基于层次分析的协作通信系统中继选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线协作通信系统领域，具体设及一种基于层次分析的协作通信系统 中继选择方法。
【背景技术】
[0002] 在协作通信中，只具有单根天线的节点与其它节点共享彼此的天线，共同向目的 节点发送数据。协作通信的工作过程一般包括两个主要的阶段；广播阶段和协作阶段。在广 播阶段，源节点将要发送的数据进行广播，周围的中继节点可W收到源节点发送的数据； 在协作阶段，中继节点可W协助源节点将数据发送给目的节点。协作通信的一种典型应用 称之为虚拟MIMO ;具备单根天线的节点通过与其它节点共享天线，组成虚拟天线阵列，并 W虚拟天线阵列为单位共同进行数据的收发，可W获取接近于MIMO的性能增益。协作方式 包括放大转发（Amplify and化'讯3'(1，4尸），解码转发值ecode and化'讯3'(1，0尸），和编码协 作（Coded Cooperation, CC)，在目标节点采用最大比合并（MRC)或选择合并方法。
[0003] 中继选择，即从多个中继节点中选择一个或多个作为协作伙伴。协作系统的性能 与所选中继有很大关系。现有的中继选择方法有目前关于节点选择策略包括；基于协作增 益的单节点选择策略，基于瞬时信道状态的分布式选择策略，基于能量考虑的协作节点选 择策略，基于信道统计特性的中继节点选择算法，基于机会中继的最佳中继节点选择算法 等。该些中继选择方法往往只用一种参数做中继选择。
【发明内容】
[0004] 为解决只用一种信道参数来做中继选择的不足，本发明提供一种新的中继选择方 法。该方法用信号信噪比、信噪比均值、信噪比均方差作为参数，让系统能更综合地选择出 合适传输的中继，该方法也可W扩展到多天线协作系统中的中继选择。
[0005] 下面阐述本发明的技术方案。
[0006] 一种基于层次分析的协作通信系统中继选择方法，包括如下步骤：
[0007] (1)通过信道估计方式连续估计出t个源节点到各中继节点、各中继节点到目的 节点的信噪比，分别用
【主权项】
1. 一种基于层次分析的协作通信系统中继选择方法，所述方法包括如下步骤： (1) 通过信道估计方式连续估计出t个源节点到各中继节点、各中继节点到目的节点
正整数，是源节点到中继节点Rk之间链路在t时刻的即时信噪比；心^是中继节点Rk到目的节点之间链路的t时刻的即时信噪比，其中k= 1，2,…，N; (2) 计算源节点到各中继节点在t时刻的即时信噪比：，，???，/%,，； 计算源节点到各中继节点在t时刻的信噪比均值：/??, 计算源节点到各中继节点在t时刻的信噪比均方差： 计算各中继节点到目的节点在t时刻的即时信噪比：; 计算各中继节点到目的节点在t时刻的信噪比均值： 计算各中继节点到目的节点在t时刻的信噪比均方差：，… 其中N为中继节点的数目； (3) 构造对比矩阵： I. 对于源-中继链路：信噪比、信噪比均值和信噪比均方差之间的对比矩阵为
II. 对于源-中继链路：从信噪比/sa,/ssv,z的最小值到最大值依次等分为5区 间，属于同一区间的信噪比编为一组，编号分别为：1、2、3、4、5 ;信噪比之间的对比矩阵为
其中，的计算公式为
III.对于源-中继链路：从信噪比均值，…，/??,;的最小值到最大值依次等 分为5区间，属于同一区间的信噪比均值编为一组，组号分别为：1、2、3、4、5 ;信噪比均值之 间的对比矩阵为
arg)表示信噪比均值所在组的组号； IV. 对于源-中继链路：从信噪比均方差''，cjSiW的最小值到最大值依次等 分为5区间，属于同一区间的信噪比均方差编为一组，分别编号为：5、4、3、2、1 ;求出信噪比 均方差之间的对比矩阵
arggrow/^CT^.」表示信噪比均方差所在的组的组号； V. 对于中继-目的链路：信噪比、信噪比均值和信噪比均方差之间的对比矩阵为
