专利名称：一种双中继无线通信系统分集方法
技术领域：
本发明涉及一种双中继无线通信系统中通过选择一个中继进行通信的分集方法。
背景技术：
未来无线通信系统对于数据传输速率的要求急剧膨胀，但是可用于移动通信的频 率资源却十分有限，为了在有限的频率资源条件下支持更高速度的数据传输，必须研究新 的高频谱效率技术。分集技术是移动通信的一种抗衰落技术，是一种用相对较低廉的投资 就可以大幅度的改进无线链路性能的强有力传输技术，主要包括频率分集、时间分集和空 间分集等。信号源或(和)目的端使用多天线的空间分集技术(MIMO)和多用户环境下的 多用户分集是当前无线通信研究的重要技术。未来分布式无线通信系统由于用户间可以进 行协作通信(或借助于中继的合作)，使得系统资源得到更大限度的开发利用。传统的天线 空间分集技术主要包括最大比合并分集(MRC)、选择合并分集(SC)、切换合并分集(SSC)。然而，由于受到功率、终端尺寸、复杂度的限制，通常用户终端很难使用多天线技 术。而采用中继技术，可以提供一种分布式的空间分集传输技术，成为解决这一问题的有效 途径。无线中继通信系统通常由信号源、中继和目的端组成，参与通信的链路主要有信号 源-中继-目的端链路和信号源-目的端直达链路。中继技术能够带来空间分集，提高传 输效率。在实际的通信系统中，由于多个中继同时存在，如何选择利用中继会大大的影响系 统的性能。具体的说，在多个中继的通信系统中，如果每次通信都是用所有中继，即可称为 分布式最大比合并分集，如每次选择一个最优中继即可称为分布式选择合并分集。相应的， 通过信噪比门限的制约，在不同中继间进行切换使用，可称为切换合并分集。如果中继通信系统中存在两个中继。主要通信方式有同时使用两个中继；只选 择使用一个中继。每次通信只选择使用一个中继可以有效的提高系统的频谱利用率。如果 每次都通过比较选择一个最优的中继，系统复杂度会显著提高。
发明内容
本发明的目的就是提供一种双中继无线通信系统分集方法，该方法适用于两个中 继的网络中的中继选择。使用该方法的系统复杂度低，且传输性能较好，很好的兼顾了系统 的复杂度和系统的传输性能。本发明解决其技术问题，所采用的第一种技术方案是—种双中继无线通信系统分集方法，信号源的信号通过中继转发给目的端，所述 的中继有两个，目的端不采用最大比合并进行通信，目的端采用以下方法选择中继A、通信发起时，随机选择一个中继进行通信，以后在每次通信发生前，通信先估计 前次通信的瞬时等效信噪比即通过估计信号源到前次所选中继的链路、前次中继到目的 端的瞬时信噪比，从而估计出前次通信的瞬时等效信噪比；B、接着将前次通信的瞬时等效信噪比和信噪比门限值T进行比较，如高于信噪比 门限值T，则仍选前次所选中继进行本次通信；否则，则估计另一个中继对应的信道链路的瞬时等效信噪比，并将其和前次通信的瞬时等效信噪比进行比较，若前次通信的瞬时等效 信噪比大于等于另一个中继对应的信道链路的瞬时等效信噪比，则仍选前次所选中继进行 本次通信；否则，选择另一个中继进行本次通信。以上第一种技术方案适合于在信号源和目的端之间无直达链路情况，或者直达链 路信道质量很差，无需使用的情况。本发明解决其技术问题，所采用的第二种技术方案是一种双中继无线通信系统分集方法，信号源的信号通过中继转发给目的端。其中， 中继有两个，目的端采用最大比合并进行通信，目的端采用以下方法选择中继A、通信发起时，随机选择一个中继进行通信，以后在每次通信发生前，先估计前次 通信的瞬时等效信噪比即通过估计信号源到目的端，信号源到前次所选中继的链路、前次 中继到目的端的瞬时信噪比，从而估计出前次通信的瞬时等效信噪比；B、接着将前次通信的瞬时等效信噪比和信噪比门限值T进行比较，如高于信噪比 门限值T，则仍选前次所选中继进行本次通信；否则，则估计另一个中继对应的信道链路的 瞬时等效信噪比，并将其和前次通信的瞬时等效信噪比进行比较，若前次通信的瞬时等效 信噪比大于等于另一个中继对应的信道链路的瞬时等效信噪比，则仍选前次所选中继进行 本次通信；否则，选择另一个中继进行本次通信。以上第二种技术方案适合于在信号源和目的端之间有可供利用的直达链路情况。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明在当前活跃中继的链路质量强于门限值时，无需比较两个中继链路的质 量，也无需进行切换。系统的复杂度大大降低。同时由于此时活跃中继的链路质量强于门 限值，通信质量得到了有效的保证。