CN101931438B - 一种协作节点选择方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种协作节点选择方法及装置，用以选择到更加合理的协作节点，该方法包括：获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、第一节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述第一节点的信道增益以及目的节点到所述第一节点的信道增益，所述第一节点是一个潜在协作节点；根据获得的信息确定所述第一节点在AF模式下的SNR、或者DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；若所述第一节点对应的SNR或SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，则确定所述第一节点为本次通信的协作节点。采用本发明提供的技术方案能够较好满足多用户多业务并行传输下的协作节点的有效选择，减小协作节点因自身资源不足而不能有效协作传输的情况。

Description

一种协作节点选择方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种协作节点选择方法、装置、中继站以及基站。

背景技术

为了适应未来无线通信系统高数据率，高实时性和低误码率的基本要求，一些新的技术被引入到无线通信系统中，协作通信就是其中之一。

协作通信，作为一种有效抵抗无线信道衰落和不稳定性的手段，近年来在学术界和工业界展开了广泛的研究。其带来的性能增益主要体现在由协作节点提供的空间分集增益，从而提高源宿节点通信的可靠性。从系统容量的角度看，源节点和目的节点之间通信可靠性的提升，使得通信能在一定的误码率要求下采用更高的速率进行传输，从而提高系统的整体容量。

协作通信有多种形式，其中最常用的一种形式为在源节点周围的潜在协作节点中选择一个作为协作节点对数据进行中继传输。目的节点会接收到来自源节点和来自协作节点的两路信号，而目的节点可通过对两路信号的MRC等方式进行合并，有效解码源节点的信息。由于源节点的发送信号和协作节点的发送信号有着各自独立的衰落，目的节点以一定的准则合并该两路信号，从而获得空间分集增益。

在有基础设施的中继网络中，可能有多个潜在协作节点存在，因此，如何选择一个合适的协作节点来协作源节点进行传输，是一个需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种协作节点选择方法及装置，用以结合潜在协作节点本身的可用资源进行协作节点选择，从而能够在有多个潜在协作节点的情况下，选择一个合适的潜在协作节点进行通信。

本发明实施例提供了一种协作节点选择方法，包括：

获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、第一节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述第一节点的信道增益以及目的节点到所述第一节点的信道增益，所述第一节点是一个潜在协作节点；

根据获得的信息确定所述第一节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者解码转发DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的信噪比SNR；

若所述第一节点对应的SNR或SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，则确定所述第一节点为本次通信的协作节点；

根据获得的信息确定所述第一节点在AF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)};$

根据获得的信息分别确定所述第一节点在DF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\};$

其中，为所述源节点的发送功率，

为所述源节点到所述目的节点的信道增益，N₀为信道的噪声功率，

为所述源节点到所述第一节点的信道增益，

为所述第一节点的可用功率，

为目的节点到所述第一节点的信道增益。

本发明实施例还提供了一种协作节点选择装置，包括：

第一信息获得模块，用于获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、第一节点的可用功率、源节点到所述第一节点的信道增益以及目的节点到所述第一节点的信道增益，所述第一节点是一个潜在协作节点；

第一信噪比SNR确定模块，用于根据所述第一信息获得模块获得的信息确定所述第一节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者解码转发DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

第一处理模块，用于若所述第一节点对应的SNR或SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，则确定所述第一节点为本次通信的协作节点；

根据获得的信息确定所述第一节点在AF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)};$

根据获得的信息分别确定所述第一节点在DF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\};$

其中，

为所述源节点的发送功率，

为所述源节点到所述目的节点的信道增益，N₀为信道的噪声功率，

为所述源节点到所述第一节点的信道增益，

为所述第一节点的可用功率，

为目的节点到所述第一节点的信道增益。

本发明实施例还提供了一种中继站，包括上述协作节点选择装置。

本发明实施例还提供了一种协作节点选择方法，包括：

获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、各个潜在协作节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述各个潜在协作节点的信道增益以及目的节点到所述各个潜在协作节点的信道增益；

根据获得的信息确定所述各个潜在协作节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者解码转发DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

