一种预测csi的中继选择方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线协作通信领域，尤其涉及一种预测CSI的中继选择方法和系统。
【背景技术】
[0002] 协作分集是无线通信中对抗多径效应的有效方法，通过引入中继节点协助发送端 与接收端之间的信息通信，使得传输路径得到共享，可以显著提高网络吞吐量和信息传输 的可靠性。当可选的中继节点增多时，如何从众多的中继节点中选择合适的中继节点转发 信息是非常重要的研究问题。中继选择不仅要考虑误码率、中断概率等性能指标，也要考虑 资源的优化利用如功率分配等。
[0003] 已有的中继选择和功率分配方法一般都建立在过时的信道状态信息（CSI， ChannelStatusInformation)基础上，与中继转发时的CSI可能存在显著的差异。因此在 中继选择和功率分配中引入预测信噪比能有效保障系统的性能。但是目前基于预测信噪比 的中继选择和功率分配方法尚不多见，而且存在预测误差大、预测算法复杂等缺陷。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题，是提供一种预测精度高的预测CSI的中继选择方法 和系统。
[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种预测CSI的中继选择方法，包括 以下步骤：
[0006] 步骤S1，计算系统模型中所有链路的预测信噪比；
[0007] 所述系统模型包括一个源节点S、一个目的节点D和N"lay个中继节点，其中 Nralay彡1，记第i个中继节点为中继节点i，其中i= 1，2,. . .，Nralay，Sralay表示中继节点集， 且Sralay= {1，2,. . .，Nralay}，所述链路包括源节点S到所有中继节点之间的链路和所有中继 节点到目的节点D之间的链路；源节点S到中继节点i之间的链路和中继节点i到目的节 点D之间的链路构成中继链路i;ae{1，2}，当a= 1时表示源节点S到中继节点i之间 的链路，当a= 2时表示中继节点i到目的节点D之间的链路；
[0008] 步骤S2,根据步骤S1的计算结果，计算被选择的中继节点。
[0009] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0010] 进一步地，在执行步骤S1之前，还包括步骤so:计算系统模型中源节点和所有中 继节点的发射功率。
[0011] 进一步地，步骤S1中，记源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节 点D之间链路的预测信噪比为γ31，则L二元,· +Δ,"·;
[0012] 其中元，为源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点D之间链路 的测量信噪比，Aai为服从概率密度函数为的分布的随机数，
[0013]
[0014] 其中Δ",. >-元.，'y?'表示源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点 D之间链路的平均信噪比，Pal表示源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节 点D之间链路的预测信道系数和测量信道系数的相关系数，
薆示 自变量为
i的第一类零阶变形贝塞尔函数。
[0015] 进一步地，步骤S2中，用Γ表示被选择的中继节点，贝lj
[0016]
.，
[0017] 其中i*eSrelay，γ;表示中继链路i的预测信噪比，γ;=min{γy2i}，γH、y2i 分别为a= 1及a= 2时的γai。
[0018] 进一步地，步骤SO中，用Ρ。表示源节点S的发射功率，ΡuΡ2,. . .，PNrala>v别表示 队^个中继节点的发射功率，记发射功率集合为P，则
[0019]
[0020] 在特定的能量限制下最小化系统中断概率以分配源节点和所有中继节点的发射
功率，即:ffgminJ^P)，得出发射功率集〃 .所述特定能量限制为： V 9
[0038] 其中Pi表示中继节点i的发射功率；为中继节点i被选择的概率；ET为归 一化的可用的总能量；￡_为归一化的可分配给中继节点i的最小能量，为归一化的可 分配给中继节点i的最大能量，为归一化的可分配给源节点S的最小能量，t为归一 化的可分配给源节点S的最大能量；J(P)是系统中断概率；匕（丫〇为中继链路i发生中断 的概率，。为中继链路发生中断的信噪比阈值；jeS"lay，即j= 1，2, . . .