應用gdc的鏈路自適應協作通信系統的中繼選擇方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及移動通信技術領域，具體涉及一種應用⑶〔(GeneralizedDiversity Combining，通用分集合并）的鏈路自適應協作通信系統的中繼選擇方法。
【背景技術】
[0002] 研究表明，在蜂窩移動通信設備中，由于尺寸、造價以及硬件設備的局限，Mnro技 術的應用遇到了困難，協作通信日益受到人們的重視。協作通信可以為這些設備提供有效 的分集增益，并且不用放置多天線。在協作通信中，中繼選擇是獲得更優系統性能的關鍵因 素。
[0003] 在現有移動通信系統中，鏈路自適應是主要的鏈路傳輸技術，鏈路自適應技術分 為快速鏈路自適應和慢速鏈路自適應兩種方式。快速鏈路自適應跟蹤瞬時信道變化，當信 道情況理想時，快速鏈路自適應系統具有精確度高的優勢，但是由于需要頻繁反饋，會增加 系統的復雜度；當信道情況不理想如移動導致的信道變化劇烈時，快速鏈路自適應系統精 確度會明顯降低，并且會出現較高的中斷概率。而慢速鏈路自適應能追蹤大尺度衰落或小 尺度衰落的平均，不需要頻繁反饋，降低了系統的復雜度，而且當信道狀況不理想如移動導 致的信道變化劇烈時，慢速鏈路自適應相對快速鏈路自適應有更優的性能。需要指出的是， 當前的中繼選擇方法中很少考慮鏈路自適應的影響，特別是未對快、慢速鏈路自適應加以 區分，同時也很少考慮接收合并技術的影響。
[0004] 基于此，本發明希望探討在協作通信系統中使用鏈路自適應和接收合并技術時的 中繼選擇方法，能夠根據使用的不同接收合并技術，如最大比合并、選擇性合并等，分別確 定快、慢速鏈路自適應的門限，獲得具體的快、慢速鏈路自適應算法，并通過設計具體方法 選取中繼節點。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種應用GDC的鏈路自適應協作通信系統的 中繼選擇方法，其能夠同時考慮鏈路自適應和接收合并技術對中繼選擇的影響。
[0006] 為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：
[0007] -種應用⑶C的鏈路自適應協作通信系統的中繼選擇方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1 :計算每條中繼鏈路i的快速鏈路自適應類型傳輸采用4叩介QAM調制時的 ⑶C合并信噪比門限以及慢速鏈路自適應類型傳輸采用竹介QAM調制時的⑶C合并 信噪比門限.，其中P= 1，2,…，NM，Nm是調制級數的數目；
[0009] 步驟2 :根據中繼鏈路i的信噪比丫i和中繼鏈路i的平均信噪比E值，確定每條 中繼鏈路i分別采用快速鏈路自適應類型和慢速鏈路自適應類型傳輸時的調制級數；其中 中繼鏈路i的信噪比y$yH和y21中的較小值，中繼鏈路i的平均信噪比y,為yH和 Y21中的較小值對應鏈路的經過⑶C處理后的平均信噪比，YH為源節點到中繼節點i之 間鏈路的經過⑶C處理后的信噪比，y21為中繼節點i到目的節點之間鏈路的經過⑶C處 理后的信噪比；
[0010] 步驟3 :對于每條中繼鏈路i，比較快速鏈路自適應類型傳輸時的調制級數與慢速 鏈路自適應類型傳輸時的調制級數的大小，并選取較大調制級數對應的鏈路自適應類型為 該中繼鏈路i確定的鏈路自適應類型；當快速鏈路自適應類型傳輸時的調制級數與慢速鏈 路自適應類型傳輸時的調制級數相等時，則選取具有最小條件符號差錯概率的鏈路自適應 類型為該中繼鏈路i確定的自適應類型；
[0011] 步驟4 :選取所有中繼鏈路中具有最大調制級數的中繼鏈路所對應的中繼節點作 為用來進行數據轉發的中繼節點；當存在2個或2個以上調制級數最大的中繼鏈路時，則比 較這些中繼鏈路的條件符號差錯概率，并選擇具有最小條件符號差錯概率的中繼鏈路所對 應的中繼節點進行數據轉發。
[0012] 步驟1具體過程如下：
[0013] 設置快、慢速鏈路自適應時的條件符號差錯概率門限分別為r#prs，并取
其中Mf)為中繼鏈路i的Qam調制的I路星座尺寸，為中繼鏈路i的QAM調制的Q路星座尺寸，M(1)為中繼鏈路i的QAM調制級數；
[0014] 當中繼鏈路i的QAM調制級數M(1) = 4對，令快速鏈路自適應類型傳輸時的條件 符號差錯概率PeJy1) = 1\得到不同p對應的中繼鏈路i的信噪比y^直，并將這些值作 為快速鏈路自適應類型傳輸采用4P階QAM調制時的⑶C合并信噪比門限;
[0015] 當中繼鏈路i的QAM調制級數M(1)= 4 "時，令慢速鏈路自適應類型傳輸時的條件 符號差錯概率C.s. =G得到不同P對應的中繼鏈路i的平均信噪比g值，并將這些值作 為慢速鏈路自適應類型傳輸采用4P階QAM調制時的GDC合并信噪比門限f
[0016] 上述p= 1，…，⑷，Nm是調制級數的數目。
