1.一种协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法,其特征在于,包括以下步骤,
S1:源节点发射信号,包括以下步骤,S11:源节点对将要传输的原始信号,即二进制比特数据,执行信道极化编码;
S12:将步骤S11所得的编码后的码字,执行幅度或相位调制方法,得到调制信号,再经发射天线广播到所有中继和目的节点;
S2:将步骤S12所得调制后的信号作为输入参数,按备选中继节点集构建方法执行计算,得到从源节点到中继节点信道质量较好的备选中继节点集;
S3:将步骤S2所得备选中继节点集作为输入参数,按协作判决方法执行计算,得到适合协作的中继节点集;
S4:将S3所得适合协作的中继节点集作为输入参数,按最优中继节点选取及功率分配方法,执行计算,得到使源节点到目的节点信道容量最大的最优中继节点;
S5:目的节点接收信号。
2.根据权利要求1所述的协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法,其特征在于,步骤S2中,备选中继节点集构建方法采用以下步骤:S21:在多中继协作系统中,包括一个源节点S,一个目的节点D和多个中继节点Ri,i的范围为1~M;其中,M表示所有中继节点数目;源节点将信号广播给中继和目的节点,目的节点D和第i(1≤i≤M)个中继节点Ri收到的信号分别为:其中,xs为实数,表示步骤S12所得调制后的信号;Ps为实数,表示源节点S的发射功率;
hsd和 是零均值且方差分别是 和 且相互独立的复高斯随机变量,分别表示S‑D和S‑Ri链路的信道系数;其中,ηsd和 是实数,分别表示S‑D和S‑Ri链路信道系数的标准差;而nsd和 是零均值且方差为实数 且相互独立的复高斯随机变量,分别表示S‑D和S‑Ri链路的加性高斯白噪声;其中,σn是实数,表示加性高斯白噪声的标准差;
S22:设置一门限θ(可取1),当S‑Ri链路的信道系数模的平方大于门限值时,将该中继节点选入备选中继节点集合Ω。
3.根据权利要求2所述的协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法,其特征在于,步骤S3中,协作判决方法采用以下步骤完成:S31:采用步骤S22选出的备选中继节点集合,若备选中继节点集合Ω为空,即从源节点到中继节点的信道质量都不满足要求,则系统不依赖中继节点,采用链路直接传输,系统的全部功率都用于直传:
其中, 为复数,表示采用链路直接传输情况下目的节点D接收到的信号,PTotal为实数,表示系统发射的总功率;
由于没有中继节点的参与,则链路直传的信道容量可表示为其中,IDT为实数,表示链路直传的信道容量;
S32:若备选中继节点集合Ω非空,对于Ω中任意中继节点Ri,要使得中继节点能正确译码源节点信号并转发出去,需要满足S‑Ri链路的信道容量大于系统的传输速率V,即为了保证中继节点正确译码的源节点发射功率,还需满足以下关系其中, 为实数,表示满足第i个中继节点能成功译码时源节点的发射功率。针对系统总功率受限情况,若系统总功率PTotal小于满足中继节点Ri能正确译码所需的功率最小值则第i个中继节点不参与协作,i为自然数,范围为1~|Ω|,|Ω|为候选中继节点集合Ω中的元素个数;
S33:分别计算Ri‑D链路和S‑D链路的信道系数模的平方,若 则表明第i个中继节点Ri‑D链路的信道质量要差于S‑D链路的信道质量,则第i个中继节点不参与协作;
其中, 是零均值且方差为 的相互独立的复高斯随机变量,表示Ri‑D链路的信道系数,是实数,表示Ri‑D链路信道系数的标准差。
4.根据权利要求3所述的协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法,其特征在于,步骤S4中,最优中继节点选取及功率分配方法采用以下步骤完成:S41:对于系统总功率PTotal大于满足中继节点Ri能正确译码所需的功率最小值且 的情况,在中继节点Ri能正确译码且Ri‑D链路的信道质量要强于S‑D链路的信道质量条件下;
第i个中继节点Ri的发射功率为
则此时源节点到目的节点的信道容量可表示为S42:比较链路直传的源节点到目的节点的信道容量IDT和选择第i个中继节点Ri时源节点到目的节点的信道容量Ii的大小;
系统的中断概率为Pr(I<V),其中I表示源节点到目的节点的信道容量,Pr(.)为实数,表示概率值;选择使源节点到目的节点的信道容量最大能降低系统的中断概率;
选择有最大信道容量的节点译码转发或是直传;
Imax=max(IDT,Ii,i=1~|Ω|) (10)其中,Imax为选择的最大信道容量,若Imax=IDT,表明链路直传的信道容量最大,则跳转到步骤S31,优先选择直传链路S‑D传输,中继节点不参与协作传输;若Imax=Ii,i=1~|Ω|,则选中的第i个中继节点Ri对接收信号执行极化码连续删除译码方法处理后,再次执行信道极化编码转发给目的节点D;在Ri处,经译码转发的信号可表示为 则D接收的信号可表示为
其中, 是零均值且方差为实数 的相互独立的复高斯随机变量,表示Ri‑D链路的加性高斯白噪声。
5.根据权利要求4所述的协作分集系统下最优中继节点选择及功率分配方法,其特征在于,步骤S5中,目的节点接收信号步骤为:当接收到步骤S21和步骤S42所述的两个阶段的信号或步骤S31、步骤S41所述的仅依靠链路直传转发的信号后,目的节点执行最大比合并方法合并所有接收到的信号,然后依次执行解调、连续删除译码方法解码得到目的节点估计的信号序列,即为最后的结果。