确定所述SNR中的最大值对应的潜在协作节点为本次通信的协作节点；

根据获得的信息确定所述各个潜在节点在AF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)};$

根据获得的信息分别确定所述各个潜在节点在DF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\};$

其中，

为所述源节点的发送功率，

为所述源节点到所述目的节点的信道增益，N₀为信道的噪声功率，

为所述源节点到所述各个潜在节点的信道增益，

为所述各个潜在节点的可用功率，

为目的节点到所述各个潜在节点的信道增益。

本发明实施例还提供了一种协作节点选择装置，包括：

第二信息获得模块，用于获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、各个潜在协作节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述各个潜在协作节点的信道增益以及目的节点到所述各个潜在协作节点的信道增益；

第二信噪比SNR确定模块，用于根据所述第二信息获得模块获得的信息确定所述各个潜在协作节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者解码转发DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

第二处理模块，用于确定所述SNR中的最大值对应的潜在协作节点为本次通信的协作节点；

根据获得的信息确定所述各个潜在节点在AF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)};$

根据获得的信息分别确定所述各个潜在节点在DF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\};$

其中，为所述源节点的发送功率，为所述源节点到所述目的节点的信道增益，N₀为信道的噪声功率，

为所述源节点到所述各个潜在节点的信道增益，为所述各个潜在节点的可用功率，

为目的节点到所述各个潜在节点的信道增益。

本发明实施例还提供了一种基站，包括上述协作节点选择装置。

由于本发明实施例在进行协作节点选择时，结合潜在协作节点本身的可用资源进行协作节点选择，考虑了潜在协作节点的可用功率，因此采用本发明实施例提供的技术方案能够在有多个潜在协作节点的情况下，选择一个合适的潜在协作节点进行通信，较好满足多用户多业务并行传输下的协作节点的有效选择，减小协作节点因自身资源不足而不能有效协作传输的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的一个通信系统的系统模型示意图；

图2为本发明实施例中的采用分布式的协作节点选择方法的流程图；

图3为本发明实施例中的采用集中式的协作节点选择方法的流程图；

图4为实施例一中的第一节点的操作流程图；

图5为实施例二中的第一节点的操作流程图；

图6为实施例三中的第一节点的操作流程图；

图7为实施例四中的协作节点选择装置的框图；

图8为实施例五中的协作节点选择方法的流程图；

图9为实施例六中的协作节点选择装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明实施例中的一个通信系统的系统模型。该系统中有M个移动终端S₁至S_M，有N个中继站（Relay Station，RS）RS₁至RS_N作为潜在协作节点，一个共同的目的节点D。图1中的实线示出了S₃广播其数据，D以及RS₁、RS₂…RS_N接收该数据的情况，虚线示出了RS₂作为协作节点转发其接收到的数据的情况。

在本发明实施例中，可以采用分布式的协作节点选择方案，也可以采用集中式的协作节点选择方案。

其中，本发明实施例中的采用分布式的协作节点选择方法如图2所示，第一节点的操作包括以下步骤：

步骤S101，获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、第一节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到第一节点的信道增益以及目的节点到第一节点的信道增益；

该第一节点是一个潜在协作节点。

步骤S102，根据获得的信息确定第一节点在AF（Amplify-and-Forward，放大转发）模式下的SNR（Signal-to-noise ratio，信噪比）、或者DF（Decode-and-Forward，解码转发）模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

步骤S103，若第一节点对应的SNR或SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，则确定第一节点为本次通信的协作节点。

步骤S102中包括了三种情况，分别为根据获得的信息确定第一节点在AF模式下的SNR、根据获得的信息确定第一节点在DF模式下的SNR、根据获得的信息确定第一节点在AF模式和DF模式下的SNR。在只支持AF模式的系统中，相应地只能够采用上述三种情况中的一种，即根据获得的信息确定第一节点在AF模式下的SNR；在只支持DF模式的系统中，相应地只能够采用上述三种情况中的一种，即根据获得的信息确定第一节点在DF模式下的SNR；在既支持AF模式又支持DF模式的通信系统中，可以采用上述三种情况中的任意一种。在本发明实施例中，以既支持AF模式又支持DF模式的通信系统进行说明，可以只根据AF模式下的SNR来确定本次通信的协作节点，也可以只根据DF模式下的SNR来确定本次通信的协作节点，还可以根据AF模式和DF模式下的SNR中的较大者来确定本次通信的协作节点。

