利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2018105113381
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种反馈受限下中继协同通信系统信息传输方法,其特征在于,包括如下步骤:源节点向中继节点发送信息,中继节点对所接收的信息进行解码,根据目的节点反馈的信道状态信息对解码后的信息进行预编码,最大化目标节点的接收信噪比,并计算预编码信道传输容量;

目的节点进行信道估计获取信道状态信息,将信道状态信息量化后反馈给中继节点,并计算反馈信道传输容量;

将预编码信道传输容量和反馈信道传输容量之差定义为有效容量,以最大化有效容量为目标,寻求最佳的反馈信道量化比特,将预编码后的信息转发到目的节点。

2.根据权利要求1所述的反馈受限下中继协同通信系统信息传输方法,其特征在于,所述预编码的具体方法如下:

设中继协同通信系统共有M个中继节点,Dn代表在第n个成功解码的中继节点集合,|Dn|代表集合Dn中的中继节点个数,权值向量为 wk表示第k个中继节点的权值,k=1,2,3,…,|Dn|,权值向量w满足||w||=1;

计算目的节点所估计到的第i个中继的信道状态信息量化实际值hid:式中: 为信道状态信息量化值;hie为信道状态信息量化误差;

计算目的节点收到的信号的表达式:T

式中:yd表示目的节点d接收到的信号;Ps为中继节点总传输功率;w 表示权值向量w的转置 ;Hd表示从中继节点到目的节点d真实的瞬时信道状态信息向量,表示信道状态信息量化值向量, He表示信道状态信息量化误差向量, xs表示发送信号;n0表示中继节点到目的节点处的噪声;

量化误差hie服从以0为均值、以 为方差的高斯分布,得出目的节点的接收信噪比N0为目的节点处的噪声功率;

构造预编码向量如下:

求出最佳权值分配向量

式中,γs表示平均信噪比, 表示矩阵 的最大特征值对应的特征向量,H代表共轭转置运算。

3.根据权利要求2所述的反馈受限下中继协同通信系统信息传输方法,其特征在于,所述接收信噪比的计算方法如下:将最佳权值分配向量wopt代入SNRd的计算公式,得到如下公式:其中,H代表共轭转置运算;

令 A和B为厄米特矩阵,且B是正定矩阵;

1/2

定义 B 代表正定矩阵B的平方根,则根据瑞利‑里兹法,当最佳权值分配向量 时,所述接收信噪比

‑1

其中:λmax为矩阵B A的特征值的最大值; 为wopt的共轭。

4.根据权利要求3所述的反馈受限下中继协同通信系统信息传输方法,其特征在于,所述预编码信道传输容量的计算方法如下:将最佳权值分配向量wopt代入香农公式,按照下式求出预编码信道传输容量:‑1

其中:下标d代表目的节点,λmax为矩阵B A的特征值的最大值。

5.根据权利要求4所述的反馈受限下中继协同通信系统信息传输方法,其特征在于,量化误差的方差 的计算方法如下:信道状态信息量化实际值hid服从均值为0,方差为 的瑞利分布,将信道状态信息量化实际值hid采用下式表示:hid=Re[hid]+jIm[hid]分别对hid实部和虚部进行估计量化;

根据均匀量化的基本原理,则量化误差为hie=Re[hie]+jIm[hie],第i个信道的量化噪声功率为:

其中,Δvi为从第i个中继节点到目的节点的信道状态信息的量化间隔,bi表示从第i个中继节点到目的节点间的信道状态信息的最大取值;N为量化电平阶数;

hid的实部Re[hid]和虚部Im[hid]均服从均值为0,方差为 的正态分布,即Pr(‑bi<Re[hid]<bi)=Pr(‑bi<Im[hid]<bi)=α,代表得出:式中:Q(·)表示标准正态分布的互补累计分布函数, α表示Re[hid]在[‑bi,bi]之间的概率取值;

根据α的概率取值计算出bi,进而得出量化间隔Δvi;

设每条中继信道的量化比特为 则每条中继信道的量化电平阶数 将Δvi以及N代入公式计算得:

6.根据权利要求5所述的反馈受限下中继协同通信系统信息传输方法,其特征在于,有效容量的计算方法如下:

有效容量ΔC=Cd‑Cf;

其中:Cd为预编码信道传输容量;Cf为反馈信道容量, B为所有中继信道的反馈总比特数目;

有效容量的表达式为

其中,W为系统传输的带宽,T为时隙长度;

对有效容量进行优化,