[0017] 步驟2具體過程如下：
[0018] ⑴對于快速鏈路自適應類型，當中繼鏈路i的信噪比時，中繼鏈 路i通信中斷；當中繼鏈路i的信噪比Ael/g )時，中繼鏈路i的QAM調制級數M(1) =4P，p= 1，…，Nm-I;當中繼鏈路i的信噪比y ,+(X))時，中繼鏈路i的QAM調制級 數財樹；
[0019] (ii)對于慢速鏈路自適應類型，當中繼鏈路i的平均信噪比時，中 繼鏈路i通信中斷；當中繼鏈路i的平均信噪比He )時，中繼鏈路i的QAM調 制級數M(1)= 4p，p= 1，…，Nm-I;當中繼鏈路i的平均信噪比時，中繼鏈路i的QAM調制級數M⑴=4~
[0020] 上述Nm為調制級數的數目。
[0021] 步驟3和步驟4中，條件符號差錯概率的計算方法如下：
[0022] ⑴中繼鏈路i采用矩形調制進行快速鏈路自適應類型傳輸時的 條件符號差錯概率PeJy1)為：
[0024] 其中，flp、分別為中繼鏈路i相鄰I路和Q路符號之間判決距離的一半， &(;;)為合流超幾何函數，中繼鏈路i的信噪比7^為yH和y21中的較小值，yH為源 節點到中繼節點i之間鏈路的經過⑶C處理后的信噪比，Y21為中繼節點i到目的節點之 間鏈路的經過⑶C處理后的信噪比；為中繼鏈路i的QAM調制的I路星座尺寸， 為中繼鏈路i的QAM調制的Q路星座尺寸；
[0025] (ii)中繼鏈路i采用矩形調制進行慢速鏈路自適應類型傳輸時的 條件符號差錯概率(只)為：
鏈路i的平均信噪比y,為yu和y2i中的較小值對應鏈路的經過⑶C處理后的平均信噪 比，Nw為yH和y21中的較小值對應鏈路的接收分支數，Lw為yH和y21中的較小值對 應鏈路的用于⑶c處理的接收分支數，" = 1.,.5況(;)，是Wqx;)的^^個不相等極點， 其代數重度分別為，灸= 。
[0033] 與現有技術相比，本發明具有如下特點：
[0034] (1)本發明所提中繼選擇方法同時考慮了鏈路自適應和接收合并技術對中繼選擇 的影響，與實際系統的應用環境一致，通過該方法能同步完成鏈路自適應類型和調制級數 判斷以及中繼選擇，具有很好的應用價值；
[0035] (2)本發明考慮的GDC技術是一種通用分集合并技術，適用節點使用不同分集合 并方式的場景，當不同節點分別采用最大比合并、選擇性合并等時，鏈路自適應判斷和中繼 選擇結果可能不同；
[0036] (3)本發明方法既可以用于譯碼轉發協作通信系統，也可以用于放大轉發協作通 信系統，具有通用性。
【具體實施方式】
[0037] 鏈路自適應協作通信系統模型由1個源節點、1個目的節點和Nd= 3個中繼節點構 成，鏈路自適應類型包括快速鏈路自適應類型和慢速鏈路自適應類型，接收端采用GDC技 術實現天線子集分集。協作傳輸分成兩個時隙：在第一個時隙內，源節點向目的節點和所有 中繼節點廣播數據；在第二個時隙內，所選的中繼節點向目的節點傳輸數據。假設源節點與 目的節點之間的信道狀況很差，目的節點無法正確解調來自源節點的數據，因此忽略源節 點到目的節點之間的鏈路。采用瑞利衰落信道。未做特別說明的情況下，本發明中的信噪 比指的是即時信噪比。
[0038] (i)中繼鏈路i(由源節點到中繼節點i鏈路與中繼節點i到目的節點鏈路構 成）采用矩形調制進行快速鏈路自適應類型傳輸時的條件符號差錯概率 Pef(Y1)為：
[0040] 其中，為中繼鏈路i的QAM調制的I路星座尺寸，Mjf為中繼鏈路i的QAM調 制的Q路星座尺寸，分別為中繼鏈路i相鄰I路和Q路符號之間判決距離的一半， &(;;)為合流超幾何函數，中繼鏈路i的信噪比7^為yH和y21中的較小值，yH為源 節點到中繼節點i之間鏈路的經過⑶C處理后的信噪比，Y21為中繼節點i到目的節點之 間鏈路的經過⑶C處理后的信噪比。
[0041] (ii)中繼鏈路i(由源節點到中繼節點i鏈路與中繼節點i到目的節點鏈路構 成）采用矩形調制進行慢速鏈路自適應類型傳輸時的條件符號差錯概率 CS(A)為：
中繼鏈路i的平均信噪比f為Y11和y21中的較小值對應鏈路的經過⑶C處理后的平均 信噪比，N(1)為yH和y21中的較小值對應鏈路的接收分支數，L(1)為yH和y21中的較小 值對應鏈路的用于⑶C處理的接收分支數，w= 是的個不相等 極點，其代數重度分別為M、是=I，- < ?,科f1。
[0049] 對于中繼鏈路i來說，⑶C技術從Yi對應的N(1)個接收分支中選取L(1)個分支用 于最大比合并（MRC:MaximalRatioCombining)，如果Lw個分支是最強的分支，⑶C即為 混合選擇最大比合并（H-S/MRD:Hybrid-Selection/MRC);當L(1) =N(1)時⑶C即為MRC，當 L(1) = 1 時GDC即為選擇性合并（SC:SelectiveCombining)。
[0050] 采用矩形xM^qam調制的鏈路自適應技術的應用需要確定⑶C合并信噪