本發(fā)明涉及解碼轉(zhuǎn)發(fā)雙向中繼系統(tǒng)的多中繼選擇方法。

背景技術(shù)：

協(xié)同通信技術(shù)通過空間分集，能有效對抗信道的無線衰落。協(xié)同通信系統(tǒng)中的中繼由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式不同，分為放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼(即對接收信號進(jìn)行放大后轉(zhuǎn)發(fā))和解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼(即對接收信號進(jìn)行解碼后再編碼轉(zhuǎn)發(fā))。

傳統(tǒng)協(xié)同通信系統(tǒng)中各節(jié)點通常以半雙工的方式傳輸數(shù)據(jù)，這樣導(dǎo)致了一個數(shù)據(jù)符號從源節(jié)點發(fā)送至目的節(jié)點需要占用兩個信道。為了提高頻譜利用率，雙向中繼協(xié)同通信系統(tǒng)應(yīng)運而生。由于雙向中繼系統(tǒng)較單向中繼系統(tǒng)有明顯的優(yōu)越性，因此受到了越來越多的關(guān)注。

為了降低雙向中繼系統(tǒng)的復(fù)雜性，協(xié)同中繼選擇技術(shù)被廣泛采用。協(xié)同中繼選擇技術(shù)可分為單中繼選擇和多中繼選擇，其基本思想是在眾多可用的中繼里選擇某個或某些中繼節(jié)點參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，利用空間分集，能有效對抗信道的無線衰落，不僅能提高信息傳輸?shù)目煽啃?，還能有效提高傳輸?shù)陌踩?，目前的研究主要集中在單中繼選擇。由于單中繼選擇技術(shù)只選擇一個最合適的中繼用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，因此與多中繼選擇技術(shù)相比，單中繼選擇的計算復(fù)雜度較低。然而，單中繼選擇方法的主要缺點是沒有充分利用空間分集，特別是在時變信道下，系統(tǒng)的分集增益僅為1。而實際信道幾乎都是時變信道，由于其傳輸時延，在中繼選擇時刻的信道狀態(tài)信息與中繼轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時刻的信道狀態(tài)信息往往不一致，即信道狀態(tài)信息產(chǎn)生了過時，此時會極大影響中繼選擇方案的性能。因此，在實際工程應(yīng)用中，需要對其進(jìn)行改進(jìn)，以提高系統(tǒng)的分集增益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明根據(jù)解碼轉(zhuǎn)發(fā)雙向中繼系統(tǒng)的特點，提供一種針對解碼轉(zhuǎn)發(fā)雙向中繼系統(tǒng)的多中繼選擇方法，該方法有效提高了協(xié)同通信系統(tǒng)的分集階數(shù)，特別適用于實際工程中信道狀態(tài)信息過時的情況。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種針對解碼轉(zhuǎn)發(fā)雙向中繼系統(tǒng)的多中繼選擇方法，其特征在于，包括：

A、源點1和源點2利用若干中繼點互傳數(shù)據(jù)，將能夠同時正確接收源點1和源點2所發(fā)送數(shù)據(jù)的雙向中繼組成候選中繼子集；

B、計算源點1到候選中繼子集中各中繼點的信道容量加權(quán)值I_1k，k＝1,...,K；計算源點2到候選中繼子集中各中繼點的信道容量加權(quán)值I_2k；

C、信道容量加權(quán)值求和得到I_k＝I_1k+I_2k，并將I_k進(jìn)行由大到小的降序排序；

D、根據(jù)排序后的信道容量加權(quán)值，從候選中繼子集中選擇前N個I_k所對應(yīng)的N個中繼點進(jìn)入已選中繼子集；

E、根據(jù)歸一化門限，從所述候選中繼子集余下的(K-N)個中繼里，繼續(xù)選擇中繼進(jìn)入已選中繼子集；

F、已選中繼子集中的中繼點將接收到的源點數(shù)據(jù)分別發(fā)送至源點1和源點2，完成源點間的數(shù)據(jù)互傳。

所述步驟A進(jìn)一步包括：

A1、設(shè)候選中繼子集的中繼個數(shù)為K；

A2、若K>N，則執(zhí)行步驟B；若K≤N，則候選中繼子集直接作為已選中繼子集，執(zhí)行步驟F。

所述步驟B進(jìn)一步包括：

B1、計算源點1到候選中繼子集中各中繼的信道容量加權(quán)值，其計算公式為I_1k＝|h_2k|²log₂(1+SNR|h_1k|²)，其中，|h_1k|²和|h_2k|²分別表示源點1和源點2到候選中繼子集中各中繼點的信道系數(shù)，SNR表示信道的平均信噪比；

B2、計算源點2到候選中繼子集中各中繼的信道容量加權(quán)值，其計算公式為I_2k＝|h_1k|²log₂(1+SNR|h_2k|²)。

所述步驟E進(jìn)一步包括：

E1、排序后的第N個信道容量加權(quán)值乘以參數(shù)μ∈[0,1]，得到歸一化門限I^(N)；

E2、候選中繼子集中余下的(K-N)個中繼的信道容量加權(quán)值依次與I^(N)比較，若大于或等于I(^N)，則該信道容量加權(quán)值所對應(yīng)的中繼進(jìn)入已選中繼子集；若小于I(^N)，則該中繼不能進(jìn)入已選中繼子集。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述方法的示意圖

