对于多载波解码再转发中继网络的联合时间和功率分配
Joint Time Switching and Power Allocation for Multicarrier Decode-and-Forward Relay Networks with SWIPT
论文研究的问题:将一段时间分割为源端分别传输能量和信号给中继,中继转发信号给目的端,同时合理分配子载波的功率来获得端到端的最大可实现速率。
在这篇文章中我们假设中继是没有能量供给的,只能从源端获取能量再转发信号。
我们将时间T分割为三个时间段:
α1T:the source transfers energy to the relay
α2T:the source transmits signals to the relay
α3T:the relay forwards signals to the destination
α1+α2+α3=1
在多载波中继网络中,总带宽被分为N个正交的子载波。
α1T:
将所有功率分配给信道增益最大的子载波保证中继获得的能量最大。
α2T和α3T:
我们要保证中继的可靠传输,必须保证
提出问题:
注意:这篇文章忽略了CPC:circuit power consumption,其实CPC对整个系统的性能是有重要影响的。
求解过程:首先证明:这里运用了反证法
根据上式可以得到:可以得到当α3取最大值时我们可以得到最大速率
化简得:
我们可以将求最大速率转化为下面的等价问题:
对此我们可以将这个问题等价为两个求最大值的问题:
对于问题17,它是一个凸性问题,我们可以直接得到它的解为
而对于问题18是一个非凸问题,是一个拟凹函数,我们无法直接求解。将其转化为拟凸问题可以得到:在通过二分法得到μ即可。
仿真结果:我们提出的联合TS和PA方案要比固定时间分配性能要好.