合優(yōu)化方案可分為基于中斷概率的優(yōu)化方案、 基于容量的優(yōu)化方案和基于誤比特率的優(yōu)化方案。以上方案均是通過對某個指標(biāo)的優(yōu)化， 期望達(dá)到功率最優(yōu)分配和中繼最佳選擇的目標(biāo)。然而，各類優(yōu)化方案仍存在如下缺點(1) 難以實現(xiàn)有效性和可靠性的良好折中，往往考慮其中一點而忽略另外一點；( 有的方案通過對優(yōu)化模型的簡化和近似得到易于實現(xiàn)的優(yōu)化策略，但與理論模型存在較大差異，也就無法實現(xiàn)目標(biāo)的最優(yōu)化；C3)有的方案通過對優(yōu)化模型最優(yōu)解的計算，得到相應(yīng)的優(yōu)化策略，但往往過于復(fù)雜而難于實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種新的基于Rnmtain 碼的功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法，并在此聯(lián)合優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上提供一種協(xié)作通信方法。本發(fā)明優(yōu)化方法采用Rnmtain碼對信號進(jìn)行編碼傳輸，基于Rnmtain碼的特性，在保證信息傳輸?shù)目煽啃郧疤嵯?，最?yōu)化其有效性指標(biāo)(傳輸時延)，從而實現(xiàn)信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘牧己谜壑?，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)的最優(yōu)化。同時，該方案又非常簡單而易于實現(xiàn)，具有很好的應(yīng)用前景。技術(shù)方案為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案一種基于Rnmtain碼的功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于采用Rnmtain碼對信號進(jìn)行編碼傳輸，基于Rnmtain碼的信息累積特點和實際信道環(huán)境構(gòu)建功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化模型，從而在保證信息傳輸?shù)目煽啃郧疤嵯?，最?yōu)化其有效性指標(biāo)，以實現(xiàn)信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘牧己谜壑?，在此基礎(chǔ)上，求解聯(lián)合優(yōu)化模型的理論最優(yōu)解作為協(xié)作通信的依據(jù)，所述功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化模型如下所示
權(quán)利要求
1.一種基于Rnmtain碼的功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于采用Rnmtain碼對信號進(jìn)行編碼傳輸，基于Rnmtain碼的信息累積特點和實際信道環(huán)境構(gòu)建功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化模型，從而在保證信息傳輸?shù)目煽啃郧疤嵯拢顑?yōu)化其有效性指標(biāo)，以實現(xiàn)信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘牧己谜壑校诖嘶A(chǔ)上，求解聯(lián)合優(yōu)化模型的理論最優(yōu)解作為協(xié)作通信的依據(jù)，所述功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化模型如下所示
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Rnmtain碼的功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于求解聯(lián)合優(yōu)化模型的理論最優(yōu)解的方法是，將聯(lián)合優(yōu)化模型分解成2個子問題中繼選擇問題和功率分配問題，首先固定中繼選擇問題，對聯(lián)合優(yōu)化模型進(jìn)行化簡求解其功率分配問題，進(jìn)而求解中繼選擇問題，從而獲得聯(lián)合優(yōu)化模型的理論最優(yōu)解，求解功率分配問題的方法如下固定中繼選擇問題，將優(yōu)化模型化簡為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Rnmtain碼的功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于在求解功率分配問題基礎(chǔ)上，求解中繼選擇問題，從而獲得聯(lián)合優(yōu)化模型的理論最優(yōu)解，具體方法是比較候選中繼節(jié)點集N中各中繼節(jié)點相應(yīng)的最優(yōu)傳輸時延，獲得最佳中繼節(jié)點Cf
4.基于權(quán)利要求1所述聯(lián)合優(yōu)化方法的協(xié)作通信方法，其特征在于包含如下步驟 第一步建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，初始化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括源節(jié)點S、目的節(jié)點D、候選中繼節(jié)點集 N = IC1, C2, ... , Cr}、信號帶寬W、數(shù)據(jù)比特數(shù)I、發(fā)射功率最大值Pmax ；第二步源節(jié)點S通過環(huán)境感知技術(shù)，獲得各種信道狀態(tài)信息，包括信道增益hs。、t!SD和 hCD ；信道噪聲功率譜密度Nc和Nd，這里，V6； Ce N ； 第三步根據(jù)公式
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于Fountain碼的功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于采用Fountain碼對信號進(jìn)行編碼傳輸，基于Fountain碼的信息累積特點和實際信道環(huán)境構(gòu)建功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化模型，從而在保證信息傳輸?shù)目煽啃郧疤嵯拢顑?yōu)化其有效性指標(biāo)，以實現(xiàn)信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘牧己谜壑校诖嘶A(chǔ)上，求解聯(lián)合優(yōu)化模型的理論最優(yōu)解作為協(xié)作通信的依據(jù)。本發(fā)明還公開了基于上述聯(lián)合優(yōu)化方法的協(xié)作通信方法。本發(fā)明基于Fountain碼的功率和中繼聯(lián)合優(yōu)化方法的協(xié)作通信方法非常簡單而易于實現(xiàn)，具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號H04W24/02GK102427586SQ201110399899
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者吳鵬, 張暉, 朱洪波, 楊龍祥, 王再見, 趙海濤, 趙遠(yuǎn)林 申請人:東南大學(xué), 南京郵電大學(xué)