[发明专利]移动通信系统中基于信道预测和公平性原则的中继节点选取方法

说明书

技术领域

    本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种移动通信系统中基于信道预测和公平性原则的中继节点选取方法。

背景技术

中继/协同通信是一种提供高质量无线通信服务的有效技术，中继/协同机制构成的网络能显著增加无线网络的系统容量，提高无线网络的分集增益，增强数据传输的可靠性，提供更广和低成本的覆盖。中继/协同移动通信系统由源节点、中继节点和目的节点构成，源节点发射数据信号到一个或多个中继节点，中继节点对接收的信号进行处理，然后重发经过处理的信号到下一个节点；下一个节点可以是目的节点（在双跳中继系统中），也可以是另一个中继节点（在多跳中继系统中）。

    中继节点的选取是中继/协同通信中的关键技术。双跳协同网络中的最优中继选择（BRS，Best Relay Selection）技术受到了广泛的关注。在BRS技术中，拥有最大端到端信噪比（SNR，Signal to Noise Ratio）的单个中继节点被选择用来进行信号的中继传输，该技术能取得全分集和维持较高的吞吐率。Max-max中继选择（MMRS，Max-Max Relay Selection）技术在中继节点中引入缓存器，当中继节点能够对分组数据进行缓存时，就能分别选择最优的源节点到中继节点信道和中继节点到目的节点信道对信号进行接收和发射，此时选择用来接收的中继节点和选择用来发射的中继节点可能不是同一个节点。BRS和MMRS技术也可以结合起来应用，当选择用来接收的中继节点的缓存器已满或者选择用来发射的中继节点的缓存器为空时，应用BRS技术，否则应用MMRS技术。多中继协同传输中，最初的策略是所有中继节点同时参与通信，这要求所有的终端要获得载波同步，复杂度的增加使得当网络规模增长时该策略是不可行的。机会中继策略克服了这一问题，该策略的基本思想是选择一个中继节点子集协助信息的传输，而其它的中继节点保持静默。由于仅仅小部分中继处于激活状态，同步要求自然会显著降低。机会中继选择技术为了在中继传输之前确定最佳的中继节点，需要获得中继节点到目的节点之间信道的即时情况。

    中继节点选取技术仍存在一些问题，例如在中继节点选取中使用过时信道状态信息对系统性能将产生严重的影响，这是由于在实际系统中，信道估计与被选中继节点处实际的数据发射之间会存在时延，其结果是，中继选取技术中使用的即时信道状态信息与数据发射时刻的即时信道状态信息是不同的，也就是信道状态信息已经过时了，这将导致错误的中继选择，因此可能严重损害系统性能。另一个重要的问题是中继利用的公平性原则，在中继/协同通信中，根据现有的中继节点选取技术，如果中继节点与源节点、目的节点之间的无线信道条件良好，由于能获得高质量的通信该中继节点可能被频繁用来中继，这样在移动中继传输中将导致移动设备的电池电量消耗过快，导致差的用户体验，而良好的用户体验是移动通信服务的主要宗旨，也是移动运营商最关心的问题。

发明内容：

    本发明的目的在于消除移动通信系统中过时信道状态信息给系统带来的不利影响以及中继利用的非公平性给系统运营带来的差用户体验问题，提出用信道预测技术应对过时信道状态信息带来的不利影响，同时在中继节点选取中考虑固定中继节点的节点负荷以及移动中继节点的电池电量消耗情况，从而获得了一种基于信道预测和公平性原则的中继节点选取方法。该方法具有良好的性能和实际应用价值。

    本发明定义两种候选中继节点，即候选固定中继节点和候选移动中继节点。候选固定中继节点指在固定中继/协同传输模式下与目的节点之间链路的信噪比大于或等于门限                                               的具有中继功能的固定节点；候选移动中继节点指在移动中继/协同传输模式下源节点与目的节点之间全链路（由源节点与中继节点之间的链路和中继节点与目的节点之间的链路组成）的信噪比大于或等于门限的具有中继功能的移动节点。候选中继节点构成的集合为候选中继节点集合，在固定中继/协同传输中表示候选固定中继节点集合，在移动中继/协同传输中表示候选移动中继节点集合。中继节点集合指为目的节点提供中继服务的中继节点的集合，在固定中继/协同传输中表示固定中继节点集合，在移动中继/协同传输中表示移动中继节点集合。

本发明是通过下述技术方案实现的。

一种移动通信系统中基于信道预测和公平性原则的中继节点选取方法，包括如下步骤：

（1）系统判断需要采用中继/协同传输方式传送业务；