，N"lay，且j乒i; 4为中继链路i的预测信噪比大于等于中继链路j的预测信噪比的概率；^为源节点S到中继节点i之间链路的预测信噪比小于等于中继节点i到目的节点D之间链路的预测信 噪比的概率，A2/为源节点S到中继节点j之间链路的预测信噪比小于等于中继节点j到目 的节点D之间链路的预测信噪比的概率，K为源节点S到中继节点j之间链路的预测信噪 比小于等于源节点S到中继节点i之间链路的预测信噪比的概率；g为中继节点i到目的 节点D之间链路的预测信噪比小于等于源节点S到中继节点i之间链路的预测信噪比的概 率，A2:为源节点S到中继节点j之间链路的预测信噪比小于等于中继节点i到目的节点D之间链路的预测信噪比的概率；为中继节点j到目的节点D之间链路的预测信噪比小 于等于源节点S到中继节点j之间链路的预测信噪比的概率，为中继节点j到目的节点 D之间链路的预测信噪比小于等于源节点S到中继节点i之间链路的预测信噪比的概率； 为中继节点j到目的节点D之间链路的预测信噪比小于等于中继节点i到目的节点D 之间链路的预测信噪比的概率；< 为分配功率前源节点S到中继节点i之间链路的平均信 噪比，冗％为源节点S到中继节点i之间链路的信道系数的方差，#为中继节点 i处源节点S的噪声方差，为分配功率前中继节点i到目的节点D之间链路的平均信噪 p0 比，％为中继节点i到目的节点D之间链路的信道系数的方差，&为目的节点 D处中继节点i的噪声方差；私为分配功率前源节点S到中继节点i之间链路的测量信噪 比，义为分配功率前中继节点i到目的节点D之间链路的测量信噪比为分配功率前源 节点S到中继节点j之间链路的平均信噪比，瓦，气为源节点S到中继节点j之 间链路的信道系数的方差，为中继节点j处源节点S的噪声方差，为分配功率前中继 节点j到目的节点D之间链路的平均信噪比P,表示中继节点j的发射功率， %,为中继节点j到目的节点D之间链路的信道系数的方差，为目的节点D处中继节点 j的噪声方差为分配功率前源节点S到中继节点j之间链路的测量信噪比，为分配 功率前中继节点j到目的节点D之间链路的测量信噪比；kpk2,k3，……，k27,k2A求和下 标指示，均为大于或等于〇的整数；Pη为源节点S到中继节点i之间链路的预测信道系数 和测量信道系数的相关系数，P^为源节点S到中继节点j之间链路的预测信道系数和测 量信道系数的相关系数，P21为中继节点i到目的节点D之间链路的预测信道系数和测量 信道系数的相关系数，P2]为中继节点j到目的节点D之间链路的预测信道系数和测量信 道系数的相关系数；γ0表示不完全伽马函数。
[0039] 本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种预测CSI的中继选择系 统，包括预测信噪比计算模块和被选择的中继节点计算模块；
[0040] 所述预测信噪比计算模块用于计算系统模型中所有链路的预测信噪比；
[0041] 所述系统模型包括一个源节点S、一个目的节点D和N"lay个中继节点，其中 Nralay彡1，记第i个中继节点为中继节点i，其中i= 1，2,. . .，Nralay，Sralay表示中继节点集， 且Sralay= {1，2,. . .，Nralay}，所述链路包括源节点S到所有中继节点之间的链路和所有中继 节点到目的节点D之间的链路；源节点S到中继节点i之间的链路和中继节点i到目的节 点D之间的链路构成中继链路i;ae{1，2}，当a= 1时表示源节点S到中继节点i之间 的链路，当a= 2时表示中继节点i到目的节点D之间的链路；
[0042] 所述被选择的中继节点计算模块用于根据所述预测信噪比计算模块的计算结果， 计算被选择的中继节点。
[0043] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0044] 进一步地，所述预测CSI的中继选择系统，还包括发射功率计算模块，所述发射功 率计算模块用于计算系统模型中源节点和所有中继节点的发射功率，并将计算结果发送给 相应的节点，相应节点按照所计算的发射功率进行发射。
[0045] 进一步地，所述预测信噪比计算模块的计算过程具体为：
[0046] 记源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点D之间链路的预测信 噪比为yal，则
[0047] 其中#ai为源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点D之间链路 的测量信噪比，Aai为服从概率密度函数为的分布的随机数，
[0048]
[0049] 其中ΔιΛ. >-元,，&表示源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点 D之间链路的平均信噪比，Pal表示源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节 点D之间链路的预测信道系数和测量信道系数的相关系数
表示 自变量为
I的第一类零阶变形贝塞尔函数。
[0050] 进一步地，所述被选择的中继节点计算模块的计算过程具体为：
[0051] 用Γ表示被选择的中继节点，则
[0052]
[0053] 其中i*eSrelay，γi表示中继链路i的预测信噪比，γi=min{γy2i}，γH、y2i 分别为a= 1及a= 2时的γai。
[0054] 进一步地，所述发射功率计算模块的计算过程具体为：
[0055] 用P。表示源节点S的发射功率，P^P2, . . .，PNrala>v别表示N"^个中继节点的发 射功率，记发射功率集合为P，则1 . y
[0056] 在特定的能量限制下最小化系统中断概率以分配源节点和所有中继节点的发射 功率，即，得出发射功率集合P= .所述特定能量限制为： P ?
一化的可用的总能量；i&a为归一化的可分配给中继节点i的最小能量，I为归一化的可 分配给中继节点i的最大能量，为归一化的可分配给源节点s的最小能量，iiu为归一 化的可分配给源节点S的最大能量；J(P)是系统中断概率；FJyt)为中继链路i发生中断 的概率，丫7为中继链路发生中断的信噪比阈值；jeSralay，即j= 1，2,...，Nralay，且j乒i; if为中继链路i的预测信噪比大于等于