专利名称：分布式中继选择方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多中继协作传输技术，尤其涉及一种分布式中继选择方法及中继选择
装置。
背景技术：
随着无线通信技术的发展，协作传输技术得到了广泛的应用，可以在更大的小区 覆盖范围内，提供更可靠、更高速的数据业务。在第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Pro ject，简称3GPP)启动的长期演进(Long Term Evolution Advance,简称 LTE-A)研究中，协作传输(Cooperative Communication)技术已经得到了广泛的讨论，并 且已经作为下一代移动通信的备选技术之一。 当协作传输系统包括多个中继节点时，由于网络中的中继节点个数往往是变化不 可知的，这会给设计合理的协作传输准则带来了困难。同时，由于多中继节点的存在，使得 不是每一个中继节点都能够提高传输性能。因此选择其中最优的一个或几个中继节点参与 协作传输，可以减少所有中继节点都参加协作而带来的复杂度问题，同时保持高的协作分 集增益。 在目前协作传输系统中，采用集中式的中继选择方法需要网络中配属一个功能强 大的主控节点，中继的选择在该主控节点完成，该主控节点通过反馈告知每个中继节点相 应的状态。这种方式不仅需要主控节点获得完整的信道状态信息，同时需要反馈信道将选 择结果告知每一个中继节点，从而增加了系统实现的复杂度。
发明内容
本发明的目的是提出一种分布式中继选择方法及装置，能够在各个中继节点中完 成中继选择的过程，而且中继节点的选择不再是选择单一节点，所有满足选择要求的中继 都可以参与协作传输。 为实现上述目的，本发明提供了一种分布式中继选择方法，在至少一个中继节点 中选择参与协作传输的中继节点，所述选择流程包括 所述至少一个中继节点中的每个中继节点分别估计自身的前向链路和后向链路 的信道状态信息； 每个中继节点根据所述信道状态信息计算自身的信道质量，并将计算得到的信道 质量与判决门限比较； 如果所述信道质量大于门限值，则所述中继节点确定参与协作传输，并设置自身 的定时器的定时间隔为统一时间值，所述统一时间值小于预设时间值；否则所述中继节点 确定不参与协作传输，并设置自身的定时器的定时间隔为大于预设时间值的时间值。
为实现上述目的，本发明提供了一种中继选择装置，设置于中继节点内，包括
信道状态估计模块，用于分别估计所述中继节点自身的前向链路和后向链路的信 道状态信息；
信道质量计算模块，用于根据所述信道状态信息计算所述中继节点自身的信道质
门限比较模块，用于将计算得到的信道质量与判决门限比较； 定时间隔设置模块，用于在判断所述信道质量大于门限值时，则确定所述中继节 点参与协作传输，并设置所述中继节点自身的定时器的定时间隔为统一时间值，所述统一 时间值小于预设时间值；否则确定所述中继节点不参与协作传输，并设置所述中继节点自 身的定时器的定时间隔为大于预设时间值的时间值。 基于上述技术方案，本发明适用于多中继无线协作传输网络的中继选择，通过分 布式的选择手段，能够在不降低系统性能的同时，有效的减少中继选择过程的复杂度，从而 提高系统整体性能。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1为本发明分布式中继选择方法实施例的应用场景示意图。
图2为本发明分布式中继选择方法的一实施例的流程示意图。
图3为本发明分布式中继选择方法的另一实施例的流程示意图。
图4为本发明分布式中继选择装置的一实施例的结构示意图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 考虑到集中式的中继选择方法会增加系统实现的复杂度，本发明在无线多中继协
作传输网络中将中继选择的过程交于各个中继节点完成，这样就不需要在网络中部署强大
的主控节点，以及处理主控节点与其它中继节点之间的消息传递，通过各个中继节点根据