由于协作节点选择是协作通信系统中的一个关键问题。协作节点与源节点以及目的节点之间的信道质量很大程度上影响系统的性能。现有的协作模式主要有AF模式和DF模式两种。在AF模式中，协作节点在第二阶段直接放大发送其在第一阶段所接收的信息；在DF模式中，协作节点对其第一阶段接收的信息进行解调解码和重新编码并在第二阶段进行发送。对于DF模式，协作节点与源节点之间距离比较近时的性能较好，而对于AF模式，则协作节点与目的节点之间距离近时性能较好。因此，在既支持AF模式又支持DF模式的通信系统中，采用根据AF模式和DF模式下的SNR中的较大者来确定本次通信的协作节点和转发模式，由于可以同时考虑AF模式和DF模式的性能，因此能够选定较佳的协作节点和转发模式。而在只支持AF转发模式或者DF转发模式的系统中，由于本发明实施例在进行协作节点选择时，结合潜在协作节点本身的可用资源进行协作节点选择，考虑了潜在协作节点的可用功率，因此采用本发明实施例提供的技术方案能够在有多个潜在协作节点的情况下，选择一个合适的潜在协作节点进行通信，较好满足多用户多业务并行传输下的协作节点的有效选择，减小协作节点因自身资源不足而不能有效协作传输的情况。

本发明实施例中的采用集中式的协作节点选择方法如图3所示，包括以下步骤：

步骤S201，获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、各个潜在协作节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述各个潜在协作节点的信道增益以及目的节点到所述各个潜在协作节点的信道增益；

步骤S202，根据获得的信息确定所述各个潜在协作节点在放大转发AF模式下的SNR、或者DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

步骤S203，确定所述SNR中的最大值对应的潜在协作节点为本次通信的协作节点。

可以看出，由于本发明实施例在进行协作节点选择时，潜在协作节点考虑了自身的可用功率，因此采用本发明实施例提供的技术方案能够较好满足多用户多业务并行传输下的协作节点的有效选择，减小协作节点因自身资源不足而不能有效协作传输的情况。

与分布式的协作节点选择方案相比，集中式的协作节点选择方案可以降低各RS的处理复杂度，分布式的协作节点选择方案复杂度较低，且信令开销较小。在实际应用中，可以根据具体需要进行选择。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

