專利名稱：一種源用戶基于用戶信道質(zhì)量的協(xié)作用戶選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在協(xié)作通信中源用戶基于協(xié)作用戶與基站間信道質(zhì)量的協(xié)作用戶選的方法，屬于無(wú)線通信中LTE上行協(xié)作通信中繼選擇研究的相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著用戶對(duì)高速移動(dòng)通信的需求，第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP，3ri GenerationPartnership Project)于 2004 年啟動(dòng) LTE (Long Term Evolution)的研究項(xiàng)目。LTE 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo):提高數(shù)據(jù)速率、減小傳輸延時(shí)、提高系統(tǒng)頻譜效率、降低運(yùn)營(yíng)成本等。但在實(shí)際應(yīng)用通信過(guò)程中，不可避免的產(chǎn)生蜂窩通信系統(tǒng)的小區(qū)干擾，從而導(dǎo)致小區(qū)鏈路傳輸可靠性的降低。因此，在LTE系統(tǒng)中如何保證傳輸可靠性的問(wèn)題成為業(yè)界廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。為了改善系統(tǒng)信道傳輸性能、提高小區(qū)鏈路傳輸可靠性，可以在通信系統(tǒng)中加入多用戶分集協(xié)作系統(tǒng)。協(xié)作通信作為未來(lái)無(wú)線通信提高頻譜效率的關(guān)鍵技術(shù)之一，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。用戶可以根據(jù)小區(qū)內(nèi)用戶的發(fā)射功率、用戶間的距離、用戶所在的信道質(zhì)量等信道狀態(tài)信息來(lái)選擇合適的協(xié)作用戶。從選擇協(xié)作用戶的依據(jù)來(lái)看，可以分為根據(jù)用戶的位置、用戶之間以及用戶到基站的信道狀態(tài)等種類，其中根據(jù)信道狀態(tài)選擇是目前研究的主要方向，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)系統(tǒng)并不支持獲取用戶的準(zhǔn)確位置信息，并且位置信息也并不等同于信道的好壞。而根據(jù)用戶的信道狀態(tài)信息選擇還可以分為根據(jù)瞬時(shí)信道信息和平均信道信息兩種，前者適合于突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸，后者適合于連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。通常協(xié)作用戶的選擇方法主要分為分散式和集中式兩種，前者只是針對(duì)單個(gè)用戶的通信質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)，而后者可以進(jìn)行整個(gè)基站的統(tǒng)一分配，從而達(dá)到整體最優(yōu)化。最常用的幾種集中式協(xié)作用戶選擇方法分別為最大權(quán)重(MW)方法、貪婪(Greedy)方法和最差鏈路優(yōu)先(WLF)方法。其中，WLF方法就是在小區(qū)內(nèi)首先找到信道最差的用戶i，計(jì)算用戶i與所有其他用戶進(jìn)行協(xié)作的能量增益ω (i, j)，選擇其中能量增益最大的用戶j作為協(xié)作用戶，二者相互協(xié)作，然后重復(fù)這樣的操作，繼續(xù)為剩下的信道最差的用戶匹配一個(gè)能量增益最大的用戶，直到結(jié)束。在《改進(jìn)的集中式協(xié)作用戶選擇方法》、《無(wú)線網(wǎng)絡(luò)多用戶協(xié)作傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究》等相關(guān)文獻(xiàn)中，均對(duì)協(xié)作通信方式有了較為深刻的介紹，但以往文獻(xiàn)在并未詳細(xì)討論協(xié)作用戶與基站間信道條件等內(nèi)容，這導(dǎo)致選取協(xié)作用戶的優(yōu)越性受到影響。為了進(jìn)一步降低計(jì)算復(fù)雜度并避免不必要的協(xié)作，本文提出了基于信道質(zhì)量的LTE上行鏈路非互惠信道協(xié)作用戶選取最優(yōu)方法。該方法基于對(duì)WLF算法的改進(jìn)，以小區(qū)內(nèi)用戶信道質(zhì)量以及相應(yīng)的信噪比為參數(shù)指標(biāo)來(lái)確定協(xié)作用戶。通過(guò)計(jì)算用戶所處的信道信噪比以及能量增益來(lái)確定其是否作為協(xié)作用戶，從而有效降低了計(jì)算復(fù)雜度和系統(tǒng)開銷，提升了系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在源用戶需要進(jìn)行協(xié)作通信的角度上，考慮網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè)備選協(xié)作用戶的情況下，以協(xié)作用戶到基站之間的端到端信道條件最優(yōu)以及源用戶和備選協(xié)作用戶能量增益最大為目標(biāo)，構(gòu)建LTE上行平臺(tái)協(xié)作通信環(huán)境，完成協(xié)作用戶的選擇。