[發明專利]蜂窩通信系統中的協作伙伴選擇和預編碼協作通信方法

有效

• 申請號: 200810232148.2
• 申請日: 2008-11-07
• 公開（公告）號: CN101399583A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 李靖;葛建華;王勇;宮豐奎;高明;張南
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/02
• 分類號: H04B7/02;H04B7/06;H04B7/08;H04W48/20;H04W88/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術領域

本發明屬于無線通信領域，特別是涉及一種蜂窩通信系統中的協作伙伴選擇和 預編碼協作通信方法。

背景技術

由于無線信道會受到陰影衰落、多徑衰落、干擾等因素的影響，發送信號在信 道中傳輸時會經歷嚴重的衰減和波動。大量研究表明，多天線分集技術可以有效抵 抗無線網絡中多徑衰落的影響，提高網絡容量，改善系統性能。然而，在實際的蜂 窩通信網絡中，用戶終端需要保持相對簡單并便于攜帶。由于體積、功率和實現復 雜度等限制，在用戶終端實現多天線的可行性很低。

未來蜂窩通信系統將致力于發展更高速率、更大動態范圍的數據業務，同時需 要擴大網絡覆蓋面積、提高頻譜效率并增加系統的魯棒性。近年來，一種多天線技 術的延伸—協作通信技術引起了各界的廣泛關注。在蜂窩通信系統中使用“用戶 協作”策略，可以利用用戶終端間有效的天線共享，為用戶終端實現一個虛擬的天 線陣列，克服用戶終端復雜度以及尺寸大小的限制，同時可以克服無線信道的衰落 特性，獲得分集增益，提高無線網絡的覆蓋率和容量，更好地保證不同種類業務的 服務質量需求，增強無線系統的各項性能指標。協作通信技術是一種低成本高效的 無線資源分配解決方案，為多天線技術走向實用化提供了一條新的途徑，極有可能 成為下一代無線通信網中重要的網絡組成構架。

在用戶協作分集系統中，以兩個用戶互相協作向基站發送信息為例，每個用戶 的信號分兩路到達基站：一路是直接從用戶發送至基站；另一路是先從用戶發送至 協作伙伴，再由協作伙伴轉發至基站。由于系統中各用戶的上行信道質量，用戶和 用戶間的信道質量的差異性，如何在多用戶環境下為用戶指派一個“好”的協作伙 伴，即協作伙伴的選擇問題是影響協作分集系統性能的首要因素。其次，在協作用 戶對形成后，由于用戶均有信息向基站發送，如何在有限的系統資源條件下，如頻 率/時隙/碼字等實現多用戶信息接入，使得系統的資源利用率、編碼增益和分集增 益最大化，即用戶協作通信方式是協作分集系統中的另一個問題。因此，協作伙伴 選擇、協作通信方式是用戶協作分集系統中重要的研究內容。

針對無線通信系統中的協作伙伴選擇問題，2007年Kyu-Sung?Hwang等在“IEEE International?Conference?on?Wireless?Communications?and?Mobile?Computing”(《電氣 電子工程師協會無線通信和移動計算國際會議》)上發表的“Switch-and-Examine Node?Selection?for?Efficient?Relaying?Systems”(《高效中繼系統中的切換-檢驗節點選 擇方法》)和在“IEEE?66^th?Vehicular?Technology?Conference”(《電氣電子工程師協會 車輛技術會議》)上發表的“An?Efficient?Relay?Selection?Algorithm?for?Cooperative Networks”(《協作網絡中一種高效的中繼選擇方法》)中提出了一種“切換和檢驗中 繼節點算法”，這種算法先根據達到一定的網絡性能所需的鏈路質量設定信噪比門 限，當源—中繼和中繼—目的端的鏈路質量均高于設定門限時，選擇該中繼進行協 作傳輸，直至該鏈路質量低于設定的門限或用戶信息傳輸結束。2008年Ahmed?S. Ibrahim等在“IEEE?Trans.on?Wireless?Communications”(《電氣電子工程師協會無線 通信匯刊》)(2008年7月第7卷)上發表的“Cooperative?Communications?with Relay-Selection：When?to?Cooperate?and?Whom?to?Cooperate?With？”(《協作通信中的中 繼選擇：何時協作和與誰協作？》)中通過向源端反饋部分信道狀態信息，使源端能 夠決定何時需要與一個中繼進行協作，且在協作時選擇哪個中繼進行服務，即回答 “何時協作”和“與誰協作”的問題。然而，上述研究均需要用戶自己決定是否需 要進行協作傳輸，而且用戶還需實時獲取基站和各個中繼端之間的信道信噪比，大 大增加了用戶終端的實現復雜度，不適用于未來蜂窩移動通信系統的發展要求。