專(zhuān)利名稱(chēng)：中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)之中，通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)協(xié)助進(jìn)行發(fā)送不僅可以降低系統(tǒng)傳輸路徑損耗，并且可以提高整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量。這就使得整個(gè)系統(tǒng)的性能得到很大的提升。有關(guān)于中繼節(jié)點(diǎn)協(xié)助傳輸?shù)难芯繉?duì)于未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的研究是非常有意義的。目前有多種中繼節(jié)點(diǎn)的傳輸策略，例如放大發(fā)送(Amplify-and-Forward，AF)和解碼發(fā)送 (Decode-and-forward, DF)(或稱(chēng)譯碼發(fā)送)，部分DF等等。在系統(tǒng)功率受限的情況下，多個(gè)同時(shí)進(jìn)行傳輸?shù)闹欣^節(jié)點(diǎn)之間的功率分配對(duì)系統(tǒng)性能的影響較大。以下就在兩跳中繼協(xié)作系統(tǒng)中，通過(guò)采用多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)達(dá)到空間分集，來(lái)提高系統(tǒng)的性能的方案進(jìn)行說(shuō)明。該系統(tǒng)包括一個(gè)源端s，一個(gè)目的端d，以及m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)1，2，. . .，m。源端在中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)助下和目的端進(jìn)行通信，傳輸信道采用時(shí)分正交，每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配(m+1)個(gè)時(shí)隙中的一個(gè)。同時(shí)，假定對(duì)于多用戶(hù)調(diào)度在基站端可以得到完全的信道狀態(tài)信息(ChanneI-State-Information, CSI)。在傳輸?shù)倪^(guò)程中，所有的中繼節(jié)點(diǎn)都參加協(xié)作，中繼方式為AF，整個(gè)傳輸過(guò)程分為 m+1個(gè)時(shí)隙第一個(gè)時(shí)隙，源端向目的端和m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)廣播信號(hào)，m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)接收到源端所發(fā)送的信號(hào)后，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行歸一化，在接下來(lái)的m個(gè)時(shí)隙中，m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)依次將歸一化后的信號(hào)再以相同的功率傳輸?shù)侥康亩?，目的端再?duì)接收信號(hào)進(jìn)行合并。其中，源端與目的端采用直接鏈路連接，與中繼節(jié)點(diǎn)采用廣播鏈路連接，中繼節(jié)點(diǎn)與目的端采用多址接入鏈接。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在整個(gè)傳輸過(guò)程中，所有中繼節(jié)點(diǎn)使用相同的發(fā)送功率限制了系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)。本發(fā)明所提供的中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法實(shí)施例可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定所述中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；向所有中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；或，向所述所有中繼節(jié)點(diǎn)中部分中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述部分中繼節(jié)點(diǎn)中各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，所述部分中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功
率大于零。一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法，包括中繼節(jié)點(diǎn)獲取源端的發(fā)送功率；
所述中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；所述中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率向目的端發(fā)送信號(hào)。一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送裝置，包括功率確定單元，用于根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定所述中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；功率發(fā)送單元，用于向所有中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；或，向所述所有中繼節(jié)點(diǎn)中部分中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述部分中繼節(jié)點(diǎn)中各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，所述部分中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率大于零。一種中繼設(shè)備，包括功率獲取單元，用于獲取源端的發(fā)送功率；發(fā)送功率確定單元，用于根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和源端的發(fā)送功率確定中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；信號(hào)發(fā)送單元，用于根據(jù)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率向目的端發(fā)送來(lái)信號(hào)。一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送系統(tǒng)，源端、目的端和中繼節(jié)點(diǎn)，所述中繼節(jié)點(diǎn)為本發(fā)明實(shí)施例中的中繼設(shè)備，或者，所述源端為本發(fā)明實(shí)施例提供的的裝置，或者，還包括第三方設(shè)備，所述第三方設(shè)備本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置。上述技術(shù)方案具有如下有益效果通過(guò)獲取中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，實(shí)現(xiàn)中繼節(jié)點(diǎn)功率的優(yōu)化配置，提升中繼系統(tǒng)性能。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其
他的附圖ο
