一種基于信道預(yù)測的中繼選擇方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線協(xié)作通信領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于信道預(yù)測的中繼選擇方法和系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 協(xié)作分集技術(shù)是一種在無線通信中對抗多徑效應(yīng)的有效方式，該技術(shù)通過引入中 繼節(jié)點來協(xié)助發(fā)送端與接收端之間的信息通信，使得傳輸路徑得到共享，該樣可W明顯提 高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和信息傳輸?shù)目煽啃?。自適應(yīng)調(diào)制是一種在無線通信衰落信道中提高數(shù)據(jù)率 和頻譜效率的強有力的技術(shù)手段。將協(xié)作通信技術(shù)與自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，不僅可W極 大地提高系統(tǒng)的頻譜效率，還可W明顯地改善通信系統(tǒng)的其他性能。
[0003] 獲得良好的自適應(yīng)調(diào)制性能需要發(fā)射端提供準確的信道狀態(tài)信息（CSI)。早先的 研究中對自適應(yīng)調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計和其性能的評價是基于完美信道狀態(tài)信息（CSI)的假設(shè)， 但在實際的系統(tǒng)中，因為存在計算和傳播的延遲使得該些延遲的CSI變成過時的，因此該 種假設(shè)是有缺陷的。一種有效的解決辦法是采用信道預(yù)測，現(xiàn)有的研究已有不少信道預(yù)測 的方法。有的研究采用無偏維納預(yù)測器估計當前的信道狀態(tài)，有的采用長范圍信道預(yù)測器， 還有的采用基于導頻符號協(xié)助調(diào)制的信道預(yù)測等等。該些預(yù)測方法雖然具有一定的準確性 和可行性，但是由于實際中的移動通信環(huán)境也存在快時變的情形，使得信道預(yù)測成為一個 困難的問題，現(xiàn)有的預(yù)測方法不能很好地預(yù)測信道的快速、突然變化。因此，非常有必要研 究新的適應(yīng)信道快時變性的信道預(yù)測方法，并將該些方法創(chuàng)新性地應(yīng)用到自適應(yīng)調(diào)制協(xié)作 通信系統(tǒng)中去。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于信道預(yù)測的中繼選擇方法和系統(tǒng)，用 于準確預(yù)測信道快速、突然的變化。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種基于信道預(yù)測的中繼選擇方法， 包括W下步驟：
[0006] 步驟S1，對系統(tǒng)模型中每條鏈路的即時信噪比進行平滑處理；
[0007] 所述系統(tǒng)模型包括一個源節(jié)點S、一個目的節(jié)點D和含Nww個DF類型的中繼節(jié)點 集Sfelay-{ij2, . . . ,Nj-elayJ^ ;
[000引所述鏈路包括源節(jié)點S到第i個中繼節(jié)點之間的鏈路和第i個中繼節(jié)點到目的節(jié) 點D之間的鏈路，其中從源節(jié)點S經(jīng)過第i個中繼節(jié)點到達目的節(jié)點D的一整條鏈路稱為 中繼鏈路i，其中iGSww;
[0009]用a表示中繼鏈路的前段或后段，aG{1，2}，當a= 1時，表示源節(jié)點S到第i個 中繼節(jié)點之間的鏈路，當a= 2時，表示第i個中繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的鏈路；
[0010] 步驟S2,根據(jù)平滑處理的結(jié)果，計算每條鏈路的預(yù)測信噪比；
[0011] 步驟S3,根據(jù)預(yù)測信噪比，計算并選取特定中繼節(jié)點i%
[0012] 步驟S4,確定源節(jié)點S處和特定中繼節(jié)點r處的調(diào)制階數(shù)。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可W做如下改進。