在当前活跃中继的链路质量低于门限值时，本发明并非简单切换到另一个中继， 而是再比较两个中继链路的质量，选择最优的中继进行通信。因此在网络信号差的情况下， 本发明与最优中继选择方法一致，能够最大限度的提高通信系统性能。总之，本发明在通信信号好的情况下，不进行两个中继的比较与切换，在保证系统 通信质量的情况下，系统复杂度大大降低。而在通信信号差的情况下，再进行两个中继的比 较与切换，能最大限度的保证系统的通信性能。很好的兼顾了系统的通信性能与复杂度。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例1的系统模型示意图。图中包括一个信号源、两个中继和一 个目的端，每次通信使用选择使用一个中继进行。其中^Ri为信号源到中继的瞬时信噪比， &1=为中继到目的端的瞬时信噪比。图2是实施例1方法和在B步操作中前次通信的瞬时等效信噪比低于信噪比门限 值T时，不进行中继比较选择，而直接选择另一中继进行通信的方法(以下简称切换停留方 法)，分别在放大转发方式下的系统中断概率曲线。其中Yth为系统中断信噪比。图3是实施例1及其相应的切换停留方法在中继采用译码转发方式下的系统中断 概率曲线。图4是实施例1及其相应的切换停留方法在中继采用放大转发方式下的系统误码率曲线。图5是实施例1及其相应的切换停留方法在中继采用译码转发方式下的系统误码 率曲线。图6为本发明实施例2的系统模型示意图。图中包括一个信号源、两个中继和一 个目的端，每次通信使用选择使用一个中继进行。其中^Ri为信号源到中继的瞬时信噪比， &1=为中继到目的端的瞬时信噪比；Y SD为信号源到目的端的瞬时信噪比。图7是实施例2及其对应的切换停留方法(同样是在B步操作中前次通信的瞬 时等效信噪比低于信噪比门限值T时，不进行中继比较选择，而直接选择另一中继进行通 信)，在放大转发方式下的系统中断概率曲线，其中Yth系统中断信噪比。图8是实施例2及其相应的切换停留方法在中继采用译码转发方式下的系统中断 概率曲线。图9是实施例2及其相应的切换停留方法在中继采用放大转发方式下的系统误码 率曲线。
具体实施例方式实施例1图1示出，本发明的第一种实施方式是，一种双中继无线通信系统分集方法，信号 源S的信号通过中继转发给目的端D。中继有两个，目的端D不采用最大比合并进行通信， 目的端D采用以下方法选择中继A、通信发起时，随机选择一个中继进行通信，以后在每次通信发生前，通信先估计 前次通信的瞬时等效信噪比即通过估计信号源S到前次所选中继R1的链路、前次中继R1 到目的端D的瞬时信噪比，从而估计出前次通信的瞬时等效信噪比。估计前次通信的瞬时信噪比的具体做法是当中继以放大转发方式工作，目的端先估计出信号源到前次所选中继R1的瞬时信
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噪比v和中继队到目的端的瞬时信噪比？的值，估计出前次通信的等效信噪比^ ‘；。
/SR1/R1D/ SR1^ / R1D当中继以译码转发方式工作，信号源S到前次所选中继礼的瞬时信噪比和中继 R1到目的端D的瞬时信噪比}V3的值，计出前次通信的瞬时等效信噪比minO^，}^^。B、接着将前次通信的瞬时等效信噪比和信噪比门限值T进行比较，如高于信噪比 门限值T，则仍选前次所选中继R1进行本次通信；否则，则估计另一个中继&对应的信道链 路的瞬时等效信噪比，并将其和前次通信的瞬时等效信噪比进行比较，若前次通信的瞬时 等效信噪比大于等于另一个中继民对应的信道链路的瞬时等效信噪比，则仍选前次所选中 继R1进行本次通信；否则，选择另一个中继&进行本次通信。仿真实验仿真实验的参数设置是信道关系满足&/A=2.5j^/A(dB)，信噪比门限值T = 2 Y th。调制方式为BPSK。结果如下图2是实施例1方法和在B步操作中前次通信的瞬时等效信噪比低于信噪比门限 值T时，不进行中继比较选择，而直接选择另一中继进行通信的方法(以下简称切换停留方 法)，在放大转发方式下的系统仿真中断概率曲线。其中Yth为系统中断信噪比。
