[发明专利]一种蜂窝系统协同通信中的中继用户切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中继用户切换方法，属于无线通信领域中的协同通信技术。

背景技术

用户在无线信道的传输过程中由于受到多径衰落的作用，信号的接收会受到严重的影响。而分集技术可以有效地对抗这个衰落，从而一定程度上减少多径衰落对通信质量的影响。分集技术包括时间分集、频率分集、空间分集等，协同通信技术是空间分集技术的一种。在协同通信中，中继用户利用无线电波的广播特性，就可以接收到源用户的广播信号，然后把信号转发给基站，各个用户就可以互相共享彼此的天线，形成虚拟的多天线阵列，从而获得空间分集的效果。

中继用户选择是协同通信的核心研究内容之一。目前中继用户选择方法主要有两大类,基于机会主义的最优中继选择方法和基于能量增益的中继选择方法。最优中继选择即用户在自己周围的用户中选择综合信道条件最好的用户作为自己的中继用户，使得单个用户的性能最佳。能量增益中继选择的目标是使整个系统的总体能量增益最优，使得系统能量消耗最少，在这种中继选择方法中，由基站对用户进行分组，优先给信道差的用户分配能量增益最高的用户作为中继用户。上面这两种方法都是在用户处于静止状态情况下的中继用户选择方法，而在实际蜂窝系统中，用户一般都是处于运动状态的，用户之间的信道以及用户到基站之间的信道都会发生变化。所以不可能一直使用同一个中继用户，当它不再适合作为中继用户时就需要切换到另外一个中继用户。中继用户的切换主要有以下困难：如果中继用户频繁切换，虽然源用户的能量增益能够得到很好的保障，但是切换次数很多，会使得中继协作的工作时间大大减少，同时切换造成的系统负担也会很大。

发明内容

为了解决蜂窝系统协同通信中中继用户切换过程中系统的能量增益和负担互相矛盾的问题，本发明提出了一种基于能量增益和运动方向信息的中继用户切换方法。

为了解决上述技术问题提出的技术方案为：

一种蜂窝系统协同通信中的中继用户切换方法，包括以下步骤：

步骤一、源用户进入小区，就开始向基站发出协同通信请求；

步骤二、基站发出通信的确认信息，然后源用户周围的用户收到源用户的协同通信请求之后，向基站发出帮助协同通信的请求，并报告自己与源用户之间的信道状态；

步骤三、基站在收到这些用户的请求后，在这些用户中选择综合信道条件最好的用户作为自己的中继用户；然后向该中继用户发出确认信息，并为中继用户分配中继信道；

步骤四、源用户在运动的过程中每隔一段时间T测量自己到基站的信噪比，如果信噪比大于门限则终止协作，否则计算当前正在使用的中继用户的能量增益Gain₁和当前可使用的最佳中继用户的能量增益Gain₂，其中为源用户在直传时达到传输速率R时所需的能量，和分别为源用户和当前正在使用的中继用户在中继用户协作下帮助源用户达到传输速率R时所需要的能量，和分别为源用户和当前可使用的最佳中继用户在中继用户协作下帮助源用户达到传输速率R时所需要的能量；

步骤五、如果当前正在使用的中继用户往靠近源用户和基站的连线方向运动，当Gain₁小于门限G₁且Gain₂比Gain₁大G₂+H_e时，中继用户发生切换；否则，如果当前正在使用的中继用户往远离源用户和基站的连线方向运动，当Gain₁小于门限G₁且Gain₂比Gain₁大G₂-H_d时，中继用户发生切换。

本发明的有益效果：本发明的中继用户切换方法引入了中继用户的运动方向信息，在保障源用户能量增益的基础上，有效地较少了中继用户的切换次数。

附图说明

图1是移动场景下蜂窝小区用户分布示意图；

图2是中继用户的切换协议流程图；

图3为使用本专利中的中继用户切换方法源用户运动过程中切换次数随着门限G₂的变化图；

图4为使用本专利中的中继用户切换方法源用户的能量增益随着源用户位置的变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1~图4，一种蜂窝系统协同通信中的中继用户切换方法，包括以下步骤：

步骤一、源用户一进入小区，就开始向基站发出协同通信请求；