[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种在协作通信中源用户基于协作用户与基站间信道质量的协作用户选的方法，属于无线通信中LTE上行协作通信中继选择研究的相关领域。

背景技术

随着用户对高速移动通信的需求，第三代合作伙伴计划（3GPP，3^rd Generation Partnership Project）于2004年启动LTE（Long Term Evolution）的研究项目。LTE系统的设计目标：提高数据速率、减小传输延时、提高系统频谱效率、降低运营成本等。但在实际应用通信过程中，不可避免的产生蜂窝通信系统的小区干扰，从而导致小区链路传输可靠性的降低。因此，在LTE系统中如何保证传输可靠性的问题成为业界广泛关注的焦点。

为了改善系统信道传输性能、提高小区链路传输可靠性，可以在通信系统中加入多用户分集协作系统。协作通信作为未来无线通信提高频谱效率的关键技术之一，近年来受到广泛关注。用户可以根据小区内用户的发射功率、用户间的距离、用户所在的信道质量等信道状态信息来选择合适的协作用户。从选择协作用户的依据来看，可以分为根据用户的位置、用户之间以及用户到基站的信道状态等种类，其中根据信道状态选择是目前研究的主要方向，因为目前大多数系统并不支持获取用户的准确位置信息，并且位置信息也并不等同于信道的好坏。而根据用户的信道状态信息选择还可以分为根据瞬时信道信息和平均信道信息两种，前者适合于突发的数据传输，后者适合于连续的数据传输。

通常协作用户的选择方法主要分为分散式和集中式两种，前者只是针对单个用户的通信质量达到最优，而后者可以进行整个基站的统一分配，从而达到整体最优化。最常用的几种集中式协作用户选择方法分别为最大权重(MW)方法、贪婪(Greedy)方法和最差链路优先(WLF)方法。其中，WLF方法就是在小区内首先找到信道最差的用户i，计算用户i与所有其他用户进行协作的能量增益ω(i,j)，选择其中能量增益最大的用户j作为协作用户，二者相互协作，然后重复这样的操作，继续为剩下的信道最差的用户匹配一个能量增益最大的用户，直到结束。

在《改进的集中式协作用户选择方法》、《无线网络多用户协作传输关键技术研究》等相关文献中，均对协作通信方式有了较为深刻的介绍，但以往文献在并未详细讨论协作用户与基站间信道条件等内容，这导致选取协作用户的优越性受到影响。为了进一步降低计算复杂度并避免不必要的协作，本文提出了基于信道质量的LTE上行链路非互惠信道协作用户选取最优方法。该方法基于对WLF算法的改进，以小区内用户信道质量以及相应的信噪比为参数指标来确定协作用户。通过计算用户所处的信道信噪比以及能量增益来确定其是否作为协作用户，从而有效降低了计算复杂度和系统开销，提升了系统性能。

发明内容

本发明的主要目的是在源用户需要进行协作通信的角度上，考虑网络中存在多个备选协作用户的情况下，以协作用户到基站之间的端到端信道条件最优以及源用户和备选协作用户能量增益最大为目标，构建LTE上行平台协作通信环境，完成协作用户的选择。本方法解决了在网络中有多个备选协作用户的情况下，如何选择确定最优协作用户的选择问题，并通过选取合适的协作用户以提高系统容量。

本发明技术方案中的系统运行过程流程图见图1。

本发明技术方案中的不同算法对应误码率比较图见图2。

本发明技术方案中的不同算法对应系统容量比较图见图3。

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；