实施例一

在本实施例中，采用分布式的协作节点选择方法，应用在如图1所示的通信系统中，在本实施例中，该通信系统仅支持AF模式的中继传输。

在本实施例中，第一节点的操作流程如图4所示，且各个潜在协作节点分别进行相应的操作以确定自身是否本次通信的协作。如图4所示，第一节点的操作流程包括以下步骤：

步骤S301，接收源节点S_i广播的RTS（Request-To-Send，请求发送）消息，从该消息中获得其携带的源节点的数据发送功率

S_i即第i个移动终端，在其发起一次通信过程时，该S_i即源节点。

源节点S_i在开始一次数据传输时，会向目的节点D广播RTS消息，该消息中携带了源节点的数据发送功率

各个潜在协作节点也能够接收到该广播的RTS消息。

步骤S302，根据接收的RTS消息计算出源节点Si到第一节点的信道增益

步骤S303，接收目的节点D广播的CTS（Clear-To-Send，允许发送）消息，从该消息中获得其携带的源节点S_i到目的节点D的信道增益

目的节点D在接收到源节点S_i广播的RTS消息后，会返回CTS消息，该消息中携带了源节点S_i到目的节点D的信道增益

各个潜在协作节点也能够接收到该广播的CTS消息。

步骤S304，根据接收的CTS消息计算出目的节点D到第一节点的信道增益

步骤S305，根据上述获得的信息以及信道的噪声功率计算第一节点在AF模式下的SNR；

在具体实现时，步骤S302不一定在步骤S303和步骤S304之前进行，只要在步骤S305进行计算之前执行步骤S302获得

即可。

假设源节点S_i的发送功率为

第一节点RS_j的总功率为

表示第一节点当前已使用的功率；

表示第一节点当前的可用功率。本发明实施例中，由于一个RS同时支持多个业务流的转发，其功率资源会被其服务的移动终端所共享，因此第一节点最大能被源节点S_i占用的功率为：

${P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_j}=P_{{\mathrm{RS}}_j}-{\mathrm{\ΔP}}_{{\mathrm{RS}}_j}---\left(1\right)$

定义 ${\mathrm{\γ}}_0=P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0,$ ${\mathrm{\γ}}_1=P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0,$ ${\mathrm{\γ}}_2={P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_j}\·G_{{\mathrm{RS}}_{j}D}/N_0,$ 其中

是S_i到BS的信道增益，

是S_i到RS_j的信道增益，

是RS_j到D的信道增益，N₀为信道的噪声功率，其中N₀可以是一个设定值。

第一节点在AF模式下E2E（End to End，端到端）的SNR如公式（2）所示：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}={\mathrm{\γ}}_0+\frac{{\mathrm{\γ}}_1{\mathrm{\γ}}_2}{1+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_2}----\left(2\right)$

将上述定义的γ₀、γ₁、γ₂带入公式（2），可以得到：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}---\left(3\right)$

步骤S306，根据第一节点对应的SNR，即γ_AF设定一段时长，该时长与SNR的值成反比；

具体可设置一个定时器来实现该段设定时长，此时，该时长与SNR的值成反比可以体现为SNR的值越大，定时器越快超时。

步骤S307，第一节点在该段时长内是否接收到其他潜在协作节点的超时通知，若是，直接结束，否则，进行步骤S308；

在本步骤中，若第一节点在该段时长内接收到其他潜在协作节点的超时通知，则说明其他潜在协作节点根据其对应的SNR来设定的时长比第一节点根据其对应的SNR来设定的时长短，即说明其他潜在协作节点根据其对应的SNR的值比第一节点根据其对应的SNR的值大，该SNR最大值对应的潜在协作节点对应的E2E互信息量最大，应该选择该SNR最大值对应的潜在协作节点作为本次通信的协作节点，那么，第一节点并未被选中，直接结束。

若该段设定时长是由定时器来实现的，那么，在本步骤中，若第一节点在该段时长内接收到其他潜在协作节点的超时通知，则将其对应的定时器设定时长为无穷，则其对应的定时器永远不会超时，则第一节点在本次通信过程中，就不会因为定时器触发而进行后续操作。

步骤S308，在该时长后确定第一节点为本次通信的协作节点，且通知其他潜在协作节点第一节点的设定时长超时。

在确定第一节点为本次通信的协作节点后，采用AF模式进行中继传输。

若第一节点在该段时长内未接收到其他潜在协作节点的超时通知，则可以确定第一节点对应的SNR为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，可以在该时长后通知其他潜在协作节点第一节点的设定时长超时。其他潜在协作节点在接收到第一节点的超时通知后，确定自身的SNR不是全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值。

可以看出，由于在本实施例中，在计算SNR时考虑了潜在协作节点的可用功率，将潜在协作节点的可用功率与源节点与协作节点、源节点与目的节点以及协作节点与目的节点的信道质量结合起来，这样就避免了选择某个虽然具有最优的信道质量却没有可用功率的潜在协作节点作为协作节点的情况，因此采用本实施例提供的技术方案能够较好满足多用户多业务并行传输下的协作节点的有效选择，减小协作节点因自身资源不足而不能有效协作传输的情况。

在具体实现时，在既支持AF模式又支持DF模式的通信系统中也可以应用本实施例提供的技术方案，但是在应用本实施例提供的技术方案时，该通信系统中的各潜在协作节点也只能根据AF模式下的SNR来确定协作节点。