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中繼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明實(shí)施例方法流程示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用舉例示意圖4為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用舉例示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用舉例示意圖6為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用舉例示意圖7為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用舉例示意圖8為本發(fā)明實(shí)施例效果對(duì)比示意圖9為本發(fā)明實(shí)施例裝置結(jié)構(gòu)示意圖10為本發(fā)明實(shí)施例中繼節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖
圖11為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖12為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提出功率分配的方法以達(dá)到提升系統(tǒng)性能的目的；進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例在功率分配的基礎(chǔ)上還提出了中繼節(jié)點(diǎn)選擇和功率分配的聯(lián)合優(yōu)化方法，進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能，上述聯(lián)合優(yōu)化方法應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)效用最大化(Network Utility Maxiume, NUM) 方法，對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行建模，然后使用有效的凸優(yōu)化解法來(lái)得到最優(yōu)的功率分配方案，其性能優(yōu)于只進(jìn)行中繼節(jié)點(diǎn)選擇，或者只考慮功率分配。具體地，在功率分配方法實(shí)現(xiàn)后，獲取到了中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)自源端信號(hào)的功率，聯(lián)合優(yōu)化方法則可以是中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)自源端信號(hào)的功率不為零，中繼節(jié)點(diǎn)被選中參與發(fā)送；如果中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)自源端信號(hào)的功率為零，則中繼節(jié)未被選中，不參與發(fā)送。從而在對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)間功率分配的同時(shí)，達(dá)到節(jié)點(diǎn)選擇的目的。不僅實(shí)現(xiàn)了功率分配，也實(shí)現(xiàn)了中繼節(jié)點(diǎn)的選擇。上述功率分配方法應(yīng)用NUM方法，對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行建模；將所建立的模型轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化模型；使用凸優(yōu)化方法得到中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)自源端信號(hào)的功率；上述建模是NUM方法中的一部分，即以效用最大化進(jìn)行建模。系統(tǒng)需求是指系統(tǒng)自身的各項(xiàng)指標(biāo)以及要求，系統(tǒng)需求可以為約束條件和目標(biāo)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(biāo)函數(shù)則是在特定的系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)特性對(duì)需要進(jìn)行優(yōu)化配置的參量進(jìn)行公式化為效用函數(shù)?？梢砸运枰獌?yōu)化的參量為變量，以系統(tǒng)容量作為效用，對(duì)系統(tǒng)容量進(jìn)行最大化為目標(biāo)的，這里面的變量和目標(biāo)可以由用戶(hù)根據(jù)自身要求或者是從系統(tǒng)的角度來(lái)考慮的，系統(tǒng)最優(yōu)化的目標(biāo)包括要達(dá)到系統(tǒng)的容量最大化，滿(mǎn)足部分特定用戶(hù)的需求，或者是系統(tǒng)傳輸過(guò)程中延時(shí)最小化，滿(mǎn)足每個(gè)用戶(hù)的需求能力相同等等。凸優(yōu)化方法是一種比線性最優(yōu)化的覆蓋范圍更加廣泛的最優(yōu)化工具。采用凸優(yōu)化方法進(jìn)行求解具有很多優(yōu)勢(shì)。首先，凸優(yōu)化問(wèn)題所覆蓋的范圍非常廣泛，能夠?qū)?fù)雜的最優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解；其次，求解凸優(yōu)化問(wèn)題的相關(guān)解法已經(jīng)比較成熟，凸優(yōu)化問(wèn)題可以通過(guò)使用內(nèi)點(diǎn)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。凸優(yōu)化已經(jīng)在很多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，如將凸優(yōu)化應(yīng)用于解決多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, ΜΙΜΟ)系統(tǒng)天線選擇問(wèn)題，預(yù)編碼等問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法，如圖2所示，同時(shí)可參閱圖1，包括201 根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定該中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；源端的發(fā)送功率指源端發(fā)送信號(hào)的總功率，例如源端使用廣播方式發(fā)送信號(hào)，則上述源端的發(fā)送功率為源端的廣播功率；源端使用其他方式發(fā)送信號(hào)，則上述源端的發(fā)送功率可以為源端發(fā)往中繼節(jié)點(diǎn)的所有信號(hào)的功率的和；對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不予限定。上述中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率則是指中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)使用功率的和。
根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定所述中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率包括根據(jù)中繼系統(tǒng)總信噪比最大化滿(mǎn)足的凸函數(shù)的二階條件、中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率小于等于中繼系統(tǒng)總功率與源端的發(fā)送功率的差、中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率大于等于零且小于等于該中繼節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)送功率滿(mǎn)足的線性條件，采用凸優(yōu)化的方法確定中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率。
權(quán)利要求
