一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法及系统，其中所述方法采用自适应调制的基于三时隙时分广播协议的双向多中继选择系统的性能，中继采用放大转发方式，给出了系统的端到端信干噪比表达式，并通过不等式缩放将表达式转化为多个指数分布变量和的形式，求出了其累积概率密度函数以及概率密度函数，然后利用端到端信干噪比的分布推导了离散速率自适应调制下系统平均频谱效率上界的闭式表达式，其中为了克服信道估计误差对系统性能的影响，本发明专利技术提出了一种中继端最优的功率分配策略，该策略与等功率分配策略相比，当中继越接近于用户时，采用本发明专利技术提出的功率分配策略带来的系统性能提升就越大。

【技术实现步骤摘要】
一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法及系统
本专利技术涉及一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法及系统，属于通讯

技术介绍
中继协作技术能有效提高用户吞吐量，扩展无线通信系统的覆盖范围。在传统的半双工中继系统中，双向中继技术由于只需要两个或三个时隙就能完成信息的交互而受到广泛关注。现有技术分析的都是系统能获得的理论容量界或是在理论容量界下系统的中断概率，为了分析实际系统可达的频谱效率将自适应调制技术应用于基于MABC协议的双向多中继系统中，给出了单中继以及中继选择方式下系统的平均频谱效率以及平均比特差错率的闭式表达式。在信号传输过程中，无论是何种传输，源端都需要对接收信号进行自干扰消除才能得到对方的信号，但在实际通信系统中，由于信道估计误差的存在，自干扰无法完全消除，严重影响系统性能。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法及系统，以解决现有技术上的问题，进一步的目的是提出一种在最大化系统平均频谱效率下中继端最优的功率分配。技术方案：一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法及系统，其中一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法包括以下步骤：步骤一、设定采用时分双工模式，建立三时隙双向多中继系统传输模型；利用双向多中继系统，用户U1通过m个工作在半双工模式的放大转发中继节点与用户U2进行信息交互，且用户与中继具有相同的发送功率E；在时隙1时，U1广播调制信号x1给用户U2和中继，U2与中继均处于静默状态；在时隙2时，U2广播调制信号x2给用户U1和中继，U1与中继均处于静默状态；在时隙3时，U1与U2均处于静默状态，中继节点在进行前两个时隙接收信号的合并处理后得到信号x3,i，并将合并的信号广播给U1和U2。其中U1与U2、U1与中继Ri、U2与中继Ri之间的信道服从均值为0，方差分别为的复高斯分布,其中d0为两用户之间的距离，为用户U1与中继Ri之间的距离，为用户U2与中继Ri之间的距离，δ为路径耗损因子；步骤二、基于不同时隙，分析信道误差，利用中继端最优功率分配，降低误差对系统性能产生的影响；根据接收的信号进行分析，并利用最大比合并方式合并进行自干扰消除后的信号，得到用户Uk端到端的信干燥比表达式为其中是用户直接链路贡献的信干噪比；基于最大化和容量的中继选择策略，选择中继Ri进行协作传输时，即通过分析用户U1接收到的中继Ri的信号经过自干扰消除后信干噪比分布，利用不等式缩放的方式得出的上届分布，利用该分布，采用自适应调制的双向多中继系统可以得出系统平均频谱效率的上届闭式表达式：其中表示第k个用户的端到端信干噪比落在第n个区域的概率，在发送信噪比较高时，趋于0；根据平均频谱效率的表达式，中继端最优功率分配建模为如下凸优化问题：通过解凸优化问题得到通过解方程得到最优的功率分配因子其中步骤三、将经过处理后的信号，进行广播传输。有益效果：本专利技术主要给出了存在信道估计误差时，基于TDBC协议的双向多中继选择系统的端到端信干噪比表达式，并通过不等式缩放的方式将表达式转化为多个指数分布变量和的形式，求出了其累积概率密度函数以及概率密度函数，并利用该分布推导了自适应调制方式下系统的平均频谱效率的上界。提出的一种在最大化系统平均频谱效率下中继端最优的功率分配策略，进一步降低了信道估计误差对系统性能的影响。附图说明图1为本专利技术三时隙双向多中继系统传输模型图。图2为中继端等功率以及最优功率分配下平均频谱效率随发送信噪比及信道估计误差变化曲线图。图3为中继端等功率以及最优功率分配下平均频谱效率随d1/d0变化曲线图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。本专利技术的一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法，包括如下步骤：步骤一、设定采用时分双工模式，建立三时隙双向多中继系统传输模型；步骤二、基于不同时隙，分析信道误差，利用中继端最优功率分配，降低误差对系统性能产生的影响；步骤三、将经过处理后的信号，进行广播传输。如图1为本专利技术三时隙双向多中继系统传输模型图，用户U1通过m个工作在半双工模式的方法转发中继节点(R1,…,Ri,…,Rm)与用户U2交互信息，用户与中继具有相同的发送功率E。U1与U2、U1与中继Ri、U2与中继Ri之间的信道服从均值为0，方差分别为的复高斯分布,其中d0为两用户之间的距离，为用户U1与中继Ri之间的距离，为用户U2与中继Ri之间的距离，δ为路径耗损因子。传输过程分为3个时隙，在时隙1时，U2与中继处于静默的状态，用户U1广播调制信号x1给用户U2以及中继Ri，此时U2以及中继Ri接收到的信号分别为：其中x1的均值为0，方差为1，分别为用户U2与中继Ri端的零均值单位方差加性白高斯噪声。在时隙2时，U1与中继处于静默状态，用户U2广播调制信息x2给用户U1以及中继，此时U1以及中继Ri接收到的信号分别为：其中x2的均值为0，方差为1，分别为用户U1与中继Ri端的零均值单位方差加性白高斯噪声。在时隙3时，U1和U2均处于静默状态，中继Ri对在前两个时隙接受到的信号进行合并，经合并的信号x3,i在广播给U1和U2，此时U1以及U2接收到的信号分别为：其中分别为用户U1与U2端的零均值单位方差加性白高斯噪声。在时隙1阶段，U2和中继Ri通过U1发送的导频信息得到的U1与U2，U1与中继Ri之间的估计信道分别为在时隙2阶段，中继通过U2发送的导频信息得到U2与中继之间的估计信道为所以实际信道与估计信道的关系为：其中ef，为各条链路的信道估计误差，与估计信道之间相互独立。利用TDD系统信道的互易性，U1和U2能获取中继Ri与各自链路之间的估计信道。U1，U2各自将时隙3接收到的中继Ri的信号进行自干扰消除，利用方差得到U1，U2从中继Ri接收到的信号经过自干扰消除后的信干噪比，选择中继Ri进行协作，U1，U2利用最大比合并方式合并从对方以及从中继Ri接收到的经过自干扰消除后的信号，计算两个用户得到的合并信号，从而得出用户Uk的端到端信干噪比为：其中是用户直接链路贡献的信干噪比。基于最大化和容量的中继选择策略，选择中继Ri进行协作传输时，即通过分析用户U1接收到的中继Ri的信号经过自干扰消除后信干噪比分布，利用不等式缩放的方式得出的上届分布，通过中继选择策略，得出其中uk,i为Γk,i的上届。当功率分配因子相同，即θi＝θ，各条链路的信道估计误差相同，即所有中继与U1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法，其特在于，包括如下所述：/n步骤一、设定采用时分双工模式，建立三时隙双向多中继系统传输模型；/n步骤二、基于不同时隙，分析信道误差，利用中继端最优功率分配，降低误差对系统性能产生的影响；/n步骤三、将经过处理后的信号，进行广播传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法，其特在于，包括如下所述：
步骤一、设定采用时分双工模式，建立三时隙双向多中继系统传输模型；
步骤二、基于不同时隙，分析信道误差，利用中继端最优功率分配，降低误差对系统性能产生的影响；
步骤三、将经过处理后的信号，进行广播传输。