实施例二

在本实施例中，采用分布式的协作节点选择方法，应用在如图1所示的通信系统中，在本实施例中，该通信系统仅支持DF模式的中继传输。

在本实施例中，第一节点的操作流程如图5所示，且各个潜在协作节点分别进行相应的操作以确定自身是否本次通信的协作。如图5所示，第一节点的操作流程包括以下步骤：

步骤S401，接收源节点S_i广播的RTS消息，从该消息中获得其携带的源节点的数据发送功率

S_i即第i个移动终端，在其发起一次通信过程时，该S_i即源节点。

源节点S_i在开始一次数据传输时，会向目的节点D广播RTS消息，该消息中携带了源节点的数据发送功率

各个潜在协作节点也能够接收到该广播的RTS消息。

步骤S402，根据接收的RTS消息计算出源节点Si到第一节点的信道增益

步骤S403，接收目的节点D广播的CTS消息，从该消息中获得其携带的源节点S_i到目的节点D的信道增益

目的节点D在接收到源节点S_i广播的RTS消息后，会返回CTS消息，该消息中携带了源节点S_i到目的节点D的信道增益

各个潜在协作节点也能够接收到该广播的CTS消息。

步骤S404，根据接收的CTS消息计算出目的节点D到第一节点的信道增益

步骤S405，根据上述获得的信息以及信道的噪声功率计算第一节点在DF模式下的SNR；

在具体实现时，步骤S402不一定在步骤S403和步骤S404之前进行，只要在步骤S405进行计算之前执行步骤S402获得

即可。

第一节点在DF模式下E2E（End to End，端到端）的SNR如公式（4）所示：

γ_DF=min{γ₁,γ₀+γ₂}             (4)

即，γ_DF为γ₀和γ₁+γ₂中的较小者。

定义 ${\mathrm{\γ}}_0=P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0,$ ${\mathrm{\γ}}_1=P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0,$ ${\mathrm{\γ}}_2={P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_j}\·G_{{\mathrm{RS}}_{j}D}/N_0,$ 并将γ₀、γ₁、γ₂带入公式（4），可以得到：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\}---\left(5\right)$

其中是S_i到BS的信道增益，

是S_i到RS_j的信道增益，

是RS_j到D的信道增益，N₀为信道的噪声功率，其中N₀可以是一个设定值。

步骤S406，根据第一节点对应的SNR，即γ_DF设定一段时长，该时长与SNR的值成反比；

步骤S407，第一节点在该段时长内是否接收到其他潜在协作节点的超时通知，若是，直接结束，否则，进行步骤S408；

在本步骤中，若第一节点在该段时长内接收到其他潜在协作节点的超时通知，则确定第一节点对应的SNR的值不是全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值。

步骤S408，在该时长后确定第一节点为本次通信的协作节点，且通知其他潜在协作节点第一节点的设定时长超时。

在确定第一节点为本次通信的协作节点后，采用DF模式进行中继传输。

若第一节点在该段时长内未接收到其他潜在协作节点的超时通知，则可以确定第一节点对应的SNR为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值。

可以看出，由于在本实施例中，在计算SNR时考虑了潜在协作节点的可用功率，将潜在协作节点的可用功率与源节点与协作节点、源节点与目的节点以及协作节点与目的节点的信道质量结合起来，这样就避免了选择某个虽然具有最优的信道质量却没有可用功率的潜在协作节点作为协作节点的情况，因此采用本实施例提供的技术方案能够较好满足多用户多业务并行传输下的协作节点的有效选择，减小协作节点因自身资源不足而不能有效协作传输的情况。

