[发明专利]蜂窝通信系统中的协作伙伴选择和预编码协作通信方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别是涉及一种蜂窝通信系统中的协作伙伴选择和 预编码协作通信方法。

背景技术

由于无线信道会受到阴影衰落、多径衰落、干扰等因素的影响，发送信号在信 道中传输时会经历严重的衰减和波动。大量研究表明，多天线分集技术可以有效抵 抗无线网络中多径衰落的影响，提高网络容量，改善系统性能。然而，在实际的蜂 窝通信网络中，用户终端需要保持相对简单并便于携带。由于体积、功率和实现复 杂度等限制，在用户终端实现多天线的可行性很低。

未来蜂窝通信系统将致力于发展更高速率、更大动态范围的数据业务，同时需 要扩大网络覆盖面积、提高频谱效率并增加系统的鲁棒性。近年来，一种多天线技 术的延伸—协作通信技术引起了各界的广泛关注。在蜂窝通信系统中使用“用户 协作”策略，可以利用用户终端间有效的天线共享，为用户终端实现一个虚拟的天 线阵列，克服用户终端复杂度以及尺寸大小的限制，同时可以克服无线信道的衰落 特性，获得分集增益，提高无线网络的覆盖率和容量，更好地保证不同种类业务的 服务质量需求，增强无线系统的各项性能指标。协作通信技术是一种低成本高效的 无线资源分配解决方案，为多天线技术走向实用化提供了一条新的途径，极有可能 成为下一代无线通信网中重要的网络组成构架。

在用户协作分集系统中，以两个用户互相协作向基站发送信息为例，每个用户 的信号分两路到达基站：一路是直接从用户发送至基站；另一路是先从用户发送至 协作伙伴，再由协作伙伴转发至基站。由于系统中各用户的上行信道质量，用户和 用户间的信道质量的差异性，如何在多用户环境下为用户指派一个“好”的协作伙 伴，即协作伙伴的选择问题是影响协作分集系统性能的首要因素。其次，在协作用 户对形成后，由于用户均有信息向基站发送，如何在有限的系统资源条件下，如频 率/时隙/码字等实现多用户信息接入，使得系统的资源利用率、编码增益和分集增 益最大化，即用户协作通信方式是协作分集系统中的另一个问题。因此，协作伙伴 选择、协作通信方式是用户协作分集系统中重要的研究内容。

针对无线通信系统中的协作伙伴选择问题，2007年Kyu-Sung Hwang等在“IEEE International Conference on Wireless Communications and Mobile Computing”(《电气 电子工程师协会无线通信和移动计算国际会议》)上发表的“Switch-and-Examine Node Selection for Efficient Relaying Systems”(《高效中继系统中的切换-检验节点选 择方法》)和在“IEEE 66^th Vehicular Technology Conference”(《电气电子工程师协会 车辆技术会议》)上发表的“An Efficient Relay Selection Algorithm for Cooperative Networks”(《协作网络中一种高效的中继选择方法》)中提出了一种“切换和检验中 继节点算法”，这种算法先根据达到一定的网络性能所需的链路质量设定信噪比门 限，当源—中继和中继—目的端的链路质量均高于设定门限时，选择该中继进行协 作传输，直至该链路质量低于设定的门限或用户信息传输结束。2008年Ahmed S. Ibrahim等在“IEEE Trans.on Wireless Communications”(《电气电子工程师协会无线 通信汇刊》)(2008年7月第7卷)上发表的“Cooperative Communications with Relay-Selection：When to Cooperate and Whom to Cooperate With？”(《协作通信中的中 继选择：何时协作和与谁协作？》)中通过向源端反馈部分信道状态信息，使源端能 够决定何时需要与一个中继进行协作，且在协作时选择哪个中继进行服务，即回答 “何时协作”和“与谁协作”的问题。然而，上述研究均需要用户自己决定是否需 要进行协作传输，而且用户还需实时获取基站和各个中继端之间的信道信噪比，大 大增加了用户终端的实现复杂度，不适用于未来蜂窝移动通信系统的发展要求。