[发明专利]一种终端直通通信系统中的自适应多中继选择方法

说明书

技术领域

本发明属于中继通信领域，涉及一种中继选择方法。

背景技术

近年来，移动通信的发展迅速，5G以下的带宽已经十分拥挤，对频带资源的重复利用显得尤为迫切。在蜂窝网络的基础上，引进D2D（Device-to-Device）通信可以很好的增加频带资源的利用率，减缓基站的负载。但是和蜂窝网络中遇到的问题（边缘用户服务的可靠性较差）一样，D2D通信中也存在着类似问题。所以可以将中继加入D2D通信中，提高D2D通信的覆盖范围，得到更稳定的服务。在一个蜂窝网络中会存在很多空闲移动终端，选用哪些终端作为中继关系到整个系统的性能，而不同的中继选择策略又有各自的优缺点。

D2D（Device-to-Device）通信，即终端直通通信，是一种在系统控制下允许邻近的终端在近距离范围内使用蜂窝频谱资源通过直连链路进行数据传输的新型技术。由于D2D通信终端的是复用传统蜂窝通信的频带资源，所以D2D通信网络与蜂窝网络构成了混合网络，在中继选择时必须要考虑终端用户对基站的干扰。此外接收端的信噪比你随着所复用的蜂窝频谱资源的变化而变化，所以我们也需要考虑如何在不同的蜂窝频带资源中选择一个最佳的频带。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种应用于下一代蜂窝系统中、可使D2D通信系统能够在不影响蜂窝通信的基础上达到最佳性能的终端直通通信系统中的自适应多中继选择方法。

技术方案：本发明的终端直通通信系统中的自适应多中继选择方法，包括如下步骤：

1）根据源节点S与目的节点D之间的链路质量信息，估算出目的节点D的接收信噪比，若目的节点D的接收信噪比大于或等于该目的节点正确解码所需的信噪比，则不需要引入中继，进入步骤5），否则需要引入中继，进入步骤2）；

2）估算出各个中继R与目的节点D之间的链路质量信息，从而确定利用各个中继转发时目的节点D的接收信噪比，同时按照下式计算出各个中继对基站的干扰：

I_RiB＝P_i|h_RiB|²，其中P_i是第i个中继的发射功率，h_RiB是第i个中继与基站之间的链路质量信息，i表示第i个中继；

3）按照优先级对所有中继进行排序，具体流程为；

首先确定中继优先级排序选择标准：在视距传播场景下，用距离选择标准，在其他场景下，若用户需要最好服务质量，则采用只考虑性噪比的选择标准，否则采用同时考虑信噪比和剩余能量的选择标准；

然后根据确定的中继优先级排序选择标准，对所有中继进行排序；

4）按照步骤3）中确定的中继排序，依次取出中继，判断其是否为可选中继，最终得到可选中继集合，具体流程为：

41）按照下式计算第i个中继的累积干扰Ii：

若第i-1个中继为可选中继，则I_i=I_i-1+I_RiB，若第i-1个中继不是可选中继，则I_i=I_i-1，其中累积干扰初值I₀=0；

42）若I_i>I_therd,，则该中继不是可选中继，否则该中继为可选中继，从而将其添加到可选中继集合；其中I_therd是基站的干扰阈值；

43）若i＜N，则令i=i+1后返回步骤41），否则进入步骤5），其中N为中继总数；

5）结束本方法流程。

本发明方法的步骤3）中，同时考虑信噪比和剩余能量的选择标准为按照下式计算得到的比较因子，从大到小对中继进行排序，比较因子越大则表明优先级越高：

其中E_i是第i个中继的剩余能量，E是各个中继的初始能量，ε是剩余能量与目的节点接收信噪比的权衡因子，SNR_i是第i个中继提供的信噪比。

下面对不同的中继选择进行分析：