專利名稱：一種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙中繼無線通信系統(tǒng)中通過選擇一個中繼進行通信的分集方法。
背景技術(shù)：
未來無線通信系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)傳輸速率的要求急劇膨脹，但是可用于移動通信的頻 率資源卻十分有限，為了在有限的頻率資源條件下支持更高速度的數(shù)據(jù)傳輸，必須研究新 的高頻譜效率技術(shù)。分集技術(shù)是移動通信的一種抗衰落技術(shù)，是一種用相對較低廉的投資 就可以大幅度的改進無線鏈路性能的強有力傳輸技術(shù)，主要包括頻率分集、時間分集和空 間分集等。信號源或(和)目的端使用多天線的空間分集技術(shù)(MIMO)和多用戶環(huán)境下的 多用戶分集是當(dāng)前無線通信研究的重要技術(shù)。未來分布式無線通信系統(tǒng)由于用戶間可以進 行協(xié)作通信(或借助于中繼的合作)，使得系統(tǒng)資源得到更大限度的開發(fā)利用。傳統(tǒng)的天線 空間分集技術(shù)主要包括最大比合并分集(MRC)、選擇合并分集(SC)、切換合并分集(SSC)。然而，由于受到功率、終端尺寸、復(fù)雜度的限制，通常用戶終端很難使用多天線技 術(shù)。而采用中繼技術(shù)，可以提供一種分布式的空間分集傳輸技術(shù)，成為解決這一問題的有效 途徑。無線中繼通信系統(tǒng)通常由信號源、中繼和目的端組成，參與通信的鏈路主要有信號 源-中繼-目的端鏈路和信號源-目的端直達鏈路。中繼技術(shù)能夠帶來空間分集，提高傳 輸效率。在實際的通信系統(tǒng)中，由于多個中繼同時存在，如何選擇利用中繼會大大的影響系 統(tǒng)的性能。具體的說，在多個中繼的通信系統(tǒng)中，如果每次通信都是用所有中繼，即可稱為 分布式最大比合并分集，如每次選擇一個最優(yōu)中繼即可稱為分布式選擇合并分集。相應(yīng)的， 通過信噪比門限的制約，在不同中繼間進行切換使用，可稱為切換合并分集。如果中繼通信系統(tǒng)中存在兩個中繼。主要通信方式有同時使用兩個中繼；只選 擇使用一個中繼。每次通信只選擇使用一個中繼可以有效的提高系統(tǒng)的頻譜利用率。如果 每次都通過比較選擇一個最優(yōu)的中繼，系統(tǒng)復(fù)雜度會顯著提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法，該方法適用于兩個中 繼的網(wǎng)絡(luò)中的中繼選擇。使用該方法的系統(tǒng)復(fù)雜度低，且傳輸性能較好，很好的兼顧了系統(tǒng) 的復(fù)雜度和系統(tǒng)的傳輸性能。本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的第一種技術(shù)方案是—種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法，信號源的信號通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)給目的端，所述 的中繼有兩個，目的端不采用最大比合并進行通信，目的端采用以下方法選擇中繼A、通信發(fā)起時，隨機選擇一個中繼進行通信，以后在每次通信發(fā)生前，通信先估計 前次通信的瞬時等效信噪比即通過估計信號源到前次所選中繼的鏈路、前次中繼到目的 端的瞬時信噪比，從而估計出前次通信的瞬時等效信噪比；B、接著將前次通信的瞬時等效信噪比和信噪比門限值T進行比較，如高于信噪比 門限值T，則仍選前次所選中繼進行本次通信；否則，則估計另一個中繼對應(yīng)的信道鏈路的瞬時等效信噪比，并將其和前次通信的瞬時等效信噪比進行比較，若前次通信的瞬時等效 信噪比大于等于另一個中繼對應(yīng)的信道鏈路的瞬時等效信噪比，則仍選前次所選中繼進行 本次通信；否則，選擇另一個中繼進行本次通信。以上第一種技術(shù)方案適合于在信號源和目的端之間無直達鏈路情況，或者直達鏈 路信道質(zhì)量很差，無需使用的情況。本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的第二種技術(shù)方案是一種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法，信號源的信號通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)給目的端。