自身信道状态信息进行自适应的选择，降低了系统实现的复杂度。 该分布式中继选择方法的应用场景可以如图1所示，在图1中S为源节点，d为目
的节点，r为中继节点，经过中继选择后，(g)标识被选择的中继节点，m表示未被选择的中
继节点。源节点通过被选择的中继节点将信息发送到目的节点。 如图2所示，为本发明分布式中继选择方法的一实施例的流程示意图。在本实施 例中，需要从至少一个中继节点选择参与协作传输的中继节点，该分布式中继选择流程包 括 步骤101、所述至少一个中继节点中的每个中继节点分别估计自身的前向链路和 后向链路的信道状态信息； 步骤102、每个中继节点根据所述信道状态信息计算自身的信道质量，并将计算得 到的信道质量与判决门限比较； 步骤103、如果所述信道质量大于门限值，则执行步骤104，否则执行步骤105 ;
步骤104、所述中继节点确定参与协作传输，并设置自身的定时器的定时间隔为统 一时间值，所述统一时间值小于预设时间值； 步骤105、所述中继节点确定不参与协作传输，并设置自身的定时器的定时间隔为
5大于预设时间值的时间值。 在本实施例中，每一个中继节点都需要各自估计自身的前向链路和后向链路的信 道状态信息，并进行评估，判断是否符合参与协作传输的条件，该条件是以比较信道质量和 判决门限的值作为依据的。 每个中继节点根据判断结果设定自身的定时器，如果参与协作传输，则设定较短 的统一的定时间隔，由于各个中继节点均在定时器超时时进行数据转发，那么就能够使每 个参与协作传输的中继节点能够在较早的同一时间进行数据转发，而不参与协作传输的中 继节点设定为较长的定时间隔，当在本次通信结束后，所有中继节点的定时器均会清零重 置，从而不参与协作传输的中继节点不会进行数据转发，从而保证不会干扰到协作传输过 在各个中继节点进行信道状态信息的估计时，可以由源节点S和目的节点D分别 发送正交的导频信号(以导频序列作为导频信号)，协助中继节点获得相应的信道状态信 息，该过程中每个中继节点前向链路的信道状态信息可以直接计算得出，而后向链路的信 道状态信息不能够直接获得，在本发明可以利用TDD协作传输系统的上下行互惠性，认为 中继节点到目的节点的信道状态信息可以用目的节点到中继节点的信道状态信息代替。
在本实施例中，判决门限的计算与传输的业务类型和中继节点位置相关，可以根 据业务类型判断系统信噪比的要求，并根据中继节点位置引入中继相关系数，将该中继相 关系数与信噪比共同组成该预设的判决门限。 下面通过一个具体的实施例对本发明的分布式中继选择方法进行说明，如图3所 示，为本发明分布式中继选择方法的另一实施例的流程示意图。为方便起见，在以下讨论中 均假设中继节点按照现有信道估计算法可以获得相应的信道状态信息，但是具有普通通信 技术背景的人员应该知道，任何有效的信道估计算法均可用于此方法，故该假设不应对该 专利权利起到不当限制。 假设协作网络中包括一个源节点(S)，一个目的节点(D)，和K个中继节点(R)。源
节点发送的信号是x。这样，每个中继节点处的接收信号是 X=7^X,X + ",， / = U (1) 其中，Ps是源节点的发送功率，hs,i是源节点到中继节点的信道状态信息，ni是中 继节点处的加性高斯白噪声。如果有m个节点被选中，则目的节点处的接收信号可以表示 为 其中，Pi是中继节点的发送功率，hi,d是中继节点到目的节点的信道状态信息，nd 是目的节点处的加性高斯白噪声，N。为加性高斯白噪声方差。
本发明实施例的步骤如下 步骤201、源节点和目的节点分别发送正交的导频信号。 步骤202、 K个中继节点的每个中继节点R对监听到的导频信号进行信道估计，估 计源节点到中继节点(S —R)的信道状态信息、i和中继节点到目的节点(R —D)的信道 状态信息hi,d，其中由中继节点R通过监听S — R的导频信号获得S到第i个R的信道状态信息hs, i，由中继节点R通过监听D — R的导频信号获得D到第i个R的信道状态信息hd,i，再利用TDD协作传输系统的上下行互惠性得到R — D的信道状态信息hi, d，该公式为hi, d=hd,i。 步骤203、计算判决门限的值，其中包括两部分由传输的业务类型需要满足的误码率BER得到信噪比SNR值；本领域的技术人员根据中继节点位置灵活选择中继相关系数Cor。不失一般性，假定BER和SNR的对应关系可以由
