[发明专利]一种源用户基于用户信道质量的协作用户选择方法

权利要求书

1.源用户基于用户信道质量的协作用户选择方法，其特征在于：在源用户i、多个备选协作用户j和基站D之间，依次按以下步骤实现：

步骤（1），系统初始化，设小区内有N个用户，基站根据各用户n到基站的信道质量，设定各用户n到基站的信噪比门限值S₁，n=1，2，…，n，…N；

步骤（2），计算小区内各用户n与基站间的信噪比γ₁，γ₂…γ_n…γ_N，1<n<N，如果某用户n的信噪比γ_n大于设置的信噪比门限阈值S₁，即γ_n>S₁，则认为该用户信道条件较好，不需要进行协作通信，将信息直接发送给基站，如果某用户n的信噪比γ_n小于设置的信噪比门限阈值S₁，即γ_n<S₁，则认为该用户n信道条件较差，在小区内存在潜在空闲协作用户的情况下，该用户n作为源用户i，需要有协作用户进行协作传输，该源用户i的信噪比表示为γ_i，按如下步骤进行：

首先计算γ_i：

γi=σi2Ebi,P0P0---(1)]]>

其中，E_bi,P0为非协作的情况下传送1bit信息所需的能量，为信道衰落系数的方差，P₀为加性高斯白噪声的单边功率谱密度，此时，源用户i的信噪比γ_i小于设置的信噪比门限阈值S₁，即γ_i<S₁，该源用户i信道条件较差，在小区内存在潜在空闲协作用户的情况下，需要有协作用户进行协作传输；

步骤（3），假设小区内源用户i需要进行协作传输，设定该源用户i与小区内其他用户之间的信噪比门限阈值S₂，分别计算源用户i到小区内其他用户的信噪比γ_i1，γ_i2…γ_ij，γ_i（j+1）…γ_i（N-1），选择其中大于设置的信噪比门限阈值S₂的用户M个，则该M个用户作为用户i的备选协作用户；

计算γ_ij的方法如下：

γij=σij22Ebi,SP0---(2)]]>

其中，E_bi,S为源用户i发射1bit信息时源用户i所耗费的能量，为源用户i到各备选协作用户的信道衰落系数的方差，P₀为加性高斯白噪声的单边功率谱密度；

步骤（4），分别计算源用户i与各备选协作用户的能量增益ω_ij，依据能量增益大小的次序，将各备选协作用户由大到小排列，步骤如下：

当源用户i选择了用户j作为备选协作用户后，采用固定的再生前向方法，在准静态瑞利信道下的平均误码率表示如下：

其中，γ_i′表示选取备选协作用户j后源用户i到基站的信噪比，其中，E_bi,S为源用户i发射1bit信息时源用户i所耗费的能量，γ_j′表示选取备选协作用户后用户j到基站的信噪比，其中，E_bj,R为备选协作用户j发射1bit信息时备选协作用户j所耗费的能量，γ_ij表示源用户i到备选协作用户j的信噪比，令k=E_bi,S/E_bj,R，则式（3）可以写作：

Pe,c·Ebi,S3-[kσj2P04σij2(σi2+kσj2)]·Ebi,S2+3P0364kσij2σi2σj2-[316kσi2σj2+σi2-kσj28σij2(σi2+kσj2)]·P02·Ebi,S=0(4)]]>

其中，参数k根据用户i和用户j的信道质量来设置不同的数值，如果给定系统所要求的平均误码率P_e,C，求解上面的方程就可以得到源用户所需的能量E_bi,S，由E_bj,R=E_bi,S/k，从而得到协作用户所需的能量E_bj,R，则小区内源用户i与备选协作用户j的协作能量增益定义为：

ωij=10lg[Ebi,P0Ebi,S+Ebj,R+Ebi,P0]---(5);]]>

步骤（5），从M个备选协作用户中选取能量增益ω_ij最大的用户j作为用户i的协作用户。