两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案，其特征在于：在AF协议下比较FD和HD模式在双天线中继系统的频谱效率，通过推导FD和HD模式下的最优功率分配，得到最大的SE表达式；根据理论分析，提出两天线AF中继系统中一种新的双工模式选择策略，并且通过数值结果验证。本发明提出了两天线AF中继系统中一种新的双工模式选择策略并且通过数值结果验证。
【专利说明】两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案。
【背景技术】
[0002]具有多天线的中继比单天线中继能提供更高的频谱效率(SE)。移动中继的天线数越多，系统能达到的频谱效率越高。然而，受到体积和花费的限制，在移动中继上应用多根天线非常困难。实际中，一个可行的方案就是在中继端配置两根天线。
[0003]作为源节点和目的节点间连通枢纽，在全双工模式(FD)或半双工模式(HD)下中继完成了接收和转发功能。当中继采用FD模式时，从源节点处接收信号和向目的节点转发信号可以共用相同的时频资源，但这会引起天线内自干扰和天线间互干扰。中继端一根天线同时接收和转发时会引起天线内自干扰发生；当中继天线只完成单项任务(接收或者转发)时，发送天线的信号泄漏到接收天线中(例如，天线间互干扰)会降低FD模式的性能。一些研究者开始研究FD模式，其中中继的所有的天线都同时用来接收和转发以最大限度的利用天线资源。然而，就目前的自干扰消除技术而言，消除天线内部自干扰比消除天线间互干扰实现更难。为避免FD模式中严重的天线内自干扰，一个解决方法是禁止任何中继天线同时接收和转发信号。对本文中的两天线FD中继，采取的方案是一根天线用来接收，而另一根天线用来转发信号，我们以浪费部分天线资源为代价得到了 FD模式的高效时频资源利用率。但是在HD模式下并不存在自干扰问题，中继所有的天线可以同时用于接收和转发。它是以占用更多的时频资源来换取高天线效率。显然，无论是FD模式还是HD模式，都不能充分利用时-频-天线资源。据我们所知到目前为止，在两天线无线移动中继协作系统中，哪一种双工模式可以获取更高的频谱效率仍是尚未解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案，该技术方案理论分析和数值结果都表明最优的双工模式取决于优势资源，选择HD模式意味着天线资源优于时频资源，而选择FD模式意味着天线资源次于时频资源。
[0005]为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是:
[0006]一种两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案，其特征在于:
[0007]在AF协议下比较FD和HD模式在双天线中继系统的频谱效率，通过推导FD和HD模式下的最优功率分配，得到最大的SE表达式；根据理论分析，提出两天线AF中继系统中一种新的双工模式选择策略，并且通过数值结果验证。
[0008]作为一种优化的技术方案，建立系统模型:双天线无线移动中继协作系统，其中源节点和目的节点只有一根天线，分别由S和D表示，中继配备了两根天线，分别用Rl和R2表示。在AF协议下，中继节点只是简单的放大接收到的信号并将其转发给目的节点，在FD模式下，Rl和R2分别用来接收和转发信号；而在HD模式下，Rl和R2在第一个半帧长时间内同时接收信号，在第二个半帧长时间内同时转发信号；FD中继具有较高的时频利用率的同时HD中继具有较高的天线利用率。
[0009]作为一种优化的技术方案，两天线AF中继协作系统最大化频谱效率:首先分别推导出FD和HD模式下的最优功率分配以获得最大的频谱效率表达式，然后提出一个两天线AF中继双工模式选择方法；
[0010]I)、FD模式下最优功率分配:
[0011]考虑到天线间互干扰，FD模式下的频谱效率Cfd可以写为:
[0012]
【权利要求】
1.一种两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案，其特征在于: 在AF协议下比较FD和HD模式在双天线中继系统的频谱效率，通过推导FD和HD模式下的最优功率分配，得到最大的SE表达式；根据理论分析，提出两天线AF中继系统中一种新的双工模式选择策略，并且通过数值结果验证。
2.根据权利要求1所述的两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案，其特征在于: 建立系统模型:双天线无线移动中继协作系统，其中源节点和目的节点只有一根天线，分别由S和D表示，中继配备了两根天线，分别用Rl和R2表示。在AF协议下，中继节点只是简单的放大接收到的信号并将其转发给目的节点，在FD模式下，Rl和R2分别用来接收和转发信号；而在HD模式下,Rl和R2在第一个半帧长时间内同时接收信号，在第二个半中贞长时间内同时转发信号；FD中继具有较高的时频利用率的同时HD中继具有较高的天线利用率。
3.根据权利要求2所述的两天线无线移动中继的双工模式选择技术方案，其特征在于: 两天线AF中继协作系统最大化频谱效率:首先分别推导出FD和HD模式下的最优功率分配以获得最大的频谱效率表达式，然后提出一个两天线AF中继双工模式选择方法； 1)、FD模式下最优功率分配: 考虑到天线间互干扰，FD模式下的频谱效率Cfd可以写为:
【文档编号】H04B7/04GK103997361SQ201410209292
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】张海林, 程文驰, 任智源, 李丹萍, 李勇朝, 王建伟 申请人:西安电子科技大学