在具体实现时，在既支持AF模式又支持DF模式的通信系统中也可以应用本实施例提供的技术方案。

实施例三

在本实施例中，采用分布式的协作节点选择方法，应用在如图1所示的通信系统中，在本实施例中，该通信系统既支持AF模式又支持DF模式的中继传输。

在本实施例中，第一节点的操作流程如图6所示，且各个潜在协作节点分别进行相应的操作以确定自身是否本次通信的协作。如图6所示，第一节点的操作流程包括以下步骤：

步骤S501，接收源节点S_i广播的RTS消息，从该消息中获得其携带的源节点的数据发送功率

S_i即第i个移动终端，在其发起一次通信过程时，该S_i即源节点。

源节点S_i在开始一次数据传输时，会向目的节点D广播RTS消息，该消息中携带了源节点的数据发送功率

各个潜在协作节点也能够接收到该广播的RTS消息。

步骤S502，根据接收的RTS消息计算出源节点Si到第一节点的信道增益

步骤S503，接收目的节点D广播的CTS消息，从该消息中获得其携带的源节点S_i到目的节点D的信道增益

目的节点D在接收到源节点S_i广播的RTS消息后，会返回CTS消息，该消息中携带了源节点S_i到目的节点D的信道增益

各个潜在协作节点也能够接收到该广播的CTS消息。

步骤S504，根据接收的CTS消息计算出目的节点D到第一节点的信道增益

步骤S505，根据上述获得的信息以及信道的噪声功率由公式（3）计算第一节点在AF模式下的SNR；

步骤S506，根据上述获得的信息以及信道的噪声功率由公式（5）计算第一节点在DF模式下的SNR；

在具体实现时，步骤S502不一定在步骤S503和步骤S504之前进行，只要在计算SNR之前执行步骤S502获得

即可。且步骤S505和步骤S506枚与一定的先后顺序。

步骤S507，根据第一节点对应的SNR，即γ_AF和γ_DF中的较大者设定一段时长，该时长与SNR的值成反比；

步骤S508，第一节点在该段时长内是否接收到其他潜在协作节点的超时通知，若是，直接结束，否则，进行步骤S509；

在本步骤中，若第一节点在该段时长内接收到其他潜在协作节点的超时通知，则确定第一节点对应的SNR的值不是全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值。

步骤S509，在该时长后确定第一节点为本次通信的协作节点，确定γ_AF和γ_DF中的较大者（即全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值）对应的转发模式为所述第一节点对本次通信的转发模式，且通知其他潜在协作节点第一节点的设定时长超时。

在本步骤中直接根据γ_AF和γ_DF中的较大者确定第一节点的转发模式是一个较佳实施例，在具体实现时，本步骤中可以只确定第一节点为本次通信的协作节点且通知其他潜在协作节点第一节点的设定时长超时，而第一节点具体采用什么方式确定转发模式可以根据其他策略选定，这里不作限定。

若第一节点在该段时长内未接收到其他潜在协作节点的超时通知，则可以确定第一节点对应的SNR为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值。

可以看出，在本实施例中，同时考虑了AF模式和DF模式的SNR，从该两种模式中挑选最大的SNR，以获得E2E互信息量最大的协作节点和传输模式，从而更好地进行协作节点的选择。并且，由于在本实施例中，在计算SNR时考虑了潜在协作节点的可用功率，将潜在协作节点的可用功率与源节点与协作节点、源节点与目的节点以及协作节点与目的节点的信道质量结合起来，这样就避免了选择某个虽然具有最优的信道质量却没有可用功率的潜在协作节点作为协作节点的情况，因此采用本实施例提供的技术方案能够较好满足多用户多业务并行传输下的协作节点的有效选择，减小协作节点因自身资源不足而不能有效协作传输的情况。

实施例四

本实施例中的协作节点选择装置，如图7所示，包括：

第一信息获得模块11，用于获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、第一节点的可用功率、源节点到所述第一节点的信道增益以及目的节点到所述第一节点的信道增益，所述第一节点是一个潜在协作节点；

第一SNR确定模块12，用于根据第一信息获得模块11获得的信息确定所述第一节点在放大转发AF模式下的SNR、或者DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

第一处理模块13，用于若所述第一节点对应的SNR或SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，则确定所述第一节点为本次通信的协作节点。

