[发明专利]一种预测CSI的中继选择方法和系统

摘要

本发明涉及一种预测CSI的中继选择方法和系统，其中方法包括步骤S1，计算系统模型中所有链路的预测信噪比；步骤S2，根据步骤S1的计算结果，计算被选择的中继节点；在执行步骤S1之前，还可以包括步骤S0：计算系统模型中源节点和所有中继节点的发射功率。本发明采用预测CSI进行中继选择，有效克服了过时CSI对系统性能的影响，具有科学意义和应用价值；本发明在测量信噪比基础上加上特定分布的随机数生成预测信噪比，预测精度比直接预测信噪比高，操作简单、计算量少、精度较高；本发明提出的考虑功率资源公平分配的功率分配方法，并用于中继选择方法中，为解决协作通信中的公平问题提供了有益的参考。

主权项

1.一种预测CSI的中继选择方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，计算系统模型中所有链路的预测信噪比；所述系统模型包括一个源节点S、一个目的节点D和Nrelay个中继节点，其中Nrelay≥1，记第i个中继节点为中继节点i，其中i＝1,2,...,Nrelay，Srelay表示中继节点集，且Srelay＝{1,2,...,Nrelay}，所述链路包括源节点S到所有中继节点之间的链路和所有中继节点到目的节点D之间的链路；源节点S到中继节点i之间的链路和中继节点i到目的节点D之间的链路构成中继链路i；a∈{1,2}，当a＝1时表示源节点S到中继节点i之间的链路，当a＝2时表示中继节点i到目的节点D之间的链路；步骤S2，根据步骤S1的计算结果，计算被选择的中继节点；在执行步骤S1之前，还包括步骤S0：计算系统模型中源节点和所有中继节点的发射功率；步骤S0中，用P₀表示源节点S的发射功率，P₁,P₂,...,分别表示N_relay个中继节点的发射功率，记发射功率集合为P，则在特定的能量限制下最小化系统中断概率以分配源节点和所有中继节点的发射功率，即得出发射功率集合所述特定的能量限制为：其中，其中P_i表示中继节点i的发射功率；为中继节点i被选择的概率；E_T为归一化的可用的总能量；为归一化的可分配给中继节点i的最小能量，为归一化的可分配给中继节点i的最大能量，为归一化的可分配给源节点S的最小能量，为归一化的可分配给源节点S的最大能量；J(P)是系统中断概率；F_i(γ_T)为中继链路i发生中断的概率，γ_T为中继链路发生中断的信噪比阈值；j∈S_relay，即j＝1,2,...,N_relay，且j≠i；为中继链路i的预测信噪比大于等于中继链路j的预测信噪比的概率；为源节点S到中继节点i之间链路的预测信噪比小于等于中继节点i到目的节点D之间链路的预测信噪比的概率，为源节点S到中继节点j之间链路的预测信噪比小于等于中继节点j到目的节点D之间链路的预测信噪比的概率，为源节点S到中继节点j之间链路的预测信噪比小于等于源节点S到中继节点i之间链路的预测信噪比的概率；为中继节点i到目的节点D之间链路的预测信噪比小于等于源节点S到中继节点i之间链路的预测信噪比的概率，为源节点S到中继节点j之间链路的预测信噪比小于等于中继节点i到目的节点D之间链路的预测信噪比的概率；为中继节点j到目的节点D之间链路的预测信噪比小于等于源节点S到中继节点j之间链路的预测信噪比的概率，为中继节点j到目的节点D之间链路的预测信噪比小于等于源节点S到中继节点i之间链路的预测信噪比的概率；为中继节点j到目的节点D之间链路的预测信噪比小于等于中继节点i到目的节点D之间链路的预测信噪比的概率；为分配功率前源节点S到中继节点i之间链路的平均信噪比，为源节点S到中继节点i之间链路的信道系数的方差，为中继节点i处源节点S的噪声方差，为分配功率前中继节点i到目的节点D之间链路的平均信噪比，为中继节点i到目的节点D之间链路的信道系数的方差，为目的节点D处中继节点i的噪声方差；为分配功率前源节点S到中继节点i之间链路的测量信噪比，为分配功率前中继节点i到目的节点D之间链路的测量信噪比；为分配功率前源节点S到中继节点j之间链路的平均信噪比，为源节点S到中继节点j之间链路的信道系数的方差，为中继节点j处源节点S的噪声方差，为分配功率前中继节点j到目的节点D之间链路的平均信噪比，P_j表示中继节点j的发射功率，为中继节点j到目的节点D之间链路的信道系数的方差，为目的节点D处中继节点j的噪声方差；为分配功率前源节点S到中继节点j之间链路的测量信噪比，为分配功率前中继节点j到目的节点D之间链路的测量信噪比；k₁，k₂，k₃，……，k₂₇，k₂₈为求和下标指示，均为大于或等于0的整数；ρ_1i为源节点S到中继节点i之间链路的预测信道系数和测量信道系数的相关系数，ρ_1j为源节点S到中继节点j之间链路的预测信道系数和测量信道系数的相关系数，ρ_2i为中继节点i到目的节点D之间链路的预测信道系数和测量信道系数的相关系数，ρ_2j为中继节点j到目的节点D之间链路的预测信道系数和测量信道系数的相关系数；γ()表示不完全伽马函数；步骤S1中，记源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点D之间链路的预测信噪比为γ_ai，则其中为源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点D之间链路的测量信噪比，Δ_ai为服从概率密度函数为的分布的随机数，其中表示源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点D之间链路的平均信噪比，ρ_ai表示源节点S到中继节点i之间链路或中继节点i到目的节点D之间链路的预测信道系数和测量信道系数的相关系数，表示自变量为的第一类零阶变形贝塞尔函数。