圖2為本發(fā)明所述方法的基本流程圖

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種針對解碼轉(zhuǎn)發(fā)雙向中繼系統(tǒng)的多中繼選擇方法。

本發(fā)明的基本思路是：源點1和源點2利用若干中繼點互傳數(shù)據(jù)，將能夠同時正確接收兩個源點所發(fā)送數(shù)據(jù)的雙向中繼組成候選中繼子集；分別計算源點1和源點2到候選中繼子集中各中繼的信道容量加權(quán)值，將所述信道容量加權(quán)值求和后，進(jìn)行由大到小的降序排序；從排序后的候選中繼子集中選擇前N個信道容量加權(quán)值所對應(yīng)的中繼進(jìn)入已選中繼子集；根據(jù)歸一化門限，從候選中繼子集余下的中繼中，繼續(xù)選擇中繼進(jìn)入已選中繼子集；最后，已選中繼子集中的中繼點將接收到的源點數(shù)據(jù)分別發(fā)送至源點1和源點2，完成源點間的數(shù)據(jù)互傳。該方法有效提高了協(xié)同通信系統(tǒng)的分集階數(shù)，特別適用于實際工程中信道狀態(tài)信息過時的情況。

本發(fā)明的基本原理如下：

假設(shè)雙向中繼系統(tǒng)中包含源點1，源點2和M個中繼節(jié)點，記為R_m，m＝0,1,...,M-1.假設(shè)源點1和源點2之間需要相互發(fā)送數(shù)據(jù)，并從M個中繼節(jié)點中選擇多個中繼節(jié)點，用于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā).由于實際信道陰影衰落嚴(yán)重，故假設(shè)源點1和源點2之間沒有直接傳輸鏈路。

源點1和源點2之間的數(shù)據(jù)交換需要兩個時隙。第一個時隙，源點1和源點2分別發(fā)送信號x₁和x₂至M個中繼節(jié)點，于是任意中繼點R_m收到的信號可以表示為：其中，P₁和P₂分別表示源點1和源點2的數(shù)據(jù)發(fā)射功率；h_1m表示源點1和R_m之間的信道，h_2m表示源點2和R_m之間的信道；w_m表示均值為零，方差為N₀的加性復(fù)高斯白噪聲。假設(shè)信道滿足互易性，且源點1和源點2已將自干擾消除，于是在第二個時隙，源點1和源點2接收到中繼轉(zhuǎn)發(fā)的信號。

本發(fā)明所述多中繼選擇方法的基本流程圖如圖2所示，包括如下步驟：

步驟20：源點1和源點2利用若干中繼點互傳數(shù)據(jù)，將能夠同時正確接收源點1和源點2所發(fā)送數(shù)據(jù)的雙向中繼組成候選中繼子集，執(zhí)行步驟21；

步驟21：設(shè)候選中繼子集的中繼個數(shù)為K，執(zhí)行步驟22；

步驟22：若K>N，執(zhí)行步驟23；若K≤N，執(zhí)行步驟29；

步驟23：計算源點1到候選中繼子集中各中繼的信道容量加權(quán)值，其計算公式為I_1k＝|h_2k|²log₂(1+SNR|h_1k|²)，其中，|h_1k|²和|h_2k|²分別表示源點1和源點2到候選中繼子集中各中繼點的信道系數(shù)，k＝1,...,K，SNR表示信道的平均信噪比，執(zhí)行步驟24；

步驟24：計算源點2到候選中繼子集中各中繼的信道容量加權(quán)值，其計算公式為I_2k＝|h_1k|²log₂(1+SNR|h_2k|²)，執(zhí)行步驟25；

步驟25：信道容量加權(quán)值求和得到I_k＝I_1k+I_2k，并將I_k進(jìn)行由大到小的降序排序，執(zhí)行步驟26；

步驟26：根據(jù)排序后的信道容量加權(quán)值，從候選中繼子集中選擇前N個I_k所對應(yīng)的N個中繼進(jìn)入已選中繼子集，執(zhí)行步驟27；

步驟27：排序后的第N個信道容量加權(quán)值乘以參數(shù)μ∈[0,1]，得到歸一化門限I^(N)，執(zhí)行步驟28；

步驟28：候選中繼子集中余下的(K-N)個中繼的信道容量加權(quán)值依次與I^(N)比較，若大于或等于I(^N)，則該信道容量加權(quán)值所對應(yīng)的中繼進(jìn)入已選中繼子集；若小于I(^N)，則不能進(jìn)入已選中繼子集；執(zhí)行步驟210；

步驟29：候選中繼子集直接作為已選中繼子集；

步驟210：已選中繼子集中的中繼點將接收到的源點數(shù)據(jù)分別發(fā)送至源點1和源點2，完成源點間的數(shù)據(jù)互傳。