[发明专利]协作MIMO系统的协作伙伴选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信领域。

背景技术

研究表明，协作分集系统的性能主要取决于协作的方式以及各个节点间链路的信道质量。因此，对于存在多个候选协作伙伴的无线网络，如何选取合适的协作伙伴使系统的性能达到最优具有非常重要的意义，这也成为目前协作分集技术的研究热点之一。

根据选择的依据不同，协作伙伴选择方法主要包括三类：基于位置信息的选择方法、基于平均信道状态信息的选择方法以及基于瞬时信道状态信息的选择方法。基于位置信息的选择方法需要知道各个节点间的距离；基于平均信道状态信息的选择方法比较适用于连续的数据传输，或者快衰落信道的情况，以及系统无法获得准确的瞬时信道状态信息的情况；基于瞬时信道状态信息的选择方法比较适用于突发的数据传输，或者慢衰落信道的情况。

根据选择的决定权不同，协作伙伴选择方法可以分为集中式选择方法和分布式选择方法两大类。集中式选择方法适用于有中心的网络，如蜂窝网络，中心节点(基站)具有所有用户的位置信息或者所有用户之间以及用户与基站间的信噪比信息，为每一个需要协作的用户选择一个或多个协作伙伴，按照一定的优化目标，使网络的整体性能达到最优。比较有代表性的集中式伙伴选择算法包括最大权重匹配算法、贪婪匹配算法、最差链路优先匹配算法等。分布式选择方法适用于无中心的网络，如无线自组网、无线传感器网，各个节点独立地进行协作伙伴的选择。

在伙伴选择的经典算法中，最大权重匹配算法和Greedy匹配算法都需要在一定范围内进行穷举，计算复杂度都很高，而在实际系统中需要实时快速的完成用户的分组，因此提出了最差链路优先算法(WLF)，该算法能量增益损失较小而且可以降低计算复杂度，为本次重点研究的伙伴选择方案。

传统的WLF算法将传输的距离损耗作为信噪比大小的主要因素，即视距离基站近的用户信道条件优于距离基站远的用户信道条件，这就需要基站掌握小区内所有用户的位置信息。

发明内容

本发明解决现有采用WLF算法的伙伴选择方法的能量增益损失大的问题，从而提供一种协作MIMO系统的协作伙伴选择方法。

协作MIMO系统的协作伙伴选择方法，它由以下步骤实现：

步骤一、判断协作MIMO系统中小区用户数是否大于2，如果判断结果为是，则执行步骤二；如果判断结果为否，则执行步骤五；

步骤二、基站逐一判断协作MIMO系统中每个小区用户到基站的信道状态，并从中选取信道状态最差的小区用户i；并判断该信道状态最差的小区用户i与基站间链路的信噪比γ_i是否大于预设一号门限γ_th1，如果判断结果为是，则执行步骤五；如果判断结果为否，则执行步骤三；

步骤三、在协作MIMO系统中选择与用户i之间信道状态最好的用户j，并判断用户i与用户j之间链路的信噪比是否大于预设二号门限γ_th2，如果判断结果为是，则执行步骤四；如果判断结果为否，将用户i从用户列表中删除，并返回执行步骤一；

步骤四、将用户j作为用户i的协作伙伴，将用户i和用户j从用户列表中删除，并返回执行步骤一；

步骤五、完成协作MIMO系统的协作伙伴选择。

协作MIMO系统的协作伙伴选择过程中，每段链路的信噪比根据公式：

γ=E||H||F22N0]]>

获得；

其中：E为终端发射1比特信息所需的能量，N₀为高斯白噪声的单边功率谱密度，H为对应链路的信道矩阵，为Frobenius平方范数，即：