[發(fā)明專利]一種協(xié)作通信中協(xié)作建立的判斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410298573.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104022807B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何維;吳媛媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/024
• 分類號(hào): H04B7/024;H04W52/24;H04W52/26
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所50123
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種協(xié)作通信中協(xié)作建立的判斷方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)速率和服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高，為了滿足用戶對(duì)通信服務(wù)的要求，利用有限的資源進(jìn)一步擴(kuò)大容量、改善通信質(zhì)量一直是國(guó)內(nèi)外無(wú)線通信學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研究的一大熱點(diǎn)。協(xié)作通信是移動(dòng)通信技術(shù)中重要技術(shù)之一，這一技術(shù)可以使得資源得到充分利用、系統(tǒng)容量最大化，從根本上改善系統(tǒng)頻譜效率。如何更為有效的改善系統(tǒng)頻譜效率，增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，可以從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上進(jìn)行考慮，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、多種短距離通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)組網(wǎng)模式。異構(gòu)網(wǎng)下的協(xié)作通信可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的融合接入與協(xié)同工作，通過(guò)分組算法形成的分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)云系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源共享，降低干擾，提高系統(tǒng)通信能力，在無(wú)線通信領(lǐng)域有著廣闊的前景，但同時(shí)也跟其他熱點(diǎn)技術(shù)一樣存在許多問(wèn)題需要進(jìn)一步的分析研究，從而可以在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中提供更高的性能。目前如何協(xié)作研究已較為成熟，何時(shí)需要協(xié)作的研究就更為重要，因?yàn)閰f(xié)作通信技術(shù)帶來(lái)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也引入了其他問(wèn)題：

(1)調(diào)度復(fù)雜性問(wèn)題。協(xié)作階段在轉(zhuǎn)發(fā)信息時(shí)需要占用信道，引入更多的調(diào)度指令，增加節(jié)點(diǎn)的調(diào)度復(fù)雜性。

(2)中繼節(jié)點(diǎn)處理問(wèn)題。AF造成誤差傳播噪聲加強(qiáng)，而且先后信道是相關(guān)的；DF造成誤差積累，這些都會(huì)影響通信質(zhì)量和增加分析的復(fù)雜度。

(3)功率開(kāi)銷問(wèn)題。協(xié)作過(guò)程相比于非協(xié)作工程有更大的功率開(kāi)銷，消耗一定的額外資源，影響系統(tǒng)傳輸速率，降低功率效率。

因此，為了平衡通信協(xié)作的優(yōu)劣勢(shì)，協(xié)作發(fā)起的判斷就尤為重要，即協(xié)作并不是任何時(shí)候都需要的，只有在協(xié)作獲得通信質(zhì)量增益大于額外消耗的資源，協(xié)作系統(tǒng)才有啟用的價(jià)值。

現(xiàn)在在大多數(shù)對(duì)協(xié)作建立判斷的研究中都單一的從功率角度著手，是一種直觀有效的判斷方式，但對(duì)系統(tǒng)的整體性能分析相對(duì)片面。而我們采用協(xié)作通信的目的之一是為了提高通信服務(wù)質(zhì)量，那么可以綜合考慮QOS的多個(gè)參數(shù)指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的公平性與穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種協(xié)作通信中協(xié)作建立的判斷方法，從吞吐量、中斷概率以及功率分配這三個(gè)相互制約的性能指標(biāo)進(jìn)行均衡分析，讓三者的結(jié)合性能達(dá)到最優(yōu)，以達(dá)到在保證服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)降低能量損耗，保證通信系統(tǒng)的公平性與穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提出的協(xié)作通信中協(xié)作建立的判斷方法，包括三個(gè)大步：一是在協(xié)作通信系統(tǒng)中，分析信道容量，得出最優(yōu)功率分配下的中斷概率P、吞吐量T和功率分配因子α函數(shù)；二是分別在中斷概率P最小、吞吐量T最大和功率分配因子α最優(yōu)情況下采集N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(α,P,T)，根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)(α,P,T),通過(guò)最小二乘算法構(gòu)建出協(xié)作建立判斷的目標(biāo)函數(shù)；三是根據(jù)某時(shí)刻的相關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)滿足目標(biāo)函數(shù)與否，判斷此時(shí)是否建立協(xié)作。

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟1：通過(guò)分析協(xié)作通信系統(tǒng)中的信道容量，找出關(guān)于信道容量的數(shù)學(xué)表示。

步驟2：協(xié)作模式下通信系統(tǒng)的中斷概率P有通過(guò)信道容量C來(lái)判斷也有通過(guò)信噪比SNR來(lái)判斷，此發(fā)明中通過(guò)信道容量C來(lái)判斷，其中N_t表示發(fā)射天線數(shù)，N_r表示接收 天線數(shù)，表示N_r×N_r的單位陣，H是N_t×N_t的信道矩陣，則中斷概率P＝P(C＜R),P(C＜R)為信道容量C小于傳輸速率R的概率，P(C＜R)∈[0,1].

步驟3：根據(jù)吞吐量T與中斷概率關(guān)系T＝(1-P)·R，得到吞吐量相關(guān)函數(shù)；

步驟4：分別采集協(xié)作模式下滿足吞吐量隨SNR變化最大中斷概率隨SNR變化最小和功率分配系數(shù)α最優(yōu)情況下的7個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(α,P,T)，這里表示函數(shù)T對(duì)SNR的偏導(dǎo)數(shù)。

步驟5：采集數(shù)據(jù)點(diǎn)(α,P,T)，構(gòu)建關(guān)于吞吐量、中斷概率以及功率分配系數(shù)折衷的三維協(xié)作建立的目標(biāo)函數(shù)c_ij(i,j＝0,1,2)是函數(shù)系數(shù)。

步驟6：用最小二乘算法得出函數(shù)權(quán)值c_ij(i,j＝0,1,2)，從而得到目標(biāo)函數(shù)。

步驟7：轉(zhuǎn)換目標(biāo)函數(shù)為代入相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)滿足f(α,P,T)＝0時(shí)，則判斷該時(shí)刻各項(xiàng)性能指標(biāo)已近達(dá)到了協(xié)作時(shí)候所能帶來(lái)的服務(wù)質(zhì)量，則同等條件下就不需要協(xié)作，從而減小能量損耗，反之，當(dāng)f(α,P,T)≠0時(shí)，則需要協(xié)作。