[發明專利]基于同步約束和信道能量準則的協作組合優選方法

有效

• 申請號: 201110129442.2
• 申請日: 2011-05-18
• 公開（公告）號: CN102324954A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李勇朝;張海林;董晨;秦百爽
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及協作組合優選方法，可用于多點-多用戶協作傳輸環境下的資源分配，通過協作點/用戶組合進行優選，為入網用戶實現最優的協作資源分配。

背景技術

多輸入多輸出MIMO系統可在不犧牲帶寬的情況下大幅提高信道容量，提高傳輸質量。但是在蜂窩移動通信系統中.終端設備由于受到體積、重量、功耗及成本等因素的限制，很難裝備多部天線。

Sendonaris等人最早在1998年提出了協作分集的概念，即利用多個具有單根天線的移動臺所構成虛擬MIMO信道，獲得協作分集增益。系統中的每個移動終端都有一個或多個合作伙伴，合作伙伴之間有責任在傳輸自己信息的同時.幫助其伙伴傳輸信息。由于協作分集中的合作伙伴共享彼此的天線，從而構成了虛擬的MIMO多天線系統，從這個意義上講，協作分集為MIMO多天線技術提供了一條新的可選擇的實現途徑。

基于協作傳輸技術的未來無線網絡的一個首要問題是如何在多終端網絡中分配和管理合作伙伴，即對于一次特定的通信過程如何確定由網絡中哪些空閑終端協作完成，以及一次通信中重新分配合作伙伴的頻度。根據協作伙伴個數可以將用戶協作分為單用戶協作和多用戶協作，對于單用戶協作的情況，只需要根據某種準則選擇一個最佳的協作伙伴分配給用戶，對于多用戶協作的情況，最佳方案應通過自適應的調整合作伙伴集合的成員組成和動態調整合作伙伴集合選擇的時間間隔，以實現網絡性能指標最優化。

目前文獻中合作伙伴選擇尚有許多不同的標準，其中包括貪婪算法、機會中繼算法、最壞鏈路優先算法、基于位置信息的選擇算法、基于瞬時信道狀態的選擇算法、基于能量的伙伴選擇算法等，例如：

(1)2003年Michde?Zorzi等人提出了基于地理位置信息的伙伴選擇方法。該方法中假定所有節點都知道自己的位置信息，源節點首先廣播一條包含自己和目的節點位置信息的消息，所有活動節點監聽到消息后，比較自己與目的節點的距離。離目的節點最近的節點接收數據并轉發；然后第一個中繼節點轉為源節點角色，轉發前同樣廣播一條包含自己位置信息和目的節點信息的消息；如此循環，直到中繼到目的節點。這種基于位置信息的選擇方法雖然可行，但由于需要知道或者估計所有中繼節點和目的節點之間的距離，要求系統有距離或位置估計裝置，例如在各個終端安裝GPS接收機，因而成本較高。

(2)Hunter?T.E.等人又提出了一種新的協作分集方法：基于信道編碼的協作分集，并對協作分集的網絡結構進行了研究。Hunter等人在中心控制器已知所有信道狀態信息的情況下，通過貪婪算法逐個交換合作伙伴，比較整個網絡中所有用戶的平均中斷概率，從而尋求最佳合作伙伴。然而，這是一種局部最優算法，而且由于得不到用戶中斷概率的閉合表達式，需要通過數值積分的方式求解，計算量大，同時，要對整個網絡中所有用戶的中斷概率求平均，進一步增大了計算量。

(3)機會中繼選擇算法根據瞬時信道條件從M個備選中繼中選出一個最好中繼節點，用于在信道變化之前的相干時間內參與源節點和目的節點之間的協作通信。具體說，就是基于瞬時信道信息，每個中繼節點計算自己到源節點以及自己到目的節點的信道系數：h_sr和h_rd，以該參數通過兩種準則計算出h_i作為選擇中繼的判斷準則，具有最大h_i的中繼節點i即被視為最佳中繼。然而，該方法需要不斷的估計瞬時信道狀態信息，帶來很大的信令開銷，且當多個節點同時競爭最佳中繼時會引起沖突，從而導致選擇失敗，而且隨著競爭節點數目的增加失敗概率明顯提高。

發明內容

本發明的目的是針對上述已有技術的不足，提出了一種基于同步約束和信道能量準則的協作組合優選方法，在保證協作傳輸技術中協作組合選擇的復雜度和成本的情況下，以減小整個網絡中斷概率性能和增加系統的頻譜利用率，為入網用戶實現最優的協作資源分配。

本發明的目的是這樣實現的：

一、技術原理