[發(fā)明專利]一種中繼協(xié)同移動通信系統(tǒng)的中繼節(jié)點選擇方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310070129.5
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103167587A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖琨;陳甄
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號: H04W48/20
• 分類號: H04W48/20
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 滕杰鋒

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及移動通信領(lǐng)域，具體涉及一種中繼協(xié)同移動通信系統(tǒng)的中繼節(jié)點選擇方法。

背景技術(shù)

中繼協(xié)同通信是一種提供高質(zhì)量無線通信服務(wù)的有效技術(shù)，中繼協(xié)同機制構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)能顯著增加無線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量，提高無線網(wǎng)絡(luò)的分集增益，增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕峁└鼜V和低成本的覆蓋，對抗陰影和衰落效應(yīng)。圖1所示為基本的雙跳中繼協(xié)同系統(tǒng)模型，S、D分別表示源節(jié)點和目的節(jié)點，R₁、R₂、R_N為中繼節(jié)點。源節(jié)點發(fā)射數(shù)據(jù)信號到一個或多個中間節(jié)點，這些中間節(jié)點成為中繼。中繼節(jié)點對接收的信號進行一些分布式處理，然后重發(fā)經(jīng)過處理的信號到下一個節(jié)點；下一個節(jié)點可以是目的節(jié)點（在雙跳中繼系統(tǒng)中），也可以是另一個中繼節(jié)點（在多跳中繼系統(tǒng)中）。最普遍的中繼協(xié)議是放大轉(zhuǎn)發(fā)（AF）和解碼前轉(zhuǎn)（DF）協(xié)議。在AF協(xié)議中，中繼節(jié)點放大接收的信號然后轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點，在DF協(xié)議中，中繼節(jié)點完全解碼接收的信號，重生信號，然后前轉(zhuǎn)重構(gòu)的信號到下一個節(jié)點，DF協(xié)議需要更多的處理功率，增加了節(jié)點處理信號的復(fù)雜度。

????協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中的中繼節(jié)點和中繼網(wǎng)絡(luò)中的中繼節(jié)點的作用不完全相同，在協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點既是源節(jié)點又是中繼節(jié)點。協(xié)同傳輸中，多個中繼節(jié)點和源節(jié)點（每個源節(jié)點配置單根天線）構(gòu)成了虛天線序列成為分布式MIMO（Multiple?Input?Multiple?Output，多入多出）系統(tǒng)。共信道干擾是協(xié)同無線網(wǎng)絡(luò)中需要解決的一個嚴重問題。當信息被中繼到目的節(jié)點時，來自不同中繼的信號在目的節(jié)點處相互干擾，形成了共信道干擾。盡管可以采用干擾消除技術(shù)消除干擾，但是算法很復(fù)雜而且結(jié)果不一定理想。一個避免干擾的普遍策略是在正交子信道中傳輸中繼信號。正交性可以通過基于重復(fù)的策略（Repetition-based?strategy）和分布式空時編碼（Distributed?space-time?coding）。前者在不同的時隙前轉(zhuǎn)信號，也就是說，在每一個時隙，只有一個中繼節(jié)點發(fā)射信息，其它的中繼節(jié)點保持靜默，該策略很容易實現(xiàn)，但是頻譜效率低。在分布式空時編碼技術(shù)中，所有中繼節(jié)點在同一個時隙前轉(zhuǎn)信息。信號被放大或者解調(diào)后，中繼節(jié)點在前轉(zhuǎn)信號之前將使用分布式空時碼對信號進行重新編碼。

???在擁有多個中繼節(jié)點的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中，中繼節(jié)點通過多跳中繼或協(xié)同分集協(xié)助源信號的傳輸，中繼選擇是其中的關(guān)鍵協(xié)同技術(shù)。中繼選擇技術(shù)允許單一中繼節(jié)點（按照某種準則最優(yōu)的節(jié)點）參與協(xié)同過程，已經(jīng)證明能夠更有效地利用系統(tǒng)資源，而不會影響系統(tǒng)性能。中繼選擇的主要優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，不要求復(fù)雜的物理層傳輸技術(shù)（如分布式空時碼），不需要嚴格的同步過程。雙跳協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)中繼選擇（BRS，Best?Relay?Selection）技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。在BRS技術(shù)中，擁有最大端到端信噪比（SNR，Signal?to?Noise?Ratio）的單個中繼節(jié)點被選擇用來進行信號的中繼傳輸，該技術(shù)能取得全分集和維持較高的吞吐率。Max-max中繼選擇（MMRS，Max-Max?Relay?Selection）技術(shù)在中繼節(jié)點中引入緩存器，當中繼節(jié)點能夠?qū)Ψ纸M數(shù)據(jù)進行緩存時，就能分別選擇最優(yōu)的S-R信道和R-D信道對信號進行接收和發(fā)射，此時選擇用來接收的中繼節(jié)點和選擇用來發(fā)射的中繼節(jié)點可能不是同一個節(jié)點。BRS和MMRS技術(shù)也可以結(jié)合起來應(yīng)用，當選擇用來接收的中繼節(jié)點的緩存器已滿或者選擇用來發(fā)射的中繼節(jié)點的緩存器為空時，應(yīng)用BRS技術(shù)，否則應(yīng)用MMRS技術(shù)。多中繼協(xié)同傳輸中，最初的策略是所有中繼節(jié)點同時參與通信，這要求所有的終端要獲得載波同步，復(fù)雜度的增加使得當網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增長時該策略是不可行的。機會中繼策略克服了這一問題，該策略的基本思想是選擇一個中繼節(jié)點子集協(xié)助信息的傳輸，而其它的中繼節(jié)點保持靜默。由于僅僅小部分中繼處于激活狀態(tài)，同步要求自然會顯著降低。機會中繼選擇技術(shù)為了在中繼傳輸之前確定最佳的中繼節(jié)點，需要獲得中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間信道的即時情況。在實際系統(tǒng)中實現(xiàn)時，信道估計與被選中繼節(jié)點處實際的數(shù)據(jù)發(fā)射之間會存在時延，其結(jié)果是，中繼選擇技術(shù)中使用的即時信道狀態(tài)信息與數(shù)據(jù)發(fā)射時刻的信道狀態(tài)信息是不同的，也就是信道狀態(tài)信息已經(jīng)過時了，這將導(dǎo)致錯誤的中繼選擇，因此可能嚴重損害系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容