專利名稱：中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，特別涉及一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術：
由于協(xié)作中繼系統(tǒng)可以提高無線通信系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸可靠性，因而得到廣泛應用。包括放大轉發(fā)(Amplify-and-Forward，AF)和解碼轉發(fā)(Decode-and-forward， DF)等在內(nèi)的中繼傳輸策略也被進行了深入研究?；谡活l分多路復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)多載波兩跳中繼系統(tǒng)，因為具有OFDM的優(yōu)良性能而受到關注。在基于OFDM的多載波兩跳中繼系統(tǒng)中有兩個關鍵的問題亟需解決子載波間的功率分配和子載波配對。之前的研究證明對子載波進行最優(yōu)功率分配或子載波配對，均可以使系統(tǒng)的吞吐量得到提高。在不考慮子載波配對的情況下，可以通過注水法得到最優(yōu)的功率分配。在基于OFDM-DF的兩跳單中繼系統(tǒng)中，以系統(tǒng)總吞吐量最大化為目標，在兩跳的多個子載波之間進行功率分配。假設上述兩跳單中繼系統(tǒng)包括一個源節(jié)點S，一個目的節(jié)點D，以及一個中繼節(jié)點，有K個子載波進行傳輸。兩跳所使用的子載波相同，并且子載波排序相同。假定在基站端可以得到所有子載波的完全信道狀態(tài)信息 (ChanneI-State-Information, CSI)0傳輸數(shù)據(jù)信息之前，中繼節(jié)點根據(jù)源節(jié)點和目的節(jié)點發(fā)送的參考信息，確定子載波信道狀態(tài)信息，采用注水法進行最優(yōu)功率分配，并告知源節(jié)點功率分配信息。中繼方式為DF，整個傳輸過程分為兩個時隙第一個時隙，源節(jié)點通過子載波向中繼節(jié)點傳送OFDM 信息，上述OFDM信息是由源節(jié)點發(fā)送到中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)信息，也就是中繼節(jié)點所接收到的并對其進行解碼的信號；第二個時隙，中繼節(jié)點對接收到的信號進行解碼，然后進行調制編碼再發(fā)送給基站。在兩跳中所使用的子載波相同，第一跳和第二跳都有K個子載波，更具體地第一跳的子載波1和第二跳中的子載波1相同。此處所采用的傳輸方法是在第一跳與第二跳采用相同的子載波，即第一跳的子載波1對應第二跳的子載波1，依此類推，第一跳子載波K和第二跳子載波K對應。這就是被置于同一個子載波進行傳輸。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)由于在兩跳中各子載波信道相互獨立，而在兩跳中信號被置于同一個子載波進行傳輸時使系統(tǒng)吞吐量受限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)，提高中繼系統(tǒng)
吞吐量。本發(fā)明所提供的中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法實施例可以通過以下技術方案實現(xiàn)
獲取源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結果；根據(jù)子載波配對與功率分配結果的耦合關系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對的結果，該子載波配對的結果為子載波k與子載波η配對，子載波k為接收源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波η為向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波；將來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點發(fā)送。一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送裝置，包括功率分配獲取單元，用于獲取發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波和該發(fā)送裝置的發(fā)送單元發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結果；配對單元，用于根據(jù)子載波配對與功率分配結果的耦合關系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對的結果，該子載波配對的結果為子載波k與子載波η配對，子載波k為接收源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波η為向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波；發(fā)送單元，用于將來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點發(fā)送。一種中繼系統(tǒng)，包括源節(jié)點和目的節(jié)點，還包括本發(fā)明實施例提供的任意一項的裝置。上述技術方案具有如下有益效果采用凸優(yōu)化理論，將子載波配對和功率分配聯(lián)合考慮，充分分析了子載波配對和功率分配的耦合關系，通過適當?shù)耐箖?yōu)化方法達到子載波配對和功率分配聯(lián)合最優(yōu)，使得整個系統(tǒng)的吞吐量提高。