专利名称：基于Fountain码的功率和中继联合优化方法及其协作通信方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及功率和中继联合优化方法及基于该联合优化方法的协作通信方法。
背景技术：
协作通信技术是利用节点间的协作，共享相互之间的天线，构成虚拟天线阵列而获得空间分集，从而有效对抗无线信道衰落，极大地提高传输的质量，近年来引起了广泛关注。协作通信技术使得多个通信实体之间通过协作来提高工作能力及效率，共同完成通信任务，以期达到“整体大于部分之和”的效应。根据中继节点的转发方式，协作通信可分为如下5类检测转发、放大转发、译码转发、编码转发和压缩转发等。上述各种类型在计算复杂度、分集增益、复用增益等方面表现各有差异，需要根据不同的环境和应用的需求，选择采用何种协作通信类型。当然，协作通信作为一种新兴技术，尚有许多问题有待解决，其中核心难点在于(1) “和谁协作”，即如何选择协作中继节点；(2) “如何协作”，即如何分配无线资源，特别是功率资源。因此，对功率和中继的联合优化研究已成为未来协作通信技术研究的重点与核心。目前，大多相关研究均针对经典的三点协作模型(如
图1所示)提出相应的优化方案。根据优化指标的不同，功率和中继的联合优化方案可分为基于中断概率的优化方案、 基于容量的优化方案和基于误比特率的优化方案。以上方案均是通过对某个指标的优化， 期望达到功率最优分配和中继最佳选择的目标。然而，各类优化方案仍存在如下缺点(1) 难以实现有效性和可靠性的良好折中，往往考虑其中一点而忽略另外一点；( 有的方案通过对优化模型的简化和近似得到易于实现的优化策略，但与理论模型存在较大差异，也就无法实现目标的最优化；C3)有的方案通过对优化模型最优解的计算，得到相应的优化策略，但往往过于复杂而难于实现。
发明内容
技术问题本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种新的基于Rnmtain 码的功率和中继联合优化方法，并在此联合优化方法的基础上提供一种协作通信方法。本发明优化方法采用Rnmtain码对信号进行编码传输，基于Rnmtain码的特性，在保证信息传输的可靠性前提下，最优化其有效性指标(传输时延)，从而实现信息传输的有效性和可靠性的良好折中，能够实现优化目标的最优化。同时，该方案又非常简单而易于实现，具有很好的应用前景。技术方案为实现上述发明目的，本发明具体采用如下技术方案一种基于Rnmtain码的功率和中继联合优化方法，其特征在于采用Rnmtain码对信号进行编码传输，基于Rnmtain码的信息累积特点和实际信道环境构建功率和中继联合优化模型，从而在保证信息传输的可靠性前提下，最优化其有效性指标，以实现信息传输的有效性和可靠性的良好折中，在此基础上，求解联合优化模型的理论最优解作为协作通信的依据，所述功率和中继联合优化模型如下所示
权利要求
1.一种基于Rnmtain码的功率和中继联合优化方法，其特征在于采用Rnmtain码对信号进行编码传输，基于Rnmtain码的信息累积特点和实际信道环境构建功率和中继联合优化模型，从而在保证信息传输的可靠性前提下，最优化其有效性指标，以实现信息传输的有效性和可靠性的良好折中，在此基础上，求解联合优化模型的理论最优解作为协作通信的依据，所述功率和中继联合优化模型如下所示
2.根据权利要求1所述的基于Rnmtain码的功率和中继联合优化方法，其特征在于求解联合优化模型的理论最优解的方法是，将联合优化模型分解成2个子问题中继选择问题和功率分配问题，首先固定中继选择问题，对联合优化模型进行化简求解其功率分配问题，进而求解中继选择问题，从而获得联合优化模型的理论最优解，求解功率分配问题的方法如下固定中继选择问题，将优化模型化简为
3.根据权利要求2所述的基于Rnmtain码的功率和中继联合优化方法，其特征在于在求解功率分配问题基础上，求解中继选择问题，从而获得联合优化模型的理论最优解，具体方法是比较候选中继节点集N中各中继节点相应的最优传输时延，获得最佳中继节点Cf
4.基于权利要求1所述联合优化方法的协作通信方法，其特征在于包含如下步骤 第一步建立网络拓扑，初始化网络环境，包括源节点S、目的节点D、候选中继节点集 N = IC1, C2, ... , Cr}、信号带宽W、数据比特数I、发射功率最大值Pmax ；第二步源节点S通过环境感知技术，获得各种信道状态信息，包括信道增益hs。、t!SD和 hCD ；信道噪声功率谱密度Nc和Nd，这里，V6； Ce N ； 第三步根据公式
全文摘要
本发明公开一种基于Fountain码的功率和中继联合优化方法，其特征在于采用Fountain码对信号进行编码传输，基于Fountain码的信息累积特点和实际信道环境构建功率和中继联合优化模型，从而在保证信息传输的可靠性前提下，最优化其有效性指标，以实现信息传输的有效性和可靠性的良好折中，在此基础上，求解联合优化模型的理论最优解作为协作通信的依据。本发明还公开了基于上述联合优化方法的协作通信方法。本发明基于Fountain码的功率和中继联合优化方法的协作通信方法非常简单而易于实现，具有很好的应用前景。
文档编号H04W24/02GK102427586SQ201110399899
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者吴鹏, 张晖, 朱洪波, 杨龙祥, 王再见, 赵海涛, 赵远林 申请人:东南大学, 南京邮电大学