Mi = 2(V2.S層)<formula>formula see original document page 7</formula> 其中，20)= J"
^ exp(-t妙它们的对应关系可以查表求得。最后的判决门限
的计算公式可以定义为 Th = CorXSNR (4) 步骤204、每个中继节点按照信道质』
<formula>formula see original document page 7</formula>
:函数分别计算信道质量，即(5) 其中Qi (i)为第i个中继节点R的信道质量。 步骤205、每个中继节点将计算出的信道质量与判决门限比较，参与协作传输的节点应该满足
<formula>formula see original document page 7</formula> 步骤206、根据判断结果，确定每一个中继节点是否参与协作传输，进而为每一个中继节点设置定时器的定时间隔。
<formula>formula see original document page 7</formula> 这里T是系统统一的时间值(是一个常数)，TfMre是一帧传输的时间。对于参与协作传输的中继节点，定时间隔被设为统一的时间值T，该时间值T < TfMM。对于不参与协
一 ，该值大于Tf，e。
作传输的中继节点，定时间隔被设置为T+
/rame wo 步骤207 :每个中继节点启动定时器，进行倒计时，首先倒计时结束(定时器超时时)的中继节点开始转发数据，由于参与协作传输的中继节点的定时间隔较短，且设置为统一时间，因此会先于其他的中继节点同时的进行数据转发，在本次通信结束后所有的中继节点均对自身的定时器清零重置。而未参与协作传输的中继节点由于设置了大于一帧的时间，因此，在本次通信结束前都无法转发数据，从而避免了中继节点的通信过程出现混乱，给正常的协作传输带来干扰。 本发明通过采用分布式的中继选择方法选择中继节点参与协作传输，在不影响系
统性能的基础上，大大降低了选择过程实现的复杂度。并且可以灵活的选择l个或多个中
继节点，充分利用系统中分布的中继节点，从而有效的提高了系统的可靠性。 本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、 RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 图4为本发明分布式中继选择装置的一实施例的结构示意图。在本实施例中，中继选择装置可以被设置于所有中继节点内进行分布式的中继选择，该中继选择装置包括信道状态估计模块1、信道质量计算模块2、门限比较模块3和定时间隔设置模块4。其中信道状态估计模块1用于分别估计所述中继节点自身的前向链路和后向链路的信道状态信息。信道质量计算模块2用于根据所述信道状态信息计算所述中继节点自身的信道质量。门限比较模块3用于将计算得到的信道质量与判决门限比较。定时间隔设置模块4用于在判断所述信道质量大于门限值时，则确定所述中继节点参与协作传输，并设置所述中继节点自身的定时器的定时间隔为统一时间值，所述统一时间值小于预设时间值；否则确定所述中继节点不参与协作传输，并设置所述中继节点自身的定时器的定时间隔为大于预设时间值的时间值。 最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
权利要求
一种分布式中继选择方法，在至少一个中继节点中选择参与协作传输的中继节点，所述选择流程包括所述至少一个中继节点中的每个中继节点分别估计自身的前向链路和后向链路的信道状态信息；每个中继节点根据所述信道状态信息计算自身的信道质量，并将计算得到的信道质量与判决门限比较；如果所述信道质量大于门限值，则所述中继节点确定参与协作传输，并设置自身的定时器的定时间隔为统一时间值，所述统一时间值小于预设时间值；否则所述中继节点确定不参与协作传输，并设置自身的定时器的定时间隔为大于预设时间值的时间值。