[0014] 進一步地，步驟S1中，用乃三"表示對每條鏈路通過信道估計得到的即時信噪比 進行平滑處理得到的結(jié)果，其中n表示現(xiàn)在時刻，S表示滯后于現(xiàn)在時刻的時間，且S= 0, 1，2,. . .，表示每條鏈路已知的即時信噪比樣本數(shù)，Lm"+1，Lm"表示預(yù) 測范圍，為大于或等于1的整數(shù)。
[001引進一步地，步驟S2中，用您'11表示n+Lma擁刻的預(yù)測信噪比，用L表示 超前于現(xiàn)在時刻的時間，且L= 1，2, . . .，Lm"-1，Lm。,，貝IJ
【主權(quán)項】
1. 一種基于信道預(yù)測的中繼選擇方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟S1，對系統(tǒng)模型中每條鏈路的即時信噪比進行平滑處理； 所述系統(tǒng)模型包括一個源節(jié)點S、一個目的節(jié)點D和含NMlayf DF類型的中繼節(jié)點集 Srelay ={1，2，···，Ν relay， 所述鏈路包括源節(jié)點S到第i個中繼節(jié)點之間的鏈路和第i個中繼節(jié)點到目的節(jié)點D 之間的鏈路，其中從源節(jié)點S經(jīng)過第i個中繼節(jié)點到達目的節(jié)點D的一整條鏈路稱為中繼 鏈路i，其中i e Srelay; 用a表示中繼鏈路的前段或后段，a e {1，2}，當a = 1時，表示源節(jié)點S到第i個中繼 節(jié)點之間的鏈路，當a = 2時，表示第i個中繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的鏈路； 步驟S2,根據(jù)平滑處理的結(jié)果，計算每條鏈路的預(yù)測信噪比； 步驟S3,根據(jù)預(yù)測信噪比，計算并選取特定中繼節(jié)點 步驟S4,確定源節(jié)點S處和特定中繼節(jié)點Γ處的調(diào)制階數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信道預(yù)測的中繼選擇方法，其特征在于，步驟Sl中，用 表示對每條鏈路通過信道估計得到的即時信噪比進行平滑處理得到的結(jié)果，其中η表 示現(xiàn)在時刻，s表示滯后于現(xiàn)在時刻的時間，且s = 0, 1，2, ...，（Nsam-I)，Nsam表示每條鏈路 已知的即時信噪比樣本數(shù)，Nsam彡L _+1，Lmax表示預(yù)測范圍，為大于或等于1的整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于信道預(yù)測的中繼選擇方法，其特征在于，步驟S2 中，用以??表示n+Lmax時刻的預(yù)測信噪比，用L表示超前于現(xiàn)在時刻的時間，且L =
其中，表示n+L時刻的預(yù)測信噪比；表示n+L時刻被預(yù)測的斜率；當L = 1時， ηη+Μ表示現(xiàn)在時刻的即時信噪比，當L辛1時，τι n+M表示η+L-l時刻的預(yù)測信噪比；fr" 為步驟Sl中s = O時的？表示現(xiàn)在時刻的即時信噪比Cf1為η+L-l時刻的預(yù)測信 噪比；P表示預(yù)測時刻n+L前的斜率項數(shù)下標，Κρ、α ρ、β p、Cp都表示n+L時刻前的第p個斜 率；Θ 5為FIR維納濾波器的第p個系數(shù)；1表示超前或滯后于現(xiàn)在時刻的時間，I > O表示 超前于現(xiàn)在時刻，1 < 〇表示滯后于現(xiàn)在時刻，1 = 〇表示既不超前也不滯后； 分別為步驟Sl中s = -1和s = -(1-1)時的，即表示n+1時刻和n+1-l時刻的即時信 噪比表示n+1時刻的預(yù)測信噪比；當O彡p < L-I時，μη+1表示n+1時刻的預(yù)測信噪 比，當L-I彡p彡Nsam-2時，μη+1表示n+1時刻的即時信噪比；當O彡p < L-2時，λ n+H表 示n+1-l時刻的預(yù)測信噪比，當L-2彡p彡Nsam-3時，表示n+1-l時刻的即時信噪比； 分別表示n+1時刻和n+1-l時刻的預(yù)測信噪比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于信道預(yù)測的中繼選擇方法，其特征在于，步驟S2中，若計 算得出的預(yù)測信噪比乂丨為負數(shù)，則將么(二取為趨近于〇的正數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于信道預(yù)測的中繼選擇方法，其特征在于，步驟S3中，i #= argmax{ ζ J，其中ζ i是中繼鏈路i的預(yù)測信噪比，