其中， 中繼有兩個，目的端采用最大比合并進行通信，目的端采用以下方法選擇中繼A、通信發(fā)起時，隨機選擇一個中繼進行通信，以后在每次通信發(fā)生前，先估計前次 通信的瞬時等效信噪比即通過估計信號源到目的端，信號源到前次所選中繼的鏈路、前次 中繼到目的端的瞬時信噪比，從而估計出前次通信的瞬時等效信噪比；B、接著將前次通信的瞬時等效信噪比和信噪比門限值T進行比較，如高于信噪比 門限值T，則仍選前次所選中繼進行本次通信；否則，則估計另一個中繼對應(yīng)的信道鏈路的 瞬時等效信噪比，并將其和前次通信的瞬時等效信噪比進行比較，若前次通信的瞬時等效 信噪比大于等于另一個中繼對應(yīng)的信道鏈路的瞬時等效信噪比，則仍選前次所選中繼進行 本次通信；否則，選擇另一個中繼進行本次通信。以上第二種技術(shù)方案適合于在信號源和目的端之間有可供利用的直達鏈路情況。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在當(dāng)前活躍中繼的鏈路質(zhì)量強于門限值時，無需比較兩個中繼鏈路的質(zhì) 量，也無需進行切換。系統(tǒng)的復(fù)雜度大大降低。同時由于此時活躍中繼的鏈路質(zhì)量強于門 限值，通信質(zhì)量得到了有效的保證。在當(dāng)前活躍中繼的鏈路質(zhì)量低于門限值時，本發(fā)明并非簡單切換到另一個中繼， 而是再比較兩個中繼鏈路的質(zhì)量，選擇最優(yōu)的中繼進行通信。因此在網(wǎng)絡(luò)信號差的情況下， 本發(fā)明與最優(yōu)中繼選擇方法一致，能夠最大限度的提高通信系統(tǒng)性能?？傊景l(fā)明在通信信號好的情況下，不進行兩個中繼的比較與切換，在保證系統(tǒng) 通信質(zhì)量的情況下，系統(tǒng)復(fù)雜度大大降低。而在通信信號差的情況下，再進行兩個中繼的比 較與切換，能最大限度的保證系統(tǒng)的通信性能。很好的兼顧了系統(tǒng)的通信性能與復(fù)雜度。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明實施例1的系統(tǒng)模型示意圖。圖中包括一個信號源、兩個中繼和一 個目的端，每次通信使用選擇使用一個中繼進行。其中^Ri為信號源到中繼的瞬時信噪比， &1=為中繼到目的端的瞬時信噪比。圖2是實施例1方法和在B步操作中前次通信的瞬時等效信噪比低于信噪比門限 值T時，不進行中繼比較選擇，而直接選擇另一中繼進行通信的方法(以下簡稱切換停留方 法)，分別在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)中斷概率曲線。其中Yth為系統(tǒng)中斷信噪比。圖3是實施例1及其相應(yīng)的切換停留方法在中繼采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)中斷 概率曲線。圖4是實施例1及其相應(yīng)的切換停留方法在中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)誤碼率曲線。圖5是實施例1及其相應(yīng)的切換停留方法在中繼采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)誤碼 率曲線。圖6為本發(fā)明實施例2的系統(tǒng)模型示意圖。圖中包括一個信號源、兩個中繼和一 個目的端，每次通信使用選擇使用一個中繼進行。其中^Ri為信號源到中繼的瞬時信噪比， &1=為中繼到目的端的瞬時信噪比；Y SD為信號源到目的端的瞬時信噪比。圖7是實施例2及其對應(yīng)的切換停留方法(同樣是在B步操作中前次通信的瞬 時等效信噪比低于信噪比門限值T時，不進行中繼比較選擇，而直接選擇另一中繼進行通 信)，在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)中斷概率曲線，其中Yth系統(tǒng)中斷信噪比。圖8是實施例2及其相應(yīng)的切換停留方法在中繼采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)中斷 概率曲線。圖9是實施例2及其相應(yīng)的切換停留方法在中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)誤碼 率曲線。
具體實施例方式實施例1圖1示出，本發(fā)明的第一種實施方式是，一種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法，信號 源S的信號通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)給目的端D。中繼有兩個，目的端D不采用最大比合并進行通信， 目的端D采用以下方法選擇中繼A、通信發(fā)起時，隨機選擇一個中繼進行通信，以后在每次通信發(fā)生前，通信先估計 前次通信的瞬時等效信噪比即通過估計信號源S到前次所選中繼R1的鏈路、前次中繼R1 到目的端D的瞬時信噪比，從而估計出前次通信的瞬時等效信噪比。估計前次通信的瞬時信噪比的具體做法是當(dāng)中繼以放大轉(zhuǎn)發(fā)方式工作，目的端先估計出信號源到前次所選中繼R1的瞬時信
