[发明专利]中继节点和天线选择装置和选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信的多输入多输出(MIMO)中继技术，具体地，涉及一种MIMO多中继系统中的中继节点和天线选择装置和选择方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术利用空间自由度，可以获得分集增益及复用增益，从而提高系统容量。可是，当信道状态较差时，MIMO系统的优势无法体现。于是，中继技术被提出，用于在源-目的链路的信道衰落严重时，有效改善系统性能。MIMO技术和中继技术都是B3G中的关键技术。通常，将源节点、中继节点以及目的节点之间有多个天线的系统称为MIMO中继系统。

中继选择及中继的天线选择可以降低信号的处理复杂度，减少反馈开支和资源消耗。

《国际电子与电气工程师协会国际通信专题会议》(IEEEInternational Conference on Communications Workshops，2008，pp.349-353.)研究了中继节点配备单天线情况下的中继选择问题，提出了采用排序函数的次优方法：使用排序函数对各个中继进行排序，逐个添加序号靠前的中继并计算等效信噪比，直到等效信噪比不再增加，从而得到所有选择的中继。

滑铁卢大学的编码与信号传输实验室针对中继节点配备多天线的情况，提出了ICBS(Incremental Cooperative Beamforming Scheme)方法，通过设定阈值，关闭信道质量较差的中继天线，可以获得容量的提升。当中继节点的数量趋于无穷大时，ICBS可以渐进达到容量限。

《国际电子与电气工程师协会无线通信与网络会议》(IEEEWireless Communications and Networking Conference，2008，pp.48-53)提出了一种半正交的中继选择方法(S-O方法)，以信道矢量之间的夹角作为衡量的标准，选择一组近似正交的信道矢量，并且在源节点和目的节点分别采用多用户迫零波束成形技术，消除了信道间干扰，最终可以达到较高的容量。

《国际电子与电气工程师协会全球电信会议》(IEEE GlobalTelecommurications Conference，2008，pp.3985-3989)提出了一种分布式正交中继选择方法(DORS方法)，通过对信道矢量正交化处理，以后向信道和前向信道模值的调和平均作为衡量标准，逐步选择近似正交的信道矢量，可以获得容量的提升。

发明内容

本发明提出了一种对MIMO多中继系统中的中继节点和天线进行选择的装置和方法，考虑到中继将接收噪声放大对系统容量造成的影响，以信道容量作为衡量标准，采用贪心算法选择天线对。

根据本发明的第一方案，提出了一种中继节点和天线选择装置，包括：系统容量计算单元，用于针对待选天线对集合中的每一个天线对，根据从源节点到中继节点的后向信道和从中继节点到源节点的前向信道的信道矩阵，计算如果该天线对被加入到已选天线对集合后的系统容量；候选天线对选择单元，用于选择使得系统容量最大的天线对，作为候选天线对；以及更新单元，用于在加入候选天线对后构成的已选天线对集合对应的系统容量大于等于原已选天线对集合对应的系统容量时，将候选天线对加入已选天线对集合，更新系统容量，并从待选天线对集合中删去含有候选天线对中任意一根天线的天线对。

优选地，所述系统容量计算单元采用平均功率分配方法计算所述系统容量。

优选地，所述中继节点和天线选择装置还包括：已选天线对集合确定单元，用于在加入候选天线对后构成的已选天线对集合对应的系统容量小于原已选天线对集合对应的系统容量时，确定原已选天线对集合已构成最终选定的天线对集合。

优选地，所述中继节点和天线选择装置还包括：信道矩阵获得单元，用于获得所有后向信道和所有前向信道的信道矩阵；以及集合初始化单元，用于设置已选天线对集合为空集，设置待选天线对集合为所有中继节点中的每一个中继节点的所有可能的天线对组合。

优选地，所述中继节点和天线选择装置还包括：通知单元，用于将每个中继节点上被选择的收发天线的标号发送到对应中继节点。