一种协同通信系统的中继选择方法
【专利摘要】本发明公开了一种协同通信系统的中继选择方法，所述方法包括：（1）当候选中继链路的平均信噪比均小于平均信噪比门限ΓSNR时，采用变型BRS算法进行中继选择；（2）当候选中继链路的平均信噪比不满足（1）所述条件时，采用LBRS算法进行中继选择。本发明是在对BRS做进一步改进的基础上，结合利用模糊算法构建的负荷平衡中继选择方法（LBRS），提出的一种基于变型BRS和LBRS的混合中继选择方法。本发明能够很好地解决协同通信网路中的节点负荷不平衡问题，并且充分考虑了公平性可能对系统误码率性能带来的影响，在实际协同通信系统中具有很好的适应性和灵活性，对于协同通信系统的实际应用和运营具有现实的意义。
【专利说明】一种协同通信系统的中继选择方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信【技术领域】，具体涉及一种协同通信系统的中继选择方法。
【背景技术】
[0002]近年来，通过中继节点辅助源节点进行数据传输的协作通信获得了极大的关注，该技术为应对衰落的无线传播环境提供了空间分集，其中，中继选择是协作通信可以获得更优性能的关键因素之一。在研究和应用中最普遍的中继选择方法是最佳中继选择(BRS, Best Relay Selection)。BRS从潜在的中继中选择具有最大链路信噪比的中继将源节点发送的数据转发到目的节点。BRS保证了协同通信系统的通信可靠性，也带来了中继节点利用的不公平问题。
[0003]中继选择的不公平性可能导致某些中继节点能量消耗过快，相对信道条件恶劣的中继链路，信道条件良好的中继链路被选择的频率更高，导致系统中节点负荷的不平衡，也严重影响了用户体验的效果。因此，从这个角度上来说，中继节点的公平选择可以有效改善协同通信系统中的资源平衡配置利用以及用户体验。在中继选择公平性研究方面，有人提出了一种分布式中继选择方法，使得各中继在放大转发协同网络中消耗的功率相等；也有人提出了一种公平的基于即时信道条件和平均信道条件的中继选择算法，加权即时信道条件最好的中继被选择转发信息数据，而每个中继的加权系数则根据它的平均信道条件来确定，与BRS相比，这种方法在高信噪比区域能获得与BRS近似的中断性能。这些中继选择方法为应对协同网络中存在的公平性问题提供了一些可能的解决方案。
[0004]在传统的蜂窝网络中，有效的移动台关联和负荷平衡对于获得高的系统容量和良好的用户体验满意度至关重要。随着通信的发展，协同通信系统中的负荷平衡问题更具有挑战性。然而，到目前为止，中继选择中的公平性问题仍未找到很好的解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明在对BRS做进一步改进的基础上，结合利用模糊算法构建的负荷平衡中继选择方法（LBRS, Load Balancing Relay Selection),提出了一种基于变型 BRS 和 LBRS 的混合中继选择方法，很好地解决了协同通信网路中的节点负荷不平衡问题，并且充分考虑了公平性可能对系统误码率性能带来的影响，该方法在实际协同通信系统中具有很好的适应性和灵活性，对于协同通信系统的实际应用和运营具有现实的意义。
[0006]本发明的技术方案如下：
[0007]—种协同通信系统的中继选择方法，所述方法包括：
[0008](1)当候选中继链路的平均信噪比兄均小于平均信噪比门限gammaSNK时，采用变型BRS算法进行中继选择；
[0009](2)当候选中继链路的平均信噪比^不满足（I)所述条件时，采用LBRS算法进行中继选择；
[0010]其中：[0011]f.e0, Θ为当时刻t中继呼叫到来时，m条任意的中继链路分别在[t_L，t]时间段内的平均信噪比的集合，i为正整数且 ，L e [100ms, 1000ms]；
[0012]候选中继链路是由候选中继节点参与组成的中继链路。候选中继节点为即时信噪比Yi大于即时信噪比门限Yt且节点负荷Hi小于I的中继节点。
[0013]所述的变型BRS算法是:在节点负荷Hi小于或等于负荷门限！^的候选中继节点中选择组成中继链路即时信噪比最大的候选中继节点作为中继节点。
[0014]所述的LBRS算法步骤如下:
