[發明專利]天線選擇方法以及中繼節點

有效

• 申請號: 201210233783.9
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN103532602A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 伊海珂;丁銘;錢成;張萌;羅漢文
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;夏普株式會社
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;H04L25/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及在設有中繼節點的多天線通信系統中選擇端節點的工作天線的天線選擇方法以及相應的中繼節點。

背景技術

中繼技術應用于無線通信系統可以提高系統的性能，已經在第四代無線通信標準中得到了廣泛的應用。如3GPP(3rd?Generation?Partnership?Project，第三代移動通信合作伙伴項目)LTE-A(Long?Term?Evolation-Advanced，增強型長期演進)系統中引入無線中繼技術來減小無線鏈路的空間損耗，增大信噪比，從而提高邊緣用戶信道容量。這樣拉近了天線和終端用戶的距離，可以改善終端的鏈路質量，從而提高系統的頻譜效率和用戶數據率。

中繼系統取得的增益取決于中繼節點上采取的信號處理策略，根據中繼節點信號處理方式的不同可以將中繼節點信號處理方式分為數字網絡編碼(Digital?Network?Coding，DNC)和模擬網絡編碼(Analog?Network?Coding，ANC)等。在數字網絡編碼策略下，中繼節點對接收到的比特序列進行解碼，然后重新編碼進行轉發，即，存在一個信號重建的過程。而基于模擬網絡編碼的中繼節點不對信號進行譯碼的操作，只是將接收到的模擬信號進行線性處理得到需要發送的信號。

基于模擬網絡編碼的中繼節點在放大處理時會將有用信號和干擾噪聲信號同時進行線性處理，沒有對干擾噪聲進行抑制，在放大信號的同時也放大了噪聲。而基于數字網絡編碼的中繼節點由于對信號進行了譯碼因而能夠抑制中繼節點的噪聲以及其他信號的干擾，可以得到較好的系統性能，但其譯碼系統實現復雜度比較高、延時較大。由于實現相對簡單，基于模擬網絡編碼的中繼節點在實際系統中得到了廣泛的應用。

根據傳統的中繼協議，在由端節點1、端節點2和中繼節點構成的中繼系統中，一次信息交互過程需要4個時隙，即，

時隙1：端節點1(作為源節點)→中繼節點；

時隙2：端節點2(作為源節點)→中繼節點；

時隙3：中繼節點→端節點1(作為目的節點)；

時隙4：中繼節點→端節點2(作為目的節點)。

來完成。

通過采用如圖1所示的雙向中繼協議可以將信息交互過程縮短到在2個時隙，即，

發送時隙：端節點1、端節點2(作為源節點)→中繼節點；

接收時隙：中繼節點→端節點1、端節點2(作為目的節點)

內完成。這樣可以增加系統的頻譜利用效率，提高系統的容量。本發明中采用雙向中繼協議來進行無線信號的傳輸。

通過在中繼節點上安裝多天線，可以進一步利用MIMO(Multiple-Input?Multiple-Output，多輸入多輸出)相關技術(如分集、復用技術)增強系統的傳輸性能。

隨著通信系統的發展，無線通信系統中各個節點配置的天線數目不斷增加。整個系統的復雜度會隨著MIMO規模的增大顯著地提升。而在某些信道相關性比較大場景下，信道一般為低秩信道，發射端發射出的信號在接收端并不能很好的分離出來或者分離的代價過大，這時如果所有天線均發射信號，將會導致在接收端受到較大程度的干擾，此時，多天線所能達到的增益并不能達到理論水平，這就意味著我們可以減少一定數量的發射端天線數來降低系統開銷，同時系統性能也不會降低很多。

另一方面，發射機中使用的發射天線在工作的時候，每一根發射天線都對應于發射機中的一個射頻鏈路。這些射頻鏈路的實現成本是比較高的，一般發射機中的天線數目會比射頻鏈路要多，這時就需要對端節點的天線進行選擇，獲得更好的系統性能。

關于現有天線選擇技術，經檢索發現非專利文獻Yangyang?Zhang，Gan?Zheng，Chunlin?Ji，Kai-Kit?Wong，David?J.Edwards，and?Tiejun?Cui，“Near-Optimal?Joint?Antenna?Selection?for?Amplify-and-Forward?Relay?Networks”，IEEE?Transactions?on?Wireless?Communications，Aug.2010(“放大轉發型中繼網絡近最優化聯合天線選擇方案”，IEEE無線通信學報，2010年八月)。該非專利文獻提出：在中繼系統中進行端節點和中繼節點的聯合天線選擇，以優化系統中可達到的總數據傳輸速率。然而，由于系統中沒有利用物理層網絡編碼協議，頻譜利用率并不是特別高。