一种多中继放大转发协作网络的中继选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种多中继放大转发协作网络的中继选择方法，属于多中继放大转发 协作通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的快速发展，人们对数据传输速率和传输性能也提出了更高的 要求。而现有的可用频谱资源也越来越趋于紧张，为了满足人们对数据传输速率和传输性 能的要求，同时节约有限的频谱资源，出现了分集技术和多输入多输出（Muliti-IWUt-Muilti-Output, MIMO)技术。MIMO是一种能有效提高传输速率且很好地利用多径效应实现 空间分集增益而不占用多余频谱资源的技术。但由于受终端尺寸，功耗和复杂度W及成本 等诸多因素的限制，在移动终端上安装多个天线有一定的困难。因此，一种新的协作通信 (Cooperative Communication)技术应运而生。协作通信是一种广义的MIM0,融合了中继技 术和分集技术的优势，能有效对抗信道的多径衰落，提高传输速度，从而获得空间分集。然 而在协作通信技术中，往往存在多个潜在的中继节点，使用不同的中继节点将极大地影响 协作通信的最终性能，则需要考虑"与谁协作"，即中继选择。如何合理、有效地从运些潜在 中继节点中选择协同节点，制定协同策略是协作通信的研究重点。
[0003] 传统中继选择算法不仅需要准确信道信息，而且需要额外的信令进行及时准确的 反馈，且系统采用全分集发送方式。对于资源受限的无线网络来说，增加了系统的复杂度。 W下介绍几种传统中继选择算法：
[0004] (1)最佳SNR中继选择
[000引从所有中继中选择SNR最大的为最佳中继，数学表达式：
[0007] (2)Maxmin 中继选择
[0008] 先选择两跳链路的差者，再从所有中继中选出最佳的中继，数学表达式：
[0010] (3)最佳调和平均中继选择
[0011] 对所有中继的两跳链路求调和平均值，选出最佳的中继。数学表达式：
[0013] (4)SR 口限中继选择
[0014] 该方法通过在中继节点设置合适的信噪比口限，将源节点和多个中继节点的信噪 比与口限值比较，选择出最优中继进行传输。
[0015] 在W上四种方法中，前=种都综合考虑了两条链路的瞬时信噪比，其中，最佳调和 平均中继选择算法系统性能最好，但复杂度高。SRn限算法，由于只考虑了部分链路的瞬时 信道信息，复杂度低，但是总体性能却没有传统的最佳调和平均算法性能好。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的是提供一种多中继放大转发协作网络的中继选择方法，W解决目前 中继选择方法运算量大、复杂度高W及性能差的问题。
[0017] 本发明的技术方案:一种多中继放大转发协作网络的中继选择方法，该中继选择 方法包括W下步骤：
[0018] 1)计算源节点到各个中继节点的瞬时信噪比，判断各瞬时信噪比是否大于信噪比 口限值，并选取大于信噪比口限值的中继节点为待选中继节点；
[0019] 2)计算源节点与待选中继节点的信道幅度值和待选中继节点与目的节点之间的 信道功率的期望，确定部分信道的表达式；
[0020] 3)在待选中继节点集合中选择使部分信道表达式最大的中继化est，所选取的中继 节点即为满足要求的中继节点。
[0021] 所述步骤2)中部分信道的表达式为：
[0022] bi= (( I hsi 12厂1+化（I hid 12)厂 1)-1
[002引其中Ihsi P为源节点巧I忡继节点i的信道幅度值，E(IhidI)2为中继节点i到目的节 点D的信道功率，Ihidl2 S E(IhidI2)D [0024] 所述步骤3)中化est为：
[0026] 其中arg为定义域中的一个子集，即所有满足使部分信道最大的中继节点的集合。
[0027] 所述信噪比口限值可根据实际要求进行调整。
[0028] 本发明的有益效果是:本发明首先在中继节点处设置信噪比口限值，然后将源节 点S到中继R链路的瞬时信噪比大于口限值的中继作为待选中继，最后在待选中继集合中通 过最佳部分信道方法选出最佳中继，与传统的中继选择方法相比，本发明不仅降低了系统 的复杂度，而且，在高信噪比和中继个数较多时均可逼近传统最佳调和平均算法，本发明的 中继选择方法使用了口限值和部分信道信息，可通过对口限值的选择和控制使系统在复杂 度和性能之间取得折中。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明实施例中AF单向协作系统模型示意图；
[0030] 图2是本发明的中继选择方法与传统中继选择方法B邸性能仿真比较图；
[0031] 图3是本发明的中继选择方法与传统中继选择方法信道容量性能比较图；
[0032] 图4是本发明的中继选择方法与传统中继选择方法在不同中继个数下肥R性能比 较图；
[0033] 图5是本发明的中继选择方法与传统中继选择方法在不同功率限制下肥R性能比 较图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0035] 本发明针对目前传统中继选择方法存在的缺陷，提出了一种多中继放大转发协作 网络AHMT(Apprc)Ximate 化rmonic Mean with T虹eshold,AHMT)中继选择方法，该方法首 先在中继节点处设置信噪比口限值，然后将源节点S到中继R链路的瞬时信噪比大于口限值 的中继作为待选中继，最后在待选中继集合中通过最佳部分信道方法选出最佳中继。下面 W单向协作系统模型为例对本发明的具体实施过程进行详细说明。
[0036] 本实施例中的AF单向协作系统模型如图1所示，包括一个源节点S，一个目的节点D 和N个中继节点ia = l，2, . . .，N)。系统的每个节点配备单天线，且工作在半双工模式下。假 设节点间信道为独立瑞利平坦衰落信道，并存在S到D的直传链路。
[0037] 整个传输过程分为两个阶段。第一阶段:源节点S发送广播信号到中继节点和目的 节点。中继节点i(i = 1，2，. . .，N)和目的节点D的接收信号分别为：
[0038] 口)
[0039] 3? + Hm (2)
[0040] 式中，X为源节点S的发送信号，服从均值为0,方差为1的随机变量，Ps为源节点S的 发送功率，hsd和hsi分别表示节点S到节点DW及节点S到第i个中继节点之间的信道系数，hsd 服从均值为零、方差为O志的复高斯分布，hsi服从均值为零、方差为的的复高斯分布，即 Aw~GV(()，cr;山.~，nsd和nsi分别表示源节点巧Ij目的节点D和中继节点i(i = 1，2,. . .，N)的加性高斯白噪声，且nsd~CN(0,化d)，nsi~CN(0,化0。
[0041] 第二阶段：中继节点ia = l，2，...，N)把来自源节点S的信号进行放大，并转发给 目的节点D，则第i个中继到节点D接收的信号为：
[004引'%=斬机+?: 妨
[004引式中，Xi =的Si是第i个中继节点转发的信号，峽J放大倍数
(斗)
[0045] P 1为中继节点的发送功率；h 1 d为第i个中继到节点D的信道系数，且 Aw~CA卿，诚）；md表示第i个中继到节点D的加性高斯白噪声，且rud~CN(0，Nid)。同时，假 设噪声方差 Nsd = Nsi = Nid = No= 1。
[0046] 节点S到目的节点D、节点S到中继节点Ui = I，2, ...，N) W及中继节点Ui = I， 2，