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例中繼系統(tǒng)結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例方法流程示意圖；圖3為本發(fā)明實施例方法應用系統(tǒng)舉例示意圖；圖4為本發(fā)明實施例設備結構示意圖；圖5為本發(fā)明實施例設備結構示意圖；圖6為本發(fā)明實施例設備結構示意圖；圖7為本發(fā)明實施例系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例的方案通過凸優(yōu)化(convex optimization)理論將子載波配對 (subcarrier pairing)和功率分配聯(lián)合考慮，充分分析了子載波配對和功率分配的耦合關系，通過凸優(yōu)化解法達到子載波配對和功率分配聯(lián)合最優(yōu)，使得整個系統(tǒng)的吞吐量提高。
子載波功率分配和子載波配對的結果之間存在耦合關系，本發(fā)明實施例將應用凸優(yōu)化理論，對系統(tǒng)需求進行建模，采用有效的解法達到子載波配對和功率分配的聯(lián)合優(yōu)化， 使系統(tǒng)的吞吐量提高。采用凸優(yōu)化方法進行求解具有很多優(yōu)勢。首先，凸優(yōu)化問題所覆蓋的范圍非常廣泛，能夠對復雜的最優(yōu)化問題進行求解；其次，求解凸優(yōu)化問題的相關解法已經(jīng)比較成熟，凸優(yōu)化問題可以通過使用內(nèi)點算法以及其他適用于凸優(yōu)化的算法得到可靠并且有效的求解。本發(fā)明實施例所提出的聯(lián)合最優(yōu)化問題，能夠通過采用凸優(yōu)化方法進行求解。上述對系統(tǒng)需求進行建模是網(wǎng)絡效用最大化(Network UtilityMaximization, NUM)方法中的一部分，即以效用最大化進行建模。這里的系統(tǒng)需求具體是指系統(tǒng)自身的各項指標以及要求；具體的表現(xiàn)形式為約束條件和目標函數(shù)；約束條件包括系統(tǒng)功率限制，誤碼率限制等等。目標函數(shù)則是在特定的系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)特性對需要進行優(yōu)化配置的參量進行公式化為效用函數(shù)。在常見情況下，都是以所需要優(yōu)化的參量為變量，以系統(tǒng)容量作為效用，對系統(tǒng)容量進行最大化為目標的，這里面的變量和目標都是由用戶根據(jù)自身要求或者是從系統(tǒng)的角度來考慮的，系統(tǒng)最優(yōu)化的目標包括要達到系統(tǒng)的容量最大化，滿足部分特定用戶的需求，或者是系統(tǒng)傳輸過程中延時最小化，滿足每個用戶的需求能力相同寸寸。本發(fā)明實施例一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法，如圖2所示，包括201 獲取源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結果；上述源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率分配結果，可以是獲取源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的各個子載波使用的功率，以及中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的各個子載波使用的功率。上述201具體可以為獲取源節(jié)點到目的節(jié)點的信道容量Rg,d(k)；根據(jù)源節(jié)點到目的節(jié)點的信道容量得到源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率?？蛇x地，子載波上源節(jié)點到達中繼節(jié)點的信道容量，可以根據(jù)源節(jié)點到中繼節(jié)點的功率以及相應的信道功率增益得到；子載波上中繼節(jié)點到達目的節(jié)點的信道容量，可以根據(jù)中繼節(jié)點到目的節(jié)點的功率以及相應的信道功率增益得到。為了更詳細的說明步驟201，本發(fā)明實施例提供的基于OFDM-DF的中繼傳輸系統(tǒng)可以參考圖1，該系統(tǒng)包括一個源節(jié)點(用S表示)，一個中繼(或稱中繼節(jié)點，用R表示)， 以及一個目的節(jié)點(用D表示)，有K個子載波進行傳輸，總的帶寬為B。假定源節(jié)點與目的節(jié)點距離較遠，目的節(jié)點不能夠直接接收到源節(jié)點的信息。中繼節(jié)點采用DF的方式，整個協(xié)作通信過程分為兩個時隙。第一個時隙，源節(jié)點向中繼節(jié)點傳送OFDM信息(這里所提到的OFDM信息，就是由源節(jié)點發(fā)送到中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)信息，也就是中繼節(jié)點所接收到的并進行解碼的信號)，可以計算對于第k個子載波上源節(jié)點到達中繼節(jié)點的信道容量為
權利要求
