应用gdc的链路自适应协作通信系统的中继选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种应用⑶〔(GeneralizedDiversity Combining，通用分集合并）的链路自适应协作通信系统的中继选择方法。
【背景技术】
[0002] 研究表明，在蜂窝移动通信设备中，由于尺寸、造价以及硬件设备的局限，Mnro技 术的应用遇到了困难，协作通信日益受到人们的重视。协作通信可以为这些设备提供有效 的分集增益，并且不用放置多天线。在协作通信中，中继选择是获得更优系统性能的关键因 素。
[0003] 在现有移动通信系统中，链路自适应是主要的链路传输技术，链路自适应技术分 为快速链路自适应和慢速链路自适应两种方式。快速链路自适应跟踪瞬时信道变化，当信 道情况理想时，快速链路自适应系统具有精确度高的优势，但是由于需要频繁反馈，会增加 系统的复杂度；当信道情况不理想如移动导致的信道变化剧烈时，快速链路自适应系统精 确度会明显降低，并且会出现较高的中断概率。而慢速链路自适应能追踪大尺度衰落或小 尺度衰落的平均，不需要频繁反馈，降低了系统的复杂度，而且当信道状况不理想如移动导 致的信道变化剧烈时，慢速链路自适应相对快速链路自适应有更优的性能。需要指出的是， 当前的中继选择方法中很少考虑链路自适应的影响，特别是未对快、慢速链路自适应加以 区分，同时也很少考虑接收合并技术的影响。
[0004] 基于此，本发明希望探讨在协作通信系统中使用链路自适应和接收合并技术时的 中继选择方法，能够根据使用的不同接收合并技术，如最大比合并、选择性合并等，分别确 定快、慢速链路自适应的门限，获得具体的快、慢速链路自适应算法，并通过设计具体方法 选取中继节点。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种应用GDC的链路自适应协作通信系统的 中继选择方法，其能够同时考虑链路自适应和接收合并技术对中继选择的影响。
[0006] 为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种应用⑶C的链路自适应协作通信系统的中继选择方法，包括如下步骤：
[0008] 步骤1 :计算每条中继链路i的快速链路自适应类型传输采用4叩介QAM调制时的 ⑶C合并信噪比门限以及慢速链路自适应类型传输采用竹介QAM调制时的⑶C合并 信噪比门限.，其中P= 1，2,…，NM，Nm是调制级数的数目；
[0009] 步骤2 :根据中继链路i的信噪比丫i和中继链路i的平均信噪比E值，确定每条 中继链路i分别采用快速链路自适应类型和慢速链路自适应类型传输时的调制级数；其中 中继链路i的信噪比y$yH和y21中的较小值，中继链路i的平均信噪比y,为yH和 Y21中的较小值对应链路的经过⑶C处理后的平均信噪比，YH为源节点到中继节点i之 间链路的经过⑶C处理后的信噪比，y21为中继节点i到目的节点之间链路的经过⑶C处 理后的信噪比；
[0010] 步骤3 :对于每条中继链路i，比较快速链路自适应类型传输时的调制级数与慢速 链路自适应类型传输时的调制级数的大小，并选取较大调制级数对应的链路自适应类型为 该中继链路i确定的链路自适应类型；当快速链路自适应类型传输时的调制级数与慢速链 路自适应类型传输时的调制级数相等时，则选取具有最小条件符号差错概率的链路自适应 类型为该中继链路i确定的自适应类型；
[0011] 步骤4 :选取所有中继链路中具有最大调制级数的中继链路所对应的中继节点作 为用来进行数据转发的中继节点；当存在2个或2个以上调制级数最大的中继链路时，则比 较这些中继链路的条件符号差错概率，并选择具有最小条件符号差错概率的中继链路所对 应的中继节点进行数据转发。
[0012] 步骤1具体过程如下：
[0013] 设置快、慢速链路自适应时的条件符号差错概率门限分别为r#prs，并取
其中Mf)为中继链路i的Qam调制的I路星座尺寸，为中继链路i的QAM调制的Q路星座尺寸，M(1)为中继链路i的QAM调制级数；
[0014] 当中继链路i的QAM调制级数M(1) = 4对，令快速链路自适应类型传输时的条件 符号差错概率PeJy1) = 1\得到不同p对应的中继链路i的信噪比y^直，并将这些值作 为快速链路自适应类型传输采用4P阶QAM调制时的⑶C合并信噪比门限;
[0015] 当中继链路i的QAM调制级数M(1)= 4 "时，令慢速链路自适应类型传输时的条件 符号差错概率C.s. =G得到不同P对应的中继链路i的平均信噪比g值，并将这些值作 为慢速链路自适应类型传输采用4P阶QAM调制时的GDC合并信噪比门限f
[0016] 上述p= 1，…，⑷，Nm是调制级数的数目。
[0017] 步骤2具体过程如下：
