[發明專利]一種蜂窩系統協同通信中的中繼用戶切換方法

有效

• 申請號: 201210591961.5
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103079247A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 盧為黨;彭宏;李楓;徐志江;華驚宇;孟利民
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04W36/26
• 分類號: H04W36/26;H04W36/30
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及一種中繼用戶切換方法，屬于無線通信領域中的協同通信技術。

背景技術

用戶在無線信道的傳輸過程中由于受到多徑衰落的作用，信號的接收會受到嚴重的影響。而分集技術可以有效地對抗這個衰落，從而一定程度上減少多徑衰落對通信質量的影響。分集技術包括時間分集、頻率分集、空間分集等，協同通信技術是空間分集技術的一種。在協同通信中，中繼用戶利用無線電波的廣播特性，就可以接收到源用戶的廣播信號，然后把信號轉發給基站，各個用戶就可以互相共享彼此的天線，形成虛擬的多天線陣列，從而獲得空間分集的效果。

中繼用戶選擇是協同通信的核心研究內容之一。目前中繼用戶選擇方法主要有兩大類,基于機會主義的最優中繼選擇方法和基于能量增益的中繼選擇方法。最優中繼選擇即用戶在自己周圍的用戶中選擇綜合信道條件最好的用戶作為自己的中繼用戶，使得單個用戶的性能最佳。能量增益中繼選擇的目標是使整個系統的總體能量增益最優，使得系統能量消耗最少，在這種中繼選擇方法中，由基站對用戶進行分組，優先給信道差的用戶分配能量增益最高的用戶作為中繼用戶。上面這兩種方法都是在用戶處于靜止狀態情況下的中繼用戶選擇方法，而在實際蜂窩系統中，用戶一般都是處于運動狀態的，用戶之間的信道以及用戶到基站之間的信道都會發生變化。所以不可能一直使用同一個中繼用戶，當它不再適合作為中繼用戶時就需要切換到另外一個中繼用戶。中繼用戶的切換主要有以下困難：如果中繼用戶頻繁切換，雖然源用戶的能量增益能夠得到很好的保障，但是切換次數很多，會使得中繼協作的工作時間大大減少，同時切換造成的系統負擔也會很大。

發明內容

為了解決蜂窩系統協同通信中中繼用戶切換過程中系統的能量增益和負擔互相矛盾的問題，本發明提出了一種基于能量增益和運動方向信息的中繼用戶切換方法。

為了解決上述技術問題提出的技術方案為：

一種蜂窩系統協同通信中的中繼用戶切換方法，包括以下步驟：

步驟一、源用戶進入小區，就開始向基站發出協同通信請求；

步驟二、基站發出通信的確認信息，然后源用戶周圍的用戶收到源用戶的協同通信請求之后，向基站發出幫助協同通信的請求，并報告自己與源用戶之間的信道狀態；

步驟三、基站在收到這些用戶的請求后，在這些用戶中選擇綜合信道條件最好的用戶作為自己的中繼用戶；然后向該中繼用戶發出確認信息，并為中繼用戶分配中繼信道；

步驟四、源用戶在運動的過程中每隔一段時間T測量自己到基站的信噪比，如果信噪比大于門限則終止協作，否則計算當前正在使用的中繼用戶的能量增益Gain₁和當前可使用的最佳中繼用戶的能量增益Gain₂，其中為源用戶在直傳時達到傳輸速率R時所需的能量，和分別為源用戶和當前正在使用的中繼用戶在中繼用戶協作下幫助源用戶達到傳輸速率R時所需要的能量，和分別為源用戶和當前可使用的最佳中繼用戶在中繼用戶協作下幫助源用戶達到傳輸速率R時所需要的能量；

步驟五、如果當前正在使用的中繼用戶往靠近源用戶和基站的連線方向運動，當Gain₁小于門限G₁且Gain₂比Gain₁大G₂+H_e時，中繼用戶發生切換；否則，如果當前正在使用的中繼用戶往遠離源用戶和基站的連線方向運動，當Gain₁小于門限G₁且Gain₂比Gain₁大G₂-H_d時，中繼用戶發生切換。

本發明的有益效果：本發明的中繼用戶切換方法引入了中繼用戶的運動方向信息，在保障源用戶能量增益的基礎上，有效地較少了中繼用戶的切換次數。

附圖說明

圖1是移動場景下蜂窩小區用戶分布示意圖；

圖2是中繼用戶的切換協議流程圖；

圖3為使用本專利中的中繼用戶切換方法源用戶運動過程中切換次數隨著門限G₂的變化圖；

圖4為使用本專利中的中繼用戶切換方法源用戶的能量增益隨著源用戶位置的變化圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

參照圖1~圖4，一種蜂窩系統協同通信中的中繼用戶切換方法，包括以下步驟：

步驟一、源用戶一進入小區，就開始向基站發出協同通信請求；