专利名称：中继系统中数据的发送方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种中继系统中数据的发送方法、装置和系统。
背景技术：
由于协作中继系统可以提高无线通信系统的传输速率和传输可靠性，因而得到广泛应用。包括放大转发(Amplify-and-Forward，AF)和解码转发(Decode-and-forward， DF)等在内的中继传输策略也被进行了深入研究。基于正交频分多路复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)多载波两跳中继系统，因为具有OFDM的优良性能而受到关注。在基于OFDM的多载波两跳中继系统中有两个关键的问题亟需解决子载波间的功率分配和子载波配对。之前的研究证明对子载波进行最优功率分配或子载波配对，均可以使系统的吞吐量得到提高。在不考虑子载波配对的情况下，可以通过注水法得到最优的功率分配。在基于OFDM-DF的两跳单中继系统中，以系统总吞吐量最大化为目标，在两跳的多个子载波之间进行功率分配。假设上述两跳单中继系统包括一个源节点S，一个目的节点D，以及一个中继节点，有K个子载波进行传输。两跳所使用的子载波相同，并且子载波排序相同。假定在基站端可以得到所有子载波的完全信道状态信息 (ChanneI-State-Information, CSI)0传输数据信息之前，中继节点根据源节点和目的节点发送的参考信息，确定子载波信道状态信息，采用注水法进行最优功率分配，并告知源节点功率分配信息。中继方式为DF，整个传输过程分为两个时隙第一个时隙，源节点通过子载波向中继节点传送OFDM 信息，上述OFDM信息是由源节点发送到中继节点的数据信息，也就是中继节点所接收到的并对其进行解码的信号；第二个时隙，中继节点对接收到的信号进行解码，然后进行调制编码再发送给基站。在两跳中所使用的子载波相同，第一跳和第二跳都有K个子载波，更具体地第一跳的子载波1和第二跳中的子载波1相同。此处所采用的传输方法是在第一跳与第二跳采用相同的子载波，即第一跳的子载波1对应第二跳的子载波1，依此类推，第一跳子载波K和第二跳子载波K对应。这就是被置于同一个子载波进行传输。发明人在实现本发明的过程中发现由于在两跳中各子载波信道相互独立，而在两跳中信号被置于同一个子载波进行传输时使系统吞吐量受限。
发明内容
本发明实施例提供一种中继系统中数据的发送方法、装置和系统，提高中继系统
吞吐量。本发明所提供的中继系统中数据的发送方法实施例可以通过以下技术方案实现
获取源节点和中继节点发送数据使用的子载波的功率分配结果；根据子载波配对与功率分配结果的耦合关系使用凸优化的方法得到子载配对的结果，该子载波配对的结果为子载波k与子载波η配对，子载波k为接收源节点发送数据使用的子载波，子载波η为向目的节点发送数据使用的子载波；将来自源节点的数据在子载波η上向目的节点发送。一种中继系统中数据的发送装置，包括功率分配获取单元，用于获取发送数据使用的子载波和该发送装置的发送单元发送数据使用的子载波的功率分配结果；配对单元，用于根据子载波配对与功率分配结果的耦合关系使用凸优化的方法得到子载配对的结果，该子载波配对的结果为子载波k与子载波η配对，子载波k为接收源节点发送数据使用的子载波，子载波η为向目的节点发送数据使用的子载波；发送单元，用于将来自源节点的数据在子载波η上向目的节点发送。一种中继系统，包括源节点和目的节点，还包括本发明实施例提供的任意一项的装置。上述技术方案具有如下有益效果采用凸优化理论，将子载波配对和功率分配联合考虑，充分分析了子载波配对和功率分配的耦合关系，通过适当的凸优化方法达到子载波配对和功率分配联合最优，使得整个系统的吞吐量提高。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例中继系统结构示意图；图2为本发明实施例方法流程示意图；图3为本发明实施例方法应用系统举例示意图；图4为本发明实施例设备结构示意图；图5为本发明实施例设备结构示意图；图6为本发明实施例设备结构示意图；图7为本发明实施例系统结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例的方案通过凸优化(convex optimization)理论将子载波配对 (subcarrier pairing)和功率分配联合考虑，充分分析了子载波配对和功率分配的耦合关系，通过凸优化解法达到子载波配对和功率分配联合最优，使得整个系统的吞吐量提高。
子载波功率分配和子载波配对的结果之间存在耦合关系，本发明实施例将应用凸优化理论，对系统需求进行建模，采用有效的解法达到子载波配对和功率分配的联合优化， 使系统的吞吐量提高。采用凸优化方法进行求解具有很多优势。首先，凸优化问题所覆盖的范围非常广泛，能够对复杂的最优化问题进行求解；其次，求解凸优化问题的相关解法已经比较成熟，凸优化问题可以通过使用内点算法以及其他适用于凸优化的算法得到可靠并且有效的求解。本发明实施例所提出的联合最优化问题，能够通过采用凸优化方法进行求解。上述对系统需求进行建模是网络效用最大化(Network UtilityMaximization, NUM)方法中的一部分，即以效用最大化进行建模。这里的系统需求具体是指系统自身的各项指标以及要求；具体的表现形式为约束条件和目标函数；约束条件包括系统功率限制，误码率限制等等。目标函数则是在特定的系统中，根据系统特性对需要进行优化配置的参量进行公式化为效用函数。在常见情况下，都是以所需要优化的参量为变量，以系统容量作为效用，对系统容量进行最大化为目标的，这里面的变量和目标都是由用户根据自身要求或者是从系统的角度来考虑的，系统最优化的目标包括要达到系统的容量最大化，满足部分特定用户的需求，或者是系统传输过程中延时最小化，满足每个用户的需求能力相同寸寸。