[0018] ⑴对于快速链路自适应类型，当中继链路i的信噪比时，中继链 路i通信中断；当中继链路i的信噪比Ael/g )时，中继链路i的QAM调制级数M(1) =4P，p= 1，…，Nm-I;当中继链路i的信噪比y ,+(X))时，中继链路i的QAM调制级 数财树；
[0019] (ii)对于慢速链路自适应类型，当中继链路i的平均信噪比时，中 继链路i通信中断；当中继链路i的平均信噪比He )时，中继链路i的QAM调 制级数M(1)= 4p，p= 1，…，Nm-I;当中继链路i的平均信噪比时，中继链路i的QAM调制级数M⑴=4~
[0020] 上述Nm为调制级数的数目。
[0021] 步骤3和步骤4中，条件符号差错概率的计算方法如下：
[0022] ⑴中继链路i采用矩形调制进行快速链路自适应类型传输时的 条件符号差错概率PeJy1)为：
[0024] 其中，flp、分别为中继链路i相邻I路和Q路符号之间判决距离的一半， &(;;)为合流超几何函数，中继链路i的信噪比7^为yH和y21中的较小值，yH为源 节点到中继节点i之间链路的经过⑶C处理后的信噪比，Y21为中继节点i到目的节点之 间链路的经过⑶C处理后的信噪比；为中继链路i的QAM调制的I路星座尺寸， 为中继链路i的QAM调制的Q路星座尺寸；
[0025] (ii)中继链路i采用矩形调制进行慢速链路自适应类型传输时的 条件符号差错概率(只)为：
链路i的平均信噪比y,为yu和y2i中的较小值对应链路的经过⑶C处理后的平均信噪 比，Nw为yH和y21中的较小值对应链路的接收分支数，Lw为yH和y21中的较小值对 应链路的用于⑶c处理的接收分支数，" = 1.,.5况(;)，是Wqx;)的^^个不相等极点， 其代数重度分别为，灸= 。
[0033] 与现有技术相比，本发明具有如下特点：
[0034] (1)本发明所提中继选择方法同时考虑了链路自适应和接收合并技术对中继选择 的影响，与实际系统的应用环境一致，通过该方法能同步完成链路自适应类型和调制级数 判断以及中继选择，具有很好的应用价值；
[0035] (2)本发明考虑的GDC技术是一种通用分集合并技术，适用节点使用不同分集合 并方式的场景，当不同节点分别采用最大比合并、选择性合并等时，链路自适应判断和中继 选择结果可能不同；
[0036] (3)本发明方法既可以用于译码转发协作通信系统，也可以用于放大转发协作通 信系统，具有通用性。
【具体实施方式】
[0037] 链路自适应协作通信系统模型由1个源节点、1个目的节点和Nd= 3个中继节点构 成，链路自适应类型包括快速链路自适应类型和慢速链路自适应类型，接收端采用GDC技 术实现天线子集分集。协作传输分成两个时隙：在第一个时隙内，源节点向目的节点和所有 中继节点广播数据；在第二个时隙内，所选的中继节点向目的节点传输数据。假设源节点与 目的节点之间的信道状况很差，目的节点无法正确解调来自源节点的数据，因此忽略源节 点到目的节点之间的链路。采用瑞利衰落信道。未做特别说明的情况下，本发明中的信噪 比指的是即时信噪比。
[0038] (i)中继链路i(由源节点到中继节点i链路与中继节点i到目的节点链路构 成）采用矩形调制进行快速链路自适应类型传输时的条件符号差错概率 Pef(Y1)为：
[0040] 其中，为中继链路i的QAM调制的I路星座尺寸，Mjf为中继链路i的QAM调 制的Q路星座尺寸，分别为中继链路i相邻I路和Q路符号之间判决距离的一半， &(;;)为合流超几何函数，中继链路i的信噪比7^为yH和y21中的较小值，yH为源 节点到中继节点i之间链路的经过⑶C处理后的信噪比，Y21为中继节点i到目的节点之 间链路的经过⑶C处理后的信噪比。
[0041] (ii)中继链路i(由源节点到中继节点i链路与中继节点i到目的节点链路构 成）采用矩形调制进行慢速链路自适应类型传输时的条件符号差错概率 CS(A)为：
中继链路i的平均信噪比f为Y11和y21中的较小值对应链路的经过⑶C处理后的平均 信噪比，N(1)为yH和y21中的较小值对应链路的接收分支数，L(1)为yH和y21中的较小 值对应链路的用于⑶C处理的接收分支数，w= 是的个不相等 极点，其代数重度分别为M、是=I，- < ?,科f1。
[0049] 对于中继链路i来说，⑶C技术从Yi对应的N(1)个接收分支中选取L(1)个分支用 于最大比合并（MRC:MaximalRatioCombining)，如果Lw个分支是最强的分支，⑶C即为 混合选择最大比合并（H-S/MRD:Hybrid-Selection/MRC);当L(1) =N(1)时⑶C即为MRC，当 L(1) = 1 时GDC即为选择性合并（SC:SelectiveCombining)。
[0050] 采用矩形xM^qam调制的链路自适应技术的应用需要确定⑶C合并信噪