进一步地，本实施例中的装置还可以包括第一转发模式确定模块，用于确定所述最大值对应的转发模式为本次通信的转发模式。

在第一SNR确定模块12用于根据获得的信息确定所述第一节点在AF模式和DF模式下的SNR的情况下，第一处理模块中可以包括定时器、定时器控制单元、协作节点确定单元，其中：

定时器控制单元，用于根据所述第一节点对应的SNR中的较大值设置所述定时器的时长，所述根据所述第一节点对应的SNR中的较大值设置的时长与SNR的值成反比，并在接收到其他潜在协作节点的超时通知后将所述定时器的时长设置为无穷；

协作节点确定单元，用于在所述定时器超时后，确定所述第一节点对应的SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，并通知其他潜在协作节点所述第一节点的定时器超时。

本实施例中的协作节点选择装置可以包括在中继站中，也可以是单独的装置，与中继站进行通信。

实施例五

在本实施例中，采用集中式的协作节点选择方法，应用在如图1所示的通信系统中。

在本实施例中，协作节点选择方法如图8所示，包括以下步骤：

步骤S601，获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、各个潜在协作节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述各个潜在协作节点的信道增益以及目的节点到所述各个潜在协作节点的信道增益；

上述信息的获得方式可参见实施例一。

步骤S602，根据获得的信息，由公式（3）计算各个潜在协作节点在AF模式下的SNR、或者由公式（5）计算各个潜在协作节点在DF模式下的SNR、或者由公式（3）计算各个潜在协作节点在AF模式下的SNR以及由公式（5）计算各个潜在协作节点在DF模式下的SNR；

步骤S603，确定上述SNR中的最大值对应的潜在协作节点为本次通信的协作节点。

在确定出协作节点后，可以发一个消息通知该RS其被确定为本次通信的协作节点，则该RS可以根据该通知转发相应数据。

在步骤S602中是根据获得的信息确定所述第一节点在AF模式和DF模式下的SNR的情况下，还可以确定所述SNR中的最大值对应的转发模式为本次通信的转发模式。

与分布式的协作节点选择方案相比，集中式的协作节点选择方案可以降低各RS的处理复杂度，与集中式的协作节点选择方案相比，分布式的协作节点选择方案复杂度较低，且信令开销较小。在实际应用中，可以根据具体需要进行选择。

实施例六

本实施例中的协作节点选择装置，如图9所示，包括：

第二信息获得模块21，用于获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、各个潜在协作节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述各个潜在协作节点的信道增益以及目的节点到所述各个潜在协作节点的信道增益；

第二SNR确定模块22，用于根据第二信息获得模块21获得的信息确定各个潜在协作节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

第二处理模块23，用于确定第二SNR确定模块22获得的SNR中的最大值对应的潜在协作节点为本次通信的协作节点。

本实施例中的装置还可以包括第二转发模式确定模块，用于确定所述SNR中的最大值对应的转发模式为本次通信的转发模式。

本实施例中的协作节点选择装置可以包括在基站中，也可以是单独的装置。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种协作节点选择方法，其特征在于，包括：

获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、第一节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述第一节点的信道增益以及目的节点到所述第一节点的信道增益，所述第一节点是一个潜在协作节点；

根据获得的信息确定所述第一节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者解码转发DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

若所述第一节点对应的SNR或SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，则确定所述第一节点为本次通信的协作节点；

根据获得的信息确定所述第一节点在AF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_i/D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)};$

根据获得的信息分别确定所述第一节点在DF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\};$

其中，为所述源节点的发送功率，

为所述源节点到所述目的节点的信道增益，N₀为信道的噪声功率，

为所述源节点到所述第一节点的信道增益，

为所述第一节点的可用功率，

为目的节点到所述第一节点的信道增益。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述第一节点对应的SNR或SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，还包括步骤：将所述最大值对应的转发模式确定为本次通信的转发模式。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据获得的信息确定所述第一节点在AF模式以及DF模式下的SNR后，还包括：