1.一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法，其特征在于，包括獲取源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結果； 根據(jù)子載波配對與功率分配結果的耦合關系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對的結果， 該子載波配對的結果為子載波k與子載波η配對，子載波k為接收源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波η為向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波； 將來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點發(fā)送。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)子載波配對與功率分配的結果的耦合關系使用凸優(yōu)化的方法得到子載波k與子載波η配對包括根據(jù) =argminle^n]}^ ,確定使子載波配對因子Q取得最小值的子載波n，將子載波k與子載波η配對；Γ ！ B ( P{k,n)G^Ak,n)\,、其中，g[M = -斤} γ aP{k,n) B表示總帶寬，K表示總的子載波數(shù)目，Ntl表示噪聲功率，α表示拉格朗日乘子，P(k，η)表示分配給子載波對k和η的總功率，Gs,r,d(k, η)為第k個子載波和第η個子載波進行配對的等效信道增益。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括循環(huán)執(zhí)行根據(jù)子載波配對的結果進行功率分配，并根據(jù) =argminl0[A:, ]〔=i重新進行子載波配對，直到子載波的配對和功率分配的結果收斂，獲得最終的功率分配的功率以及子載波k與子載波η配對；所述將來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點發(fā)送包括 將來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)在子載波η上以所述獲得的最終的功率分配的功率向所述目的節(jié)點發(fā)送。
4.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述獲取源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結果包括獲取源節(jié)點到目的節(jié)點的信道容量；根據(jù)源節(jié)點到目的節(jié)點的信道容量得到源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率。
5.一種中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送裝置，其特征在于，包括功率分配獲取單元，用于獲取源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波和該發(fā)送裝置的發(fā)送單元發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結果；配對單元，用于根據(jù)子載波配對與功率分配結果的耦合關系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對的結果，該子載波配對的結果為子載波k與子載波η配對，子載波k為接收源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波η為向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波； 發(fā)送單元，用于將來自源節(jié)點的數(shù)據(jù)在子載波η上向目的節(jié)點發(fā)送。
6.根據(jù)權利要求5所述裝置，其特征在于，所述配對單元，具體用于根據(jù) =argmin|G[t ]〔=i確定使子載波配對因子Q取得最小值的子載波n，將子載波k與子載波η配對；其中
7.根據(jù)權利要求6所述裝置，其特征在于，還包括執(zhí)行控制單元，用于控制所述功率分配獲取單元和所述配對單元循環(huán)執(zhí)行根據(jù)子載波配對的結果進行功率分配，根據(jù)
8.根據(jù)權利要求6所述裝置，其特征在于，所述功率分配獲取單元包括 信道容量獲取單元，用于獲取源節(jié)點到目的節(jié)點的信道容量；分配獲取單元，用于根據(jù)源節(jié)點到目的節(jié)點的信道容量得到源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率和該發(fā)送裝置的發(fā)送單元發(fā)送數(shù)據(jù)使用子載波的功率。
9.一種中繼系統(tǒng)，包括源節(jié)點和目的節(jié)點，其特征在于還包括權利要求5至8任意一項的裝置。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了中繼系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)。其中方法的實現(xiàn)包括獲取源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波的功率分配結果；根據(jù)子載波配對與功率分配結果的耦合關系使用凸優(yōu)化的方法得到子載配對的結果，該子載波配對的結果為子載波k與子載波n配對，子載波k為接收源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波，子載波n為向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)使用的子載波；采用凸優(yōu)化理論，將子載波配對和功率分配聯(lián)合考慮，充分分析了子載波配對和功率分配的耦合關系，通過適當?shù)耐箖?yōu)化方法達到子載波配對和功率分配聯(lián)合最優(yōu)，使得整個系統(tǒng)的吞吐量提高。
文檔編號H04W16/10GK102316461SQ201010215920
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權日2010年6月29日
發(fā)明者俞錦, 王德勝, 蔣小奎 申請人:華中科技大學, 華為技術有限公司