2. 根据权利要求1所述的分布式中继选择方法，其中所述至少一个中继节点的每个中 继节点分别估计自身的前向链路和后向链路的信道状态信息的操作具体为源节点S和目的节点D分别发送正交的导频信号；K个中继节点的每个中继节点R对监听到的导频信号进行信道估计，估计源节点到中 继节点的信道状态信息hsa和中继节点到目的节点的信道状态信息hi,d。
3. 根据权利要求2所述的分布式中继选择方法，其中所述中继节点到目的节点的信道 状态信息hi, d通过TDD协作传输系统的互惠性公式hi, d = hd, i获得，其中信道状态信息hd, i通过监听目的节点到中继节点的导频信号得到。
4. 根据权利要求1所述的分布式中继选择方法，其中所述判决门限与传输的业务类型 和中继节点位置相关，计算所述判决门限的步骤包括根据所述传输的业务类型判断系统信噪比的要求，并根据所述中继节点位置引入中继 相关系数，然后根据所述信噪比的要求和中继相关系数获得判决门限。
5. 根据权利要求4所述的分布式中继选择方法，其中所述判决门限的计算公式为Th = CorXSNR，其中中继相关系数Cor由所述中继节点位置获得，信噪比SNR由误码率BER和信噪比SNR的对应关系Dc。
j /^^"、计算得出，其中2W = J"^exp(-l)办。
6. 根据权利要求3所述的分布式中继选择方法，其中所述信道质量的计算公式为<formula>formula see original document page 2</formula>其中Qi (i)为第i个中继节点R的信道质量，&为源节点S的发送功率，Pr为中继节点 的发射功率。
7. 根据权利要求1所述的分布式中继选择方法，其中所述预设时间值为一帧的传输时间。
8. 根据权利要求7所述的分布式中继选择方法，其中在每个中继节点设置自身的定时器的定时间隔后，启动定时器，并在定时器超时时转发数据，所述至少一个中继节点在本次 通信结束后均对自身的定时器清零重置。
9. 根据权利要求7或8所述的分布式中继选择方法，其中按照以下公式为每个中继节 点设置定时器的定时间隔，该公式为<formula>formula see original document page 3</formula>为一帧的传输时间，Th为判决门限，Qi (i)为第水中继节柳其中T为统一时间值，T一e点R的中继信道质量。
10. —种中继选择装置，设置于中继节点内，包括信道状态估计模块，用于分别估计所述中继节点自身的前向链路和后向链路的信道状 态信息；信道质量计算模块，用于根据所述信道状态信息计算所述中继节点自身的信道质量； 门限比较模块，用于将计算得到的信道质量与判决门限比较；定时间隔设置模块，用于在判断所述信道质量大于门限值时，则确定所述中继节点参 与协作传输，并设置所述中继节点自身的定时器的定时间隔为统一时间值，所述统一时间 值小于预设时间值；否则确定所述中继节点不参与协作传输，并设置所述中继节点自身的 定时器的定时间隔为大于预设时间值的时间值。
全文摘要
本发明涉及一种分布式中继选择方法，在至少一个中继节点中选择参与协作传输的中继节点，选择流程包括每个中继节点分别估计自身的前向链路和后向链路的信道状态信息；每个中继节点根据信道状态信息计算自身的信道质量，并将计算得到的信道质量与判决门限比较；大于门限值，则确定参与协作传输，并设置自身的定时器的定时间隔为统一时间值，统一时间值小于预设时间值；否则确定不参与协作传输，并设置自身的定时器的定时间隔为大于预设时间值的时间值。本发明涉及一种中继选择装置。本发明适用于多中继无线协作传输网络的中继选择，通过分布式的选择手段，能够在不降低系统性能的同时，有效的减少中继选择过程的复杂度，从而提高系统整体性能。
文档编号H04W40/22GK101790218SQ20101010053
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者刘毅, 张平, 张建华, 张治 , 戚智超, 李晓帆, 黄江春 申请人:北京邮电大学