1.一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法，其特征在于，包括根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定所述中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；向所有中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；或，向所述所有中繼節(jié)點(diǎn)中部分中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述部分中繼節(jié)點(diǎn)中各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，所述部分中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率大于零。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定所述中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率包括根據(jù)中繼系統(tǒng)總信噪比最大化滿(mǎn)足的凸函數(shù)的二階條件、中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率小于等于中繼系統(tǒng)總功率與源端的發(fā)送功率的差、中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率大于等于零且小于等于該中繼節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)送功率滿(mǎn)足的線性條件，采用凸優(yōu)化的方法確定中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率由所述中繼節(jié)點(diǎn)和所述源端之外的第三方設(shè)備確定；所述方法還包括所述第三方設(shè)備向源端發(fā)送所有中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，所述源端向所述所有中繼節(jié)點(diǎn)中發(fā)送功率大于零的中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)。
4.一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法，其特征在于，包括 中繼節(jié)點(diǎn)獲取源端的發(fā)送功率；所述中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率； 所述中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率向目的端發(fā)送信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述根據(jù)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率向目的端發(fā)送信號(hào)包括若所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率大于零，根據(jù)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率向目的端發(fā)送信號(hào)。
6.一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送裝置，其特征在于，包括功率確定單元，用于根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定所述中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；功率發(fā)送單元，用于向所有中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；或，向所述所有中繼節(jié)點(diǎn)中部分中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述部分中繼節(jié)點(diǎn)中各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，所述部分中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率大于零。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述裝置，其特征在于，所述裝置為除所述中繼節(jié)點(diǎn)和源端外的第三方設(shè)備，所述功率發(fā)送單元，還用于向源端發(fā)送所有中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，所述源端向所述所有中繼節(jié)點(diǎn)中發(fā)送功率大于零的中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)。
8.—種中繼設(shè)備，其特征在于，包括 功率獲取單元，用于獲取源端的發(fā)送功率；發(fā)送功率確定單元，用于根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和源端的發(fā)送功率確定中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率； 信號(hào)發(fā)送單元，用于根據(jù)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率向目的端發(fā)送來(lái)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述中繼設(shè)備，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)送單元，還用于若所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率大于零，根據(jù)所述中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率向目的端發(fā)送信號(hào)。
10.一種中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送系統(tǒng)，包括源端、目的端和中繼節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述中繼節(jié)點(diǎn)為權(quán)利要求8的中繼設(shè)備，或者，所述源端為權(quán)利要求6中的裝置，或者，還包括第三方設(shè)備，所述第三方設(shè)備為權(quán)利要求6或7的裝置。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了中繼系統(tǒng)中信號(hào)的發(fā)送方法、裝置和系統(tǒng)，其中方法的實(shí)現(xiàn)包括根據(jù)中繼系統(tǒng)中源端與目的端之間的所有中繼節(jié)點(diǎn)的總發(fā)送功率和所述源端的發(fā)送功率，確定所述中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)各中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；向所有中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率；或，向所述所有中繼節(jié)點(diǎn)中部分中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述部分中繼節(jié)點(diǎn)中各自中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，所述部分中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率大于零。通過(guò)獲取中繼系統(tǒng)總信噪比最大化時(shí)中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，實(shí)現(xiàn)中繼節(jié)點(diǎn)功率的優(yōu)化配置，提升中繼系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04W52/24GK102316570SQ201010218679
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者俞錦, 王德勝, 蔣小奎 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué), 華為技術(shù)有限公司