[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

摘要

源用户基于用户信道质量的协作用户选择方法，用于无线通信3GPP长期演进上行定向协作通信系统技术领域，其特点在于：先后计算出源用户与协作用户各自的信噪比，以及二者之间的能量增益，再取能量增益最大的用户作为备选协作用户，然后再在保证能量增益最大的条件下考察协作用户到基站之间的信噪比，进行最优协作用户匹配优化，从而选择出信道条件最优、转发效果最好的协作用户。本发明的优点在于：利用信道质量最优化的方法综合考虑了协作用户信道条件以及相应信噪比、能量增益的变化，实现了系统中源用户与协作用户的最优匹配，保证了协作用户选取的客观最优化。

主权项

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。