[0015](I)分别计算每个候选中继节点的 VALUE_FIR_CH, VALUE_SEC_CH, VALUE_TH_CH 和VALUE_N0_CH ；
[0016](2)比较每个候选中继节点的 VALUE_FIR_CH, VALUE_SEC_CH, VALUE_TH_CH 和VALUE_N0_CH，从这四个值中选出最大的值作为这个节点的RELAY_DEGREE值；
[0017](3)从RELAY_DEGREE值等于VALUE_FIR_CH值的候选中继节点中选择具有最大RELAY_DEGREE值的候选中继节点作为中继节点；如果不存在这样的中继节点，则从RELAY_DEGREE值等于VALUE_SEC_CH值的候选中继节点中选择具有最大RELAY_DEGREE值的候选中继节点作为中继节点。如果这种中继依然不存在，则从RELAY_DEGREE值等于VALUE_TH_CH值的候选中继节点中选择具有最大RELAY_DEGREE值的候选中继节点作为中继节点；
[0018]其中:
【权利要求】
1.一种协同通信系统的中继选择方法，所述方法包括： (O当候选中继链路的平均信噪比？;均小于平均信噪比门限rsNK时，采用变型BRS算法进行中继选择； (2)当候选中继链路的平均信噪比巧不满足（I)所述条件时，采用LBRS算法进行中继选择； 其中：
Θ为当时亥Ij t中继呼叫到来时，m条任意的中继链路分别在[t-L, t]时间段内的平均信噪比的集合，i为正整数且I≤i≤m，L e [100ms, 1000ms]； 候选中继链路是由候选中继节点参与组成的中继链路。候选中继节点为即时信噪比Yi大于即时信噪比门限Yt且节点负荷Hi小于I的中继节点。
2.根据权利要求1所述的中继选择方法，其中所述的变型BRS算法是：在节点负荷Jii小于或等于负荷门限Ht的候选中继节点中选择组成中继链路即时信噪比最大的候选中继节点作为中继节点。
3.根据权利要求1所述的中继选择方法，其中所述的LBRS算法步骤如下： (1)分别计算每个候选中继节点的VALUE_FIR_CH,VALUE_SEC_CH, VALUE_TH_CH和VALUE_NO_CH ； (2)比较每个候选中继节点的VALUE_FIR_CH, VALUE_SEC_CH, VALUE_TH_CH 和 VALUE_NO_CH，从这四个值中选出最大的值作为这个节点的RELAY_DEGREE值； (3)从RELAY_DEGREE值等于VALUE_FIR_CH值的候选中继节点中选择具有最大RELAY_DEGREE值的候选中继节点作为中继节点；如果不存在这样的中继节点，则从RELAY_DEGREE值等于VALUE_SEC_CH值的候选中继节点中选择具有最大RELAY_DEGREE值的候选中继节点作为中继节点。如果这种中继依然不存在，则从RELAY_DEGREE值等于VALUE_TH_CH值的候选中继节点中选择具有最大RELAY_DEGREE值的候选中继节点作为中继节点； 其中：
4.根据权利要求3所述的中继选择方法，其中所述的模糊准则如下： ①当SNR为“Hs”并且LOAD为“LJ时，输出为“FIR_CH”； ②当SNR为“Hs”并且LOAD为“MJ时，输出为“FIR_CH”；③当SNR为“Hs”并且LOAD为“扎”时，输出为“N0_CH”；④当SNR为“Ms”并且LOAD为“Ll”时，输出为“SEC_CH”；⑤当SNR为“Ms”并且LOAD为“ML”时，输出为“SEC_CH”；⑥当SNR为“Ms”并且LOAD为“HL”时，输出为“N0_CH”；⑦当SNR为“Ls”并且LOAD为“LJ时，输出为“TH_CH”；⑧当SNR为“Ls”并且LOAD为“MJ时，输出为“TH_CH”；⑨当SNR为“Ls”并且LOAD为“扎”时，输出为“N0_CH”；其中:SNR表示即时信噪比模糊集，定义为Ls集、Ms集、Hs集；LOAD表示负荷模糊集，定义为U集、Ml集、扎集；SNR和LOAD的隶属函数分别由下述式表达:
【文档编号】H04W28/08GK103491577SQ201310479369
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】陈甄, 肖琨 申请人:广西师范大学