2.根据权利要求1所述的一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法，其特征在于，所述步骤一进一步为：
利用双向多中继系统，用户U1通过m个工作在半双工模式的放大转发中继节点与用户U2进行信息交互，且用户与中继具有相同的发送功率E；在时隙1时，U1广播调制信号x1给用户U2和中继，U2与中继均处于静默状态；在时隙2时，U2广播调制信号x2给用户U1和中继，U1与中继均处于静默状态；在时隙3时，U1与U2均处于静默状态，中继节点在进行前两个时隙接收信号的合并处理后得到信号x3，i，并将合并的信号广播给U1和U2；
其中U1与U2、U1与中继Ri、U2与中继Ri之间的信道服从均值为0，方差分别为的复高斯分布，其中d0为两用户之间的距离，为用户U1与中继Ri之间的距离，为用户U2与中继Ri之间的距离，δ为路径耗损因子。


3.根据权利要求1所述的一种降低信道估计误差产生系统性能影响的方法，其特征在于，所述步骤二进一步为：
根据接收的信号进行分析，并利用最大比合并方式合并进行自干扰消除后的信号，得到用户Uk端到端的信干燥比表达式为



其中是用户直接链路贡献的信干噪比；基于最大化和容量的中继选择策略，选择中继Ri进行协作传输时，即



通过分析用户...

【专利技术属性】
技术研发人员：史寅科，
申请(专利权)人：南京奈思电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32