一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种双向全双工放大转发的中继增益的控制 方法及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于全双工（full-duplex，FD)允许通信节点在同一频率上同时收发信 息，具备将频谱效率提高一倍的巨大潜力，同时由于器件技术和信号处理技术的发展，同 频同时的全双工技术逐渐成为研究热点。
[0003] 目前，全双工的研究主要是针对于单向双全工，以中继发射功率能够满足其最大 功率约束为设计准则。研究指出，增加中继增益时，剩余自干扰信道信息的增加速度比目标 信号增加的更快。根据此研究，提出了在单向全双工中继网络中的一种中继增益控制方案， 用来提高端到端的性能。
[0004] 但现有技术中，并为对双向全双工中继的中继增益控制的讨论，且以中继发射功 率能够满足其最大功率约束为设计准则，并不总能使网络性能获得最优，提高端到端的性 能。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例的目的在于提供一种双向全双工放大转发的中继增益的控制方法 及装置，以提高双向全双工系统端到端的性能，降低中继的功率消耗。
[0006] 为达到上述目的，本发明实施例公开了一种双向全双工放大转发的中继增益的控 制方法，其应用于位于第一源节点和第二源节点之间的中继节点，所述方法根据不同设计 目标控制中继节点的中继增益，包括如下步骤：
[0007] 确定最大化节点传输速率的需求；
[0008] 当第一源节点为主节点，第二源节点为从节点，需要最大化第一源节点的传输速 率时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：
[0009] A、根据所述第一源节点与所述中继节点之间的信道信息、所述第二源节点与所述 中继节点之间的信道信息以及三个节点处的剩余自干扰信道信息，获得使得所述第一源节 点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益
[0010] B、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益，
，确 定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益
；
[0011] 其中，所述使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益
的取值范围为
；所述
为中继节点处的剩余自干扰信道信息I的平方 的倒数；
[0012] 当第一源节点的传输速率与第二源节点的传输速率不等，需要最大化传输速率低 的源节点的传输速率时，按如下步骤控制所述中继节点的中继增益：
[0013] C、获得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比和所述第二源节点处接收到 的信号的信干噪比中最小的信干噪比；
[0014] D、调整中继增益β2,使得所述最小的信干噪比最大；
[0015] Ε、根据调整后的中继增益β 2,确定所述最大化传输速率低的源节点的传输速率 时的中继增益
[0016] 其中，所述使得所述最小的信干噪比最大的继增益β 2为所述最大化传输速率低 的源节点的传输速率时的中继增益
，所述中继增益β 2的取值范围为
；
[0017] 当需要最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时，按如下步骤控制所述 中继节点的中继增益：
[0018] F、调整中继增益β 2,使得两源节点传输速率之和R_最大；
[0019] G、根据调整后的中继增益β 2,确定所述最大化第一源节点和第二源节点的传输 速率之和时的中继增益
[0020] 其中，所述使得两源节点传输速率之和RsunrI大的中继增益β 2为最大化第一源节 点和第二源节点的传输速率之和时的中继增益
，所述中继增益β 2的取值范围为（〇，
[0021] 较佳的，所述步骤B，包括：
[0022] Β01、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益
获得对应的第一中继传输功率；
[0023] Β02、比较所述第一中继传输功率与所述中继节点的最大发射功率；
[0024] Β03、当所述第一中继传输功率不高于所述中继节点的最大发射功率时，确定所述 最大化第一源节点的传输速率时的中继增益
·，当所述第一中继传输功率大 于所述中继节点的最大发射功率时，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增益
等于最大发射功率时的中继增益
，
[0025] 较佳的，所述第一源节点Sni处接收到的信号的信干噪比为：
所述第一源节点Sni与所述中继节点R之间的信道信息和第二源节点与所述中继节点R 之间的信道信息，PdP 4分别为所述第一源节点Sni的发射功率和所述第二源节点Ss的发 射功率，&为所述中继节点R处的剩余自干扰信道信息，C为所述第一源节点S ni和所述中 继节点R处的高斯噪声的方差；
[0026] 对所述第一源节点Sni处接收到的信号的信干噪比的分母求导，获得所述 使得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益& IR，其中
[0027] 所述最大发射功率时的中继增益.
其中，
Pr为中继节点的最大发射功率。
[0028] 较佳的，所述步骤B，包括：
[0029] BI 1、比较所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益g1R和 最大发射功率时的中继增益?.