图2中，由符号“Δ”串起的曲线为实施例1方法下在放大转发方式下的中断概率 曲线，由符号“▽ ”串起的曲线为实施例1相应的切换停留方法在放大转发方式下的中断概 率曲线。从图2可以看出，本实施例的方法在放大转发方式下，系统中断性能较切换停留 方法均提升了大约1个dB。图3是实施例1及其相应的切换停留方法在中继采用译码转发方式下的系统中断 概率曲线。图3中，由符号“□”串起的曲线为实施例1方法下在译码转发方式下的中断概率 曲线，由符号“〇”串起的曲线为实施例1相应的切换停留方法在译码转发方式下的中断概 率曲线。从图3可以看出，本实施例的方法在译码转发两种方式下，系统中断性能较切换 停留方法均提升了大约1个dB。图4是实施例1及其相应的切换停留方法在中继采用放大转发方式下的系统仿真 误码率曲线。图4中，由符号“Δ”串起的曲线为实施例1方法下在放大转发方式下的系统仿真 误码率曲线，由符号“▽ ”串起的曲线为实施例1相应的切换停留方法在放大转发方式下的 系统仿真误码率曲线。从图4可以看出，本实施例的方法在放大转发方式下，系统误码性能较切换停留 方法提升了大约1个dB。图5是实施例1及其相应的切换停留方法在中继采用译码转发方式下的系统仿真 误码率曲线。图5中，由符号“<”串起的曲线为实施例1方法下在译码转发方式下的系统仿真 误码率曲线，由符号“>”串起的曲线为实施例1相应的切换停留方法在译码转发方式下的 系统仿真误码率曲线。从图5可以看出，本实施例的方法在译码转发方式下，系统误码性能较切换停留 方法提升了大约1.5dB。实施例2图6示出，本发明的第二种实施方式是，一种双中继无线通信系统分集方法，信号 源S的信号通过中继转发给目的端D ；中继有两个，目的端D采用最大比合并进行通信，目 的端D采用以下方法选择中继A、通信发起时，随机选择一个中继进行通信，以后在每次通信发生前，先估计前次 通信的瞬时等效信噪比即通过估计信号源S到目的端D，信号源S到前次所选中继队的链 路、前次中继R1到目的端D的瞬时信噪比，从而估计出前次通信的瞬时等效信噪比。估计瞬时信噪比的具体做法是当中继以放大转发方式工作，目的端先估计出信号源S到目的端D链路的瞬时信 噪比Y SD ；信号源S到前次所选中继队的瞬时信噪比和队到目的端D的瞬时信噪比
的值，估计出前次通信的瞬时等效信噪比
权利要求
1.一种双中继无线通信系统分集方法，信号源( 的信号通过中继转发给目的端(D)， 其特征在于所述的中继有两个，目的端(D)不采用最大比合并进行通信，目的端(D)采用 以下方法选择中继A、通信发起时，随机选择一个中继进行通信，以后在每次通信发生前，通信先估计前 次通信的瞬时等效信噪比即通过估计信号源( 到前次所选中继(R1)的链路、前次中继 (R1)到目的端(D)的瞬时信噪比，从而估计出前次通信的瞬时等效信噪比；B、接着将前次通信的瞬时等效信噪比和信噪比门限值T进行比较，如高于信噪比门限 值T，则仍选前次所选中继(R1)进行本次通信；否则，则估计另一个中继(R2)对应的信道链 路的瞬时等效信噪比，并将其和前次通信的瞬时等效信噪比进行比较，若前次通信的瞬时 等效信噪比大于等于另一个中继(R2)对应的信道链路的瞬时等效信噪比，则仍选前次所选 中继进行本次通信；否则，选择另一个中继(R2)进行本次通信。
2.一种双中继无线通信系统分集方法，信号源( 的信号通过中继转发给目的端(D)， 其特征在于所述的中继有两个，目的端(D)采用最大比合并进行通信，目的端(D)采用以 下方法选择中继A、通信发起时，随机选择一个中继进行通信，以后在每次通信发生前，先估计前次通信 的瞬时等效信噪比即通过估计信号源⑶到目的端(D)，信号源⑶到前次所选中继(R1) 的链路、前次中继(R1)到目的端(D)的瞬时信噪比，从而估计出前次通信的瞬时等效信噪 比；B、接着将前次通信的瞬时等效信噪比和信噪比门限值T进行比较，如高于信噪比门限 值T，则仍选前次所选中继(R1)进行本次通信；否则，则估计另一个中继(R2)对应的信道链 路的瞬时等效信噪比，并将其和前次通信的瞬时等效信噪比进行比较，若前次通信的瞬时 等效信噪比大于等于另一个中继(R2)对应的信道链路的瞬时等效信噪比，则仍选前次所选 中继(R1)进行本次通信；否则，选择另一个中继(R2)进行本次通信。
全文摘要
本发明涉及一种双中继无线通信系统分集方法，在通信过程中，选择中继的方法是当前通信发生前，估计前一次通信所选择中继的信道状况，如果该中继信道状况满足设定的条件，则继续选择使用该中继；否则估计另一中继的信道状况，再从两个中继中选择信道状况最好的一条链路进行通信。使用该方法的系统复杂度低，且传输性能较好，很好的兼顾了系统的复杂度和系统的传输性能。
文档编号H04B7/04GK102082598SQ20101061113
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者类先富, 范平志, 郝莉, 陈庆春, 颜矛 申请人:西南交通大学