[发明专利]在MIMO中继系统中实现天线选择的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及在多输入多输出(MIMO)中继系统中实现天线选择的方法和系统。

背景技术

中继技术通过在发节点和收节点附近部署若干个中继来提高无线链路的传输速率及传输可靠性，并且可以增加系统的覆盖范围和鲁棒性。该技术通过充分利用无线信道的广播特性，在不增加系统复杂度的情况下不仅降低了终端节点的功耗、带宽、还可以明显提高系统的频谱效率、吞吐率、以及容量。中继技术在无线传感器网络(WSN)、无线Ad Hoc网、无线Mesh网、以及蜂窝网等系统中有着广泛的应用前景，并将成为下一代无线通信系统融合多种异构网络的关键技术。在中继系统中，比较常见的中继协议有放大转发(AF)协议和译码转发(DF)协议。其中，AF协议的中继节点不用译码，只需对接收信号进行放大转发即可。而DF协议的中继节点需要对接收信号进行译码和重新编码。为了避免错误传播，中继节点译码后需要对数据进行循环冗余校验校验(CRC)。如果校验成功，则该中继参加协作传输，否则不参加。

在多输入多输出(MIMO)系统中，当发射节点可以获取准确的信道状态信息(CSI)时，利用波束成型(BF)可以增强MIMO系统的性能。BF可以在模拟域改变每个天线阵元的辐射方向从而得到最佳的方向图，也可以在数字域对基带信号进行加权运算从而得到最优的发送信号。

在采用BF技术的MIMO中继系统当中，为了使发射节点得到最佳BF矢量，首先就是必须要求接收节点能够准确估计CSI，同时利用优化算法求得最佳的发送信号矢量。而这将极大地增加接收节点的设计复杂度；此外，由于BF技术要求发射节点利用所有的天线同时发射信号，所以要求发射节点不但具有多部天线，同时还要具有多路的射频链路，成本过于高昂。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在MIMO中继系统中实现天线选择的方法和系统，均保证发射节点只在多个天线中选择一个天线发射信号，产生明显少于传统BF技术方案的反馈信息量，降低设计复杂度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种在MIMO中继系统中实现天线选择的方法，该方法包括：

根据信噪比(SNR)分别为中继节点以及源节点选择发射天线，并将选择的发射天线分别通知相应的中继节点和源节点；

中继节点以及源节点分别使用被通知的发射天线进行信号发射。

为中继节点选择发射天线的过程包括：

目的节点测量中继节点各个或各组天线到目的节点的信道质量，选择其中最优的信道质量所对应的中继节点的天线或天线组作为中继节点选择的发射天线；

为源节点选择发射天线的过程包括：

方式一：目的节点获取源节点各个或各组天线与所选定的中继节点的天线或天线组进行协作传输的等效信道质量，选择其中最优的等效信道质量所对应的源节点的天线或天线组作为源节点选择的发射天线；或者，

方式二：目的节点测量源节点各个或各组天线到目的节点的信道质量，选择其中最优的信道质量所对应的源节点的天线或天线组作为源节点选择的发射天线；或者，

方式三：中继节点测量源节点各个或各组天线到中继节点的信道质量，选择其中最优的信道质量所对应的源节点的天线或天线组作为源节点选择的发射天线。

为中继节点选择发射天线的所述过程包括：

中继节点从第k(1≤k≤N_R)个/组发送天线向目的节点发送训练序列x＝[x₁，…，x_l，…x_L]^T；并且，利用已知的训练序列x，目的节点估计出接收

重复上述操作，直到k＝N_R；由目的节点从中选出最大的一个，并将相应的天线或天线组标识K所对应的发射天线作为中继节点选择的发射天线；

为源节点选择发射天线的所述过程中，

所述方式一包括：源节点从第i(1≤i≤N_S)个/组发送天线向中继节点和目的节点发送训练序列x＝[x₁，…，x_l，…x_L]^T；中继节点估计出信道状态信息CSI并对接收信号进行最大比合并；中继节点从第K个/组天线向目的节点发送r＝[r₁，…，r_l，…r_L]^T，目的节点对接收信号进行MMSE合并，同时估计出合并输出信号的SNRγⁱ；