VI. 对于中继-目的链路：信噪比_，AV~的最小值到最大值依次等分为5 区间，属于同一区间的信噪比编为一组，编号分别为：1、2、3、4、5 ;求出信噪比之间的对比 矩阵
VII.对于中继-目的链路：信噪比均值仏必的最小值到最大值依次等 分为5区间，属于同一区间的信噪比均值编为一组，编号分别为：1、2、3、4、5 ;求出信噪比均 值之间的对比矩阵
VIII.对于中继-目的链路；信噪比均方差，，…，0>vru的最小值到最大值依 次等分为5区间，属于同一区间的信噪比均方差编为一组，编号分别为：5、4、3、2、1 ;求出信 噪比均方差之间的对比矩阵
(4)计算权向量和最大特征根近似值：
其中：Nu为对比矩阵Mu的维数； u分别为字符串〃Z,SR", "Z,RD", "A1,SR", 〃A2,SR", "A3,SR", "A1,RD", 〃A2,RD", "A3, RD〃 ； w2"…乂"1，Wu是对比矩阵Mu的权向量；Au为对比矩阵Mu的最大特 征根近似值；XiPXcu.分别是对比矩阵Mu的第i行第j列的值和第c行j列的值； 得到对比矩阵]%31〇]/[2，1^、]^/14557?、]/14，肋、]\1冬57?、]\1為，紅(、]/1為，57?、]\1^奶的权向量 分别为WZSR、WZED、狀、狀、即、瓜；最大特征根近似值分别 为XZ，SR、XZ，RD、又為況、又心姐、又儿"'邪、又A:Ji0、又、又 (5)权向量检验： I. 计算对比矩阵的一致性指标CI，用CK表示，计算公式为
其中，得到对比矩阵Mz，SR、Mz，RD、滅、奶、M為況、虹^M為別、仙的 一致性指标分别为c^zsr' <1>2，仙、紐、#4,奶、、《屯奶、; II. 计算对比矩阵的一致性比率CR,用IDu表示，计算公式为
对比矩阵MZ，SR、]\12，即、M為別、M4t，虹)、M為況、M^，肋、M為，w、]\1為,奶的一致性比率分别为$Z，SR、$Z，ED、^冬紐、~，奶、~，紐、~，虹紐、~，仙?'当$Z，SR、^Z，RD、 ~况、~，虹》、！^，您^為,奶、V為況、％為,孤都小于0.1时，艮P说明对比矩阵Mz，sR、Mz，rd、 M.j^、M_，奶、M為况、M也如、Mj4^狀、M為，奶都符合一致性要求； 否则，分别对$2，、$Z，RD、紐、即、^2坪、％為，奶、仏3況、F為，奶中大于〇.1 的一致性比率的对比矩阵作以下操作； ①.计算出矫正后的对比矩阵，其中a为一个介于〇到1的值，Xij、x' u分别为矫正 前的对比矩阵和矫正后的对比矩阵的第i行第j列的值，计算公式为
Wi、Wj分别为矫正前的对比矩阵的权向量的第i个值和第j个值；
后的对比矩阵M'u的维数，…是矫正后的对比矩阵M'u的权向量。 M'u是矫正后的对比矩阵，X'px'd分别是矫正后的对比矩阵M'u的第i行第j列的值和 第c行j列的值； (6) 计算总排序Wsk和Wkd:
> 存在矫正的情形下，如果上式中的某个权向量Wu对应的对比矩阵Mu进行了矫正，则用 矫正后的对比矩阵M'u的权向量W' u替换该权向量进行计算 (7) 用下述公式求出用来传输的中继：
其中'^^13)，15分别为^、'^的第1^行的元素，1^=1，2，~，1即使用第2个中继进行 数据中继。
【专利摘要】本发明公开了一种基于层次分析的协作通信系统中继选择方法，该方法利用信号信噪比、信噪比均值、信噪比均方差作为参数，让系统能更综合地选择出合适传输的中继，弥补了只用一种信道参数来做中继选择的不足，该方法也可以扩展到多天线协作系统中的中继选择。
【IPC分类】H04W40-22
【公开号】CN104717713
【申请号】CN201510151488
【发明人】陆显松, 廖丽丽, 肖琨
【申请人】广西师范大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年4月1日