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噪比v和中繼隊到目的端的瞬時信噪比？的值，估計出前次通信的等效信噪比^ ‘；。
/SR1/R1D/ SR1^ / R1D當(dāng)中繼以譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式工作，信號源S到前次所選中繼禮的瞬時信噪比和中繼 R1到目的端D的瞬時信噪比}V3的值，計出前次通信的瞬時等效信噪比minO^，}^^。B、接著將前次通信的瞬時等效信噪比和信噪比門限值T進行比較，如高于信噪比 門限值T，則仍選前次所選中繼R1進行本次通信；否則，則估計另一個中繼&對應(yīng)的信道鏈 路的瞬時等效信噪比，并將其和前次通信的瞬時等效信噪比進行比較，若前次通信的瞬時 等效信噪比大于等于另一個中繼民對應(yīng)的信道鏈路的瞬時等效信噪比，則仍選前次所選中 繼R1進行本次通信；否則，選擇另一個中繼&進行本次通信。仿真實驗仿真實驗的參數(shù)設(shè)置是信道關(guān)系滿足&/A=2.5j^/A(dB)，信噪比門限值T = 2 Y th。調(diào)制方式為BPSK。結(jié)果如下圖2是實施例1方法和在B步操作中前次通信的瞬時等效信噪比低于信噪比門限 值T時，不進行中繼比較選擇，而直接選擇另一中繼進行通信的方法(以下簡稱切換停留方 法)，在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)仿真中斷概率曲線。其中Yth為系統(tǒng)中斷信噪比。
圖2中，由符號“Δ”串起的曲線為實施例1方法下在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的中斷概率 曲線，由符號“▽ ”串起的曲線為實施例1相應(yīng)的切換停留方法在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的中斷概 率曲線。從圖2可以看出，本實施例的方法在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下，系統(tǒng)中斷性能較切換停留 方法均提升了大約1個dB。圖3是實施例1及其相應(yīng)的切換停留方法在中繼采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)中斷 概率曲線。圖3中，由符號“□”串起的曲線為實施例1方法下在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的中斷概率 曲線，由符號“〇”串起的曲線為實施例1相應(yīng)的切換停留方法在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的中斷概 率曲線。從圖3可以看出，本實施例的方法在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)兩種方式下，系統(tǒng)中斷性能較切換 停留方法均提升了大約1個dB。圖4是實施例1及其相應(yīng)的切換停留方法在中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)仿真 誤碼率曲線。圖4中，由符號“Δ”串起的曲線為實施例1方法下在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)仿真 誤碼率曲線，由符號“▽ ”串起的曲線為實施例1相應(yīng)的切換停留方法在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下的 系統(tǒng)仿真誤碼率曲線。從圖4可以看出，本實施例的方法在放大轉(zhuǎn)發(fā)方式下，系統(tǒng)誤碼性能較切換停留 方法提升了大約1個dB。圖5是實施例1及其相應(yīng)的切換停留方法在中繼采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)仿真 誤碼率曲線。圖5中，由符號“<”串起的曲線為實施例1方法下在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的系統(tǒng)仿真 誤碼率曲線，由符號“>”串起的曲線為實施例1相應(yīng)的切換停留方法在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下的 系統(tǒng)仿真誤碼率曲線。