分別為步驟S2中a = 1、a = 2時的穴+iL 分別表示n+Lmax時刻源節(jié)點S到第i個中繼節(jié) 點之間鏈路的預(yù)測信噪比和n+Lmax時刻第i個中繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間鏈路的預(yù)測信噪 比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于信道預(yù)測的中繼選擇方法，其特征在于，步驟S4中，用Ms 和％分別表示源節(jié)點S處和中繼節(jié)點i #處的調(diào)制階數(shù)，則當
其中，分別表示n+Lmax時刻源節(jié)點S到由步驟S3中選定的第i #個中繼 節(jié)點之間鏈路的預(yù)測信噪比和n+Lmax時刻第i #個中繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間鏈路的預(yù)測 信噪比，A表示劃分信噪比區(qū)間的信噪比門限，j為信噪比門限下標，且j = 1，2，...，N， 奶 < 的 < …< °°，Mq為不同的調(diào)制階數(shù)，q是調(diào)制階數(shù)下標，且q = 1，2, 3, . . .，N，N是 調(diào)制階數(shù)的數(shù)目，M1C M2< M3C . . · < MN;M」表示q = j時的調(diào)制階數(shù)。
7. -種基于信道預(yù)測的中繼選擇系統(tǒng)，其特征在于，包括即時信噪比平滑處理模塊、預(yù) 測信噪比計算模塊、特定中繼節(jié)點選取模塊和調(diào)制階數(shù)確定模塊； 所述即時信噪比平滑處理模塊用于對系統(tǒng)模型中每條鏈路的即時信噪比進行平滑處 理；所述系統(tǒng)模型包括一個源節(jié)點S、一個目的節(jié)點D和含1_個DF類型的中繼節(jié)點集 Srelay= {1，2,. . .，NMlay};所述鏈路包括源節(jié)點S到第i個中繼節(jié)點之間的鏈路和第i個中 繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的鏈路，其中從源節(jié)點S經(jīng)過第i個中繼節(jié)點到達目的節(jié)點D的 一整條鏈路稱為中繼鏈路i，其中i e SMlay;用a表示中繼鏈路的前段或后段，a e {1，2}， 當a = 1時，表示源節(jié)點S到第i個中繼節(jié)點之間的鏈路，當a = 2時，表示第i個中繼節(jié) 點到目的節(jié)點D之間的鏈路； 所述預(yù)測信噪比計算模塊用于根據(jù)平滑處理的結(jié)果，計算每條鏈路的預(yù)測信噪比； 所述特定中繼節(jié)點選取模塊用于根據(jù)預(yù)測信噪比，計算并選取特定中繼節(jié)點i% 所述調(diào)制階數(shù)確定模塊用于確定源節(jié)點S處和特定中繼節(jié)點Γ處的調(diào)制階數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于信道預(yù)測的中繼選擇方法和系統(tǒng)，包括步驟S1，對系統(tǒng)模型中每條鏈路的即時信噪比進行平滑處理；系統(tǒng)模型包括一個源節(jié)點S、一個目的節(jié)點D和含Nrelay個DF類型的中繼節(jié)點集Srelay＝{1,2,...,Nrelay}；步驟S2，根據(jù)平滑處理的結(jié)果，計算每條鏈路的預(yù)測信噪比；步驟S3，根據(jù)預(yù)測信噪比，計算并選取特定中繼節(jié)點i*；步驟S4，確定源節(jié)點S處和特定中繼節(jié)點i*處的調(diào)制階數(shù)；本發(fā)明能夠快速感應(yīng)信道的變化；既可以預(yù)測信道系數(shù)，也可以預(yù)測信噪比，還可用于通信技術(shù)的很多領(lǐng)域，如鏈路自適應(yīng)技術(shù)、中繼選擇技術(shù)等，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H04W24-00
【公開號】CN104754606
【申請?zhí)枴緾N201510135789
【發(fā)明人】覃彩玲, 肖琨
【申請人】廣西師范大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月26日