[发明专利]蜂窝小区下行链路中基于中断概率的中继节点数选择算法

说明书

技术领域

本发明涉及移动蜂窝通信中多用户多中继的中继节点的选择方法，以及功率分配方法，具体到中继技术。

背景技术

未来无线移动通信的主要发展目标是高速率、高带宽、高频谱利用率、可提供多种新型业务。虽然目前已有的移动通信网络在不断发展，但仍存在系统容量小，频谱利用率不高，抗干扰能力较差，链路时延较大，不适合传输高速数据和多媒体业务的缺点。

近年来，在传统移动蜂窝网络中引入Relay技术，并与其他先进技术进行结合，将大大地提升系统性能。在未来无线蜂窝网络通信系统中引入Relay技术，不仅可以改善小区边缘用户的通信质量、提高系统容量，消除盲点，扩大小区覆盖范围，还可降低网络运营成本和投资风险，有利于3G网络向4G网络的平滑过渡。

早期关于MIMO中继辅助通信的研究大多局限在点到点单中继情况的简单模型，而实际的移动蜂窝网络通信一个基站需要同时和多个移动台进行通信，点到多点的多用户单中继辅助通信也就应运而生。在中继辅助通信系统中，信号可以通过不同的中继节点到达移动台，因此通过中继站之间的协作传输，可以达到宏分集的效果。同时，信息论研究表明，当有多个中继辅助网络通信系统时，若中继和移动终端都已知信道的信息，则系统的容量与中继的个数呈对数增长的关系。

发明内容

为解决多用户多中继的中继选择问题，提高系统容量，降低中断概率，现提出一种蜂窝小区下行链路中基于中断概率的多用户多中继最优中继节点个数的选择方法。

为实现上述目的本发明提出一种蜂窝小区下行链路中基于中断概率的多用户多中继最优中继节点个数的选择方法，包括：

步骤一、基站和用户分别向所有中继发送导频信号。这2个导频信号正交，可保证中继无干扰地获得从基站到中继、用户到中继的信道状态信息；

步骤二、假设所有的中继节点为集合C，根据上述导频信号的信道状态估计，和信道增益门限进行比较。从中选出信道质量增益大于门限值的中继作为候选中继，假设候选中继集合为                                               ,并且；

步骤三、初始化系统容量，并计算；

步骤四、初始化;

步骤五、令m=m--,如果,跳到步骤十；

步骤六、比较和；若，跳到步骤五，否则执行下一步；

步骤七、比较和；若，跳到步骤五，否则执行下一步；

步骤八、计算候选中继的中断概率，和给定的中断概率指标进行比较。若候选中继的中断概率小于中断概率指标，跳到步骤五；

步骤九、将所有符合条件的中继个数进行中断概率的计算，从中计算出最优中继的个数，使中断概率最小。

步骤十、在中继选择的过程中，若，找不到符合条件的中继，则中继选择结束；若用户与基站之间的信道质量连续一段时间内超过门限值，则用户和基站直接通信。

步骤十一、对用户和中继进行功率分配。

有益效果

本发明提高了系统容量，降低中断概率，由于采用门限比较法减少了功率消耗，对信道估计的次数减少。同时提高了资源的利用率，降低成本。

附图说明

图1为蜂窝小区下行链路多用户多中继系统模型；

图2为用户数一定的情况下系统容量随中继数变化的仿真测试图；

图3为用户数变化时系统容量的仿真测试图；

图4为系统容量随中继数、信噪比变化的仿真测试图；

图5为中断概率随用户数变化的仿真测试图。

图6为中继数目变化时中断概率的仿真测试图

具体实施方式

本发明提出的蜂窝小区下行链路中基于中断概率的多用户多中继最优中继节点个数的选择方法和功率分配问题，结合附图和实施过程详细说明如下。

如图1所示，本发明蜂窝小区下行链路多用户多中继的系统模型，具体的选择最优中继节点个数和功率分配方法包括以下步骤：

假设蜂窝小区内有用户K个，中继L个 ；

步骤一、基站和用户分别向所有中继发送导频信号。这2个导频信号正交，可保证中继无干扰地获得从基站到中继、用户到中继的信道状态信息；

本发明传输信道采用两个时隙的正交信道；

在第一个时隙，基站将信号发送给中继节点和用户。用户k接收到的信号可以表示为；

中继m接收到的信号可表示为；

第二时隙，中继m将接收的信号放大发送给用户k，用户k接收的信号为；

若多个中继给用户k发送信号，则用户k的接收信号为

其中