本发明实施例一种中继系统中数据的发送方法，如图2所示，包括201 获取源节点和中继节点发送数据使用的子载波的功率分配结果；上述源节点和中继节点发送数据使用子载波的功率分配结果，可以是获取源节点发送数据的各个子载波使用的功率，以及中继节点发送数据的各个子载波使用的功率。上述201具体可以为获取源节点到目的节点的信道容量Rg,d(k)；根据源节点到目的节点的信道容量得到源节点和中继节点发送数据使用子载波的功率。可选地，子载波上源节点到达中继节点的信道容量，可以根据源节点到中继节点的功率以及相应的信道功率增益得到；子载波上中继节点到达目的节点的信道容量，可以根据中继节点到目的节点的功率以及相应的信道功率增益得到。为了更详细的说明步骤201，本发明实施例提供的基于OFDM-DF的中继传输系统可以参考图1，该系统包括一个源节点(用S表示)，一个中继(或称中继节点，用R表示)， 以及一个目的节点(用D表示)，有K个子载波进行传输，总的带宽为B。假定源节点与目的节点距离较远，目的节点不能够直接接收到源节点的信息。中继节点采用DF的方式，整个协作通信过程分为两个时隙。第一个时隙，源节点向中继节点传送OFDM信息(这里所提到的OFDM信息，就是由源节点发送到中继节点的数据信息，也就是中继节点所接收到的并进行解码的信号)，可以计算对于第k个子载波上源节点到达中继节点的信道容量为
权利要求
1.一种中继系统中数据的发送方法，其特征在于，包括获取源节点和中继节点发送数据使用的子载波的功率分配结果； 根据子载波配对与功率分配结果的耦合关系使用凸优化的方法得到子载配对的结果， 该子载波配对的结果为子载波k与子载波η配对，子载波k为接收源节点发送数据使用的子载波，子载波η为向目的节点发送数据使用的子载波； 将来自源节点的数据在子载波η上向目的节点发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据子载波配对与功率分配的结果的耦合关系使用凸优化的方法得到子载波k与子载波η配对包括根据 =argminle^n]}^ ,确定使子载波配对因子Q取得最小值的子载波n，将子载波k与子载波η配对；Γ ！ B ( P{k,n)G^Ak,n)\,、其中，g[M = -斤} γ aP{k,n) B表示总带宽，K表示总的子载波数目，Ntl表示噪声功率，α表示拉格朗日乘子，P(k，η)表示分配给子载波对k和η的总功率，Gs,r,d(k, η)为第k个子载波和第η个子载波进行配对的等效信道增益。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括循环执行根据子载波配对的结果进行功率分配，并根据 =argminl0[A:, ]〔=i重新进行子载波配对，直到子载波的配对和功率分配的结果收敛，获得最终的功率分配的功率以及子载波k与子载波η配对；所述将来自源节点的数据在子载波η上向目的节点发送包括 将来自源节点的数据在子载波η上以所述获得的最终的功率分配的功率向所述目的节点发送。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取源节点和中继节点发送数据使用的子载波的功率分配结果包括获取源节点到目的节点的信道容量；根据源节点到目的节点的信道容量得到源节点和中继节点发送数据使用子载波的功率。
5.一种中继系统中数据的发送装置，其特征在于，包括功率分配获取单元，用于获取源节点发送数据使用的子载波和该发送装置的发送单元发送数据使用的子载波的功率分配结果；配对单元，用于根据子载波配对与功率分配结果的耦合关系使用凸优化的方法得到子载配对的结果，该子载波配对的结果为子载波k与子载波η配对，子载波k为接收源节点发送数据使用的子载波，子载波η为向目的节点发送数据使用的子载波； 发送单元，用于将来自源节点的数据在子载波η上向目的节点发送。
6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述配对单元，具体用于根据 =argmin|G[t ]〔=i确定使子载波配对因子Q取得最小值的子载波n，将子载波k与子载波η配对；其中
7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，还包括执行控制单元，用于控制所述功率分配获取单元和所述配对单元循环执行根据子载波配对的结果进行功率分配，根据
8.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述功率分配获取单元包括 信道容量获取单元，用于获取源节点到目的节点的信道容量；分配获取单元，用于根据源节点到目的节点的信道容量得到源节点发送数据使用子载波的功率和该发送装置的发送单元发送数据使用子载波的功率。
9.一种中继系统，包括源节点和目的节点，其特征在于还包括权利要求5至8任意一项的装置。
全文摘要
本发明实施例公开了中继系统中数据的发送方法、装置和系统。其中方法的实现包括获取源节点和中继节点发送数据使用的子载波的功率分配结果；根据子载波配对与功率分配结果的耦合关系使用凸优化的方法得到子载配对的结果，该子载波配对的结果为子载波k与子载波n配对，子载波k为接收源节点发送数据使用的子载波，子载波n为向目的节点发送数据使用的子载波；采用凸优化理论，将子载波配对和功率分配联合考虑，充分分析了子载波配对和功率分配的耦合关系，通过适当的凸优化方法达到子载波配对和功率分配联合最优，使得整个系统的吞吐量提高。
文档编号H04W16/10GK102316461SQ201010215920
公开日2012年1月11日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者俞锦, 王德胜, 蒋小奎 申请人:华中科技大学, 华为技术有限公司