[发明专利]基于CSI预测的多用户中继选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线协作通信领域，具体涉及一种基于CSI预测的多用户中继选择方法。

背景技术

已有的多用户中继选择和功率分配方法一般都建立在过时的信道状态信息(CSI，Channel Status Information)基础上，与中继转发时的CSI可能存在显著的差异。现有的多用户中继选择方法比如最大化网络的最小速率之和、用户的可达率之和、用户的接收信噪比之和等大都是基于信噪比研究，而忽略了多用户间的信道干扰，干扰的存在是多用户网络中一个不可小觑的问题。此外，对信噪比或信干噪比的预测有助于系统克服过时CSI的影响，但是现有中继选择方法中只有基于预测信噪比的中继选择方法，基于预测信干噪比的中继选择方法未见报道。

发明内容

本发明提供一种基于CSI预测的多用户中继选择方法，与已有的CSI预测方法比较，本发明具有以下特点：(1)区别于一般中继选择方法，本发明方法采用预测CSI进行中继选择，有效克服了过时CSI对系统性能的影响。(2)本发明考虑了多用户之间的干扰因素，将信干噪比引入多用户中继选择和功率分配，更贴近实际，更能保障系统性能。(3)本发明通过在测量信干噪比基础上添加特定分布的随机数获得预测信干噪比，预测精度比直接预测信干噪比高、性能好且实现简单。(4)本发明提供了一种考虑多用户功率资源公平分配的功率分配方法，并用于多用户中继选择方法中，为解决协作通信中多用户的公平问题提供了有益的帮助。

下面阐述本发明的技术方案。

方案一：

一种基于CSI预测的多用户中继选择方法，所述方法包括：

(1)计算用户u到中继节点i之间链路的预测信干噪比

(2)按照用户业务对QoS(服务质量，Quality of Service)要求的高低次序分别为用户u选择中继节点，比较用户u到各中继节点之间链路的预测信干噪比大小，选取具有最大预测信干噪比的中继节点为用户u进行转发信息；

其中：u是用户序号，u∈S_user；i是中继节点序号，i∈S_relay；是用户u到中继节点i之间链路的测量信干噪比，Δ^ui为服从概率密度函数为的分布的随机数；

其中，

上述式中：

exp(·)表示指数函数，max{·}表示取最大值；

h_ui为用户u到第i个中继节点之间链路的预测信道系数；

为用户u到第i个中继节点之间链路的测量信道系数；

ρ_ui为h_ui和的相关系数；

P_u为用户u的发射功率；

为的方差；

为第i个中继节点处用户u的噪声的方差；

N_ui为第i个中继节点处用户u的干扰信号个数；n＝1,2,...,N_ui，表示第n个干扰信号；

为第i个中继节点处用户u的第n个干扰信号的预测信道系数；

为第i个中继节点处用户u的第n个干扰信号的测量信道系数；

为和的相关系数；

为第i个中继节点处用户u的第n个干扰信号的发射功率；

为的方差；

m(m＝1,2,...,N_ui)是下标。

方案二：

一种基于CSI预测的多用户中继选择方法，所述方法包括：

(1)在特定的能量限制下最小化所有用户的通信中断概率均值之和以分配各用户的发射功率，即：得出用户的发射功率集合P，所述特定的能量限制为：

其中：

其中，

上述式中：

u是用户序号，u∈S_user；i是中继节点序号，i∈S_relay；

P_u表示用户u的发射功率，分别为u＝1,2,...,N_user时的P_u；

J_u(P_u)是用户u的通信中断概率均值；

为中继节点i被用户u选择的概率；