本方法解決了在網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)備選協(xié)作用戶的情況下，如何選擇確定最優(yōu)協(xié)作用戶的選擇問(wèn)題，并通過(guò)選取合適的協(xié)作用戶以提高系統(tǒng)容量。本發(fā)明技術(shù)方案中的系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程流程圖見

圖1。本發(fā)明技術(shù)方案中的不同算法對(duì)應(yīng)誤碼率比較圖見圖2。本發(fā)明技術(shù)方案中的不同算法對(duì)應(yīng)系統(tǒng)容量比較圖見圖3。源用戶基于用戶信道質(zhì)量的協(xié)作用戶選擇方法，其特征在于:在源用戶1、多個(gè)備選協(xié)作用戶j和基站D之間，依次按以下步驟實(shí)現(xiàn):步驟(1)，系統(tǒng)初始化，設(shè)小區(qū)內(nèi)有N個(gè)用戶，基站根據(jù)各用戶η到基站的信道質(zhì)量，設(shè)定各用戶η到基站的信噪比門限值&，η=1，2，…，η，-N；步驟(2),計(jì) 算小區(qū)內(nèi)各用戶η與基站間的信噪比Y1, Y 2...Y1/" ΥΝ, 1〈η〈Ν,如果某用戶η的信噪比Yn大于設(shè)置的信噪比門限閾值S1, S卩Y JS1，則認(rèn)為該用戶信道條件較好，不需要進(jìn)行協(xié)作通信，將信息直接發(fā)送給基站，如果某用戶η的信噪比Yn小于設(shè)置的信噪比門限閾值S1, S卩YjS1，則認(rèn)為該用戶η信道條件較差，在小區(qū)內(nèi)存在潛在空閑協(xié)作用戶的情況下，該用戶η作為源用戶i，需要有協(xié)作用戶進(jìn)行協(xié)作傳輸，該源用戶i的信噪比表示為Yi,按如下步驟進(jìn)行:首先計(jì)算Y1:
權(quán)利要求
1.源用戶基于用戶信道質(zhì)量的協(xié)作用戶選擇方法，其特征在于:在源用戶1、多個(gè)備選協(xié)作用戶j和基站D之間，依次按以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟(I )，系統(tǒng)初始化，設(shè)小區(qū)內(nèi)有N個(gè)用戶，基站根據(jù)各用戶η到基站的信道質(zhì)量，設(shè)定各用戶η到基站的信噪比門限值Spn=IJ,…，η，…N; 步驟(2),計(jì)算小區(qū)內(nèi)各用戶η與基站間的信噪比Y1, Y2-** yn...YN, l〈n〈N,如果某用戶η的信噪比Yn大于設(shè)置的信噪比門限閾值S1，即Y JS1，則認(rèn)為該用戶信道條件較好，不需要進(jìn)行協(xié)作通信，將信息直接發(fā)送給基站，如果某用戶η的信噪比Yn小于設(shè)置的信噪比門限閾值S1，即YjS1，則認(rèn)為該用戶η信道條件較差，在小區(qū)內(nèi)存在潛在空閑協(xié)作用戶的情況下，該用戶η作為源用戶i，需要有協(xié)作用戶進(jìn)行協(xié)作傳輸，該源用戶i的信噪比表示為Yi,按如下步驟進(jìn)行: 首先計(jì)算Y i:
全文摘要
源用戶基于用戶信道質(zhì)量的協(xié)作用戶選擇方法，用于無(wú)線通信3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)上行定向協(xié)作通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，其特點(diǎn)在于先后計(jì)算出源用戶與協(xié)作用戶各自的信噪比，以及二者之間的能量增益，再取能量增益最大的用戶作為備選協(xié)作用戶，然后再在保證能量增益最大的條件下考察協(xié)作用戶到基站之間的信噪比，進(jìn)行最優(yōu)協(xié)作用戶匹配優(yōu)化，從而選擇出信道條件最優(yōu)、轉(zhuǎn)發(fā)效果最好的協(xié)作用戶。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用信道質(zhì)量最優(yōu)化的方法綜合考慮了協(xié)作用戶信道條件以及相應(yīng)信噪比、能量增益的變化，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中源用戶與協(xié)作用戶的最優(yōu)匹配，保證了協(xié)作用戶選取的客觀最優(yōu)化。
文檔編號(hào)H04W24/02GK103209427SQ20131009212
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者孫恩昌, 李萌, 張延華, 蘇嘯塵, 司鵬搏, 楊睿哲, 孫艷華 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)