從圖5可以看出，本實施例的方法在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式下，系統(tǒng)誤碼性能較切換停留 方法提升了大約1.5dB。實施例2圖6示出，本發(fā)明的第二種實施方式是，一種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法，信號 源S的信號通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)給目的端D ；中繼有兩個，目的端D采用最大比合并進行通信，目 的端D采用以下方法選擇中繼A、通信發(fā)起時，隨機選擇一個中繼進行通信，以后在每次通信發(fā)生前，先估計前次 通信的瞬時等效信噪比即通過估計信號源S到目的端D，信號源S到前次所選中繼隊的鏈 路、前次中繼R1到目的端D的瞬時信噪比，從而估計出前次通信的瞬時等效信噪比。估計瞬時信噪比的具體做法是當(dāng)中繼以放大轉(zhuǎn)發(fā)方式工作，目的端先估計出信號源S到目的端D鏈路的瞬時信 噪比Y SD ；信號源S到前次所選中繼隊的瞬時信噪比和隊到目的端D的瞬時信噪比
的值，估計出前次通信的瞬時等效信噪比
權(quán)利要求
1.一種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法，信號源( 的信號通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)給目的端(D)， 其特征在于所述的中繼有兩個，目的端(D)不采用最大比合并進行通信，目的端(D)采用 以下方法選擇中繼A、通信發(fā)起時，隨機選擇一個中繼進行通信，以后在每次通信發(fā)生前，通信先估計前 次通信的瞬時等效信噪比即通過估計信號源( 到前次所選中繼(R1)的鏈路、前次中繼 (R1)到目的端(D)的瞬時信噪比，從而估計出前次通信的瞬時等效信噪比；B、接著將前次通信的瞬時等效信噪比和信噪比門限值T進行比較，如高于信噪比門限 值T，則仍選前次所選中繼(R1)進行本次通信；否則，則估計另一個中繼(R2)對應(yīng)的信道鏈 路的瞬時等效信噪比，并將其和前次通信的瞬時等效信噪比進行比較，若前次通信的瞬時 等效信噪比大于等于另一個中繼(R2)對應(yīng)的信道鏈路的瞬時等效信噪比，則仍選前次所選 中繼進行本次通信；否則，選擇另一個中繼(R2)進行本次通信。
2.一種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法，信號源( 的信號通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)給目的端(D)， 其特征在于所述的中繼有兩個，目的端(D)采用最大比合并進行通信，目的端(D)采用以 下方法選擇中繼A、通信發(fā)起時，隨機選擇一個中繼進行通信，以后在每次通信發(fā)生前，先估計前次通信 的瞬時等效信噪比即通過估計信號源⑶到目的端(D)，信號源⑶到前次所選中繼(R1) 的鏈路、前次中繼(R1)到目的端(D)的瞬時信噪比，從而估計出前次通信的瞬時等效信噪 比；B、接著將前次通信的瞬時等效信噪比和信噪比門限值T進行比較，如高于信噪比門限 值T，則仍選前次所選中繼(R1)進行本次通信；否則，則估計另一個中繼(R2)對應(yīng)的信道鏈 路的瞬時等效信噪比，并將其和前次通信的瞬時等效信噪比進行比較，若前次通信的瞬時 等效信噪比大于等于另一個中繼(R2)對應(yīng)的信道鏈路的瞬時等效信噪比，則仍選前次所選 中繼(R1)進行本次通信；否則，選擇另一個中繼(R2)進行本次通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙中繼無線通信系統(tǒng)分集方法，在通信過程中，選擇中繼的方法是當(dāng)前通信發(fā)生前，估計前一次通信所選擇中繼的信道狀況，如果該中繼信道狀況滿足設(shè)定的條件，則繼續(xù)選擇使用該中繼；否則估計另一中繼的信道狀況，再從兩個中繼中選擇信道狀況最好的一條鏈路進行通信。使用該方法的系統(tǒng)復(fù)雜度低，且傳輸性能較好，很好的兼顧了系統(tǒng)的復(fù)雜度和系統(tǒng)的傳輸性能。
文檔編號H04B7/04GK102082598SQ20101061113
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者類先富, 范平志, 郝莉, 陳慶春, 顏矛 申請人:西南交通大學(xué)