,确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增 时，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继
[0031] 较佳的，所述步骤B，包括：
[0032] B21、根据所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比最大化的中继增益^确 定剩余自干扰信道信息I i I的阈值，所述阈值为
[0033] B22、比较中继节点处的剩余自干扰信道信息丨& I与阈值；
[0034] B22、当I Ig I不低于预设阈值，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中继增
小于预设阈值，确定所述最大化第一源节点的传输速率时的中
[0035] 较佳的，所述步骤D，包括：
[0036] D1、获得所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比与中继增益β 2的第一关系 曲线和所述第二源节点处接收到的信号的信干噪比与中继增益β 2的第二关系曲线；
[0037] D2、当所述第一关系曲线与所述第二关系曲线完全重叠或没有交点或交点在两个 最大值的左侧或交点在两个最大值的右侧时，最大化两源节点中速率较小源节点的传输速 率的中继增益为：所述第一源节点处接收到的信号的最大信干噪比与所述第二源节 点处接收到的信号的最大信干噪比中，较小的最大信干噪比对应的中继增益；其中，所述最 大化两源节点中速率较小源节点的传输速率的中继增益的取值范围为（〇, );
[0038] D3、当所述第一关系曲线与所述第二关系曲线的交点在两个最大值之间时，所述 最大化两源节点中速率较小源节点的传输速率的中继增益:所述第一源节点处接 收到的信号的信干噪比与所述第二源节点处接收到的信号的信干噪比相等的方程的解的 正根对应的中继增益
[0039] 所述第一源节点处接收到的信号的信干噪比与所述第二源节点处接收到的信号 的信干噪比相等的方程的解的正根对应的中继增益/^的求解过程，包括：
[0040] 将所述两源节点处接收到的信号的信干噪比相等的方程简化为关于信号t的二 次元方程at 2+bt+c = 0 ;所述二次元方程需满足条件为：b2-4ac〈0,且ac>0,正根对应的中 继增益#大于两源节点传输速率分别最大时最小的中继增益
，.且小于两源节点传 输速率分别最大时最大的中继增益
[0041] 根据获得的方程的解的正根t+，获得对应的中继增益皮；其中，所述中继增益 为最大化两源节点中速率较小源节点的传输速率的中继增益
[0042] 较佳的，所述步骤E，包括：
[0043] E01、根据获得的所述最大化两源节点中速率较小源节点的传输速率的中继增益 ，获得对应的第二中继传输功率；
[0044] E02、比较所述第二中继传输功率与中继节点的最大发射功率；
[0045] E03、当所述第二中继传输功率不高于所述中继节点的最大发射功率时，确定所述 最大化传输速率低的源节点的传输速率时的中继增益MR等于gMR ;当所述第二中继 传输功率大于所述中继节点的最大发射功率时，所述最大化传输速率低的源节点的传输速 率时的中继增益
[0046] 较佳的，所述步骤E，包括：
[0047] E11、比较所述最大化两源节点中速率较小源节点的传输速率的中继增益々^^和 β'ΑΚΡ '
化传输速率低的源节点的传输速率时 确定所述最大化传输速率低的源节点
[0049] 较佳的，所述源节点传输速率为：log2(l+r);其中，Γ为该源节点处接收到的信 号的信干噪比；
[0050] 所述两源节点传输速率之和1?_为：R_= Iogjl+Γ1) (1+Γ2);其中，Γ1和Γ 2分 别为：第一源节点处接收到的信号的信干噪比和第二源节点处接收到的信号的信干噪比；
[0051] 所述步骤F，包括：
[0052] 取1与第一源节点处接收到的信号的信干噪比的和乘以1与第二源节点处接收到 的信号的信干噪比的和，定义函数F(e 2) = (ι+ηκι+γ2);
[0053] 获得函数F (β2)的最大值点β 2为最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之 和时的中继增益Asr。
[0054] 为达到上述目的，本发明实施例还公开了一种双向全双工放大转发的中继增益的 控制装置，其应用于位于第一源节点和第二源节点之间的中继节点，所述装置根据不同设 计目标控制中继节点的中继增益，包括：需求确定单元、第一中继增益控制单元、第二中继 增益控制单元和第三中继增益控制单元；
[0055] 所述需求确定单元，用于确定最大化节点传输速率的需求；
[0056] 当第一源节点为主节点，第二源节点为从节点，需要最大化第一源节点的传输速 率时，触发所述第一中继增益控制单元；当第一源节点的传输速率与第二源节点的传输速 率不等，需要最大化传输速率低的源节点的传输速率时，触发第二中继增益控制单元；当需 要最大化第一源节点和第二源节点的传输速率之和时，触发第三中继增益控制单元；
[0057] 所述第一中继增益控制单元，包括：第一中继增益获得单元和第一确定单元；
[0058] 所述第一