根据所述第一节点对应的SNR中的较大值设定一段时长，所述时长与SNR的值成反比；

若所述第一节点在所述时长内未接收到其他潜在协作节点的超时通知，则确定所述第一节点对应的SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，并在该时长后通知其他潜在协作节点所述第一节点的设定时长超时。

4.一种协作节点选择装置，其特征在于，包括：

第一信息获得模块，用于获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、第一节点的可用功率、源节点到所述第一节点的信道增益以及目的节点到所述第一节点的信道增益，所述第一节点是一个潜在协作节点；

第一信噪比SNR确定模块，用于根据所述第一信息获得模块获得的信息确定所述第一节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者解码转发DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

第一处理模块，用于若所述第一节点对应的SNR或SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，则确定所述第一节点为本次通信的协作节点；

根据获得的信息确定所述第一节点在AF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_i/D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)};$

根据获得的信息分别确定所述第一节点在DF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\};$

其中，为所述源节点的发送功率，

为所述源节点到所述目的节点的信道增益，N₀为信道的噪声功率，

为所述源节点到所述第一节点的信道增益，

为所述第一节点的可用功率，

为目的节点到所述第一节点的信道增益。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括第一转发模式确定模块，用于确定所述最大值对应的转发模式为本次通信的转发模式。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，当所述第一SNR确定模块用于根据所述第一信息获得模块获得的信息确定所述第一节点分别在AF模式和DF模式下的SNR时，所述第一处理模块中包括定时器、定时器控制单元、协作节点确定单元，其中：

所述定时器控制单元，用于根据所述第一节点对应的SNR中的较大值设置所述定时器的时长，所述时长与SNR的值成反比，并在接收到其他潜在协作节点的超时通知后将所述定时器的时长设置为无穷；

所述协作节点确定单元，用于在所述定时器超时后，确定所述第一节点对应的SNR中的较大值为全部潜在协作节点对应的SNR中的最大值，并通知其他潜在协作节点所述第一节点的定时器超时。

7.一种中继站，其特征在于，包括如权利要求4至6任一权利要求所述的协作节点选择装置。

8.一种协作节点选择方法，其特征在于，包括：

获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、各个潜在协作节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述各个潜在协作节点的信道增益以及目的节点到所述各个潜在协作节点的信道增益；

根据获得的信息确定所述各个潜在协作节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者解码转发DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的信噪比SNR；

确定所述SNR中的最大值对应的潜在协作节点为本次通信的协作节点；

根据获得的信息确定所述各个潜在节点在AF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_i/D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)};$

根据获得的信息分别确定所述各个潜在节点在DF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\};$

其中，

为所述源节点的发送功率，

为所述源节点到所述目的节点的信道增益，N₀为信道的噪声功率，

为所述源节点到所述各个潜在节点的信道增益，

为所述各个潜在节点的可用功率，

为目的节点到所述各个潜在节点的信道增益。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述SNR中的最大值对应的转发模式为本次通信的转发模式。

10.一种协作节点选择装置，其特征在于，包括：

第二信息获得模块，用于获得源节点的数据发送功率、源节点到目的节点的信道增益、各个潜在协作节点的可用功率、信道的噪声功率、源节点到所述各个潜在协作节点的信道增益以及目的节点到所述各个潜在协作节点的信道增益；

第二信噪比SNR确定模块，用于根据所述第二信息获得模块获得的信息确定所述各个潜在协作节点在放大转发AF模式下的信噪比SNR、或者解码转发DF模式下的SNR、或者分别在AF模式以及DF模式下的SNR；

第二处理模块，用于确定所述SNR中的最大值对应的潜在协作节点为本次通信的协作节点；

根据获得的信息确定所述各个潜在节点在AF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{AF}}=P_{S_i}\·G_{S_i/D}/N_0+\frac{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)}{1+(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)};$

根据获得的信息分别确定所述各个潜在节点在DF模式的SNR的公式为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{DF}}=\min \{(P_{S_i}\·G_{S_i{\mathrm{RS}}_j}/N_0),(P_{S_i}\·G_{S_{i}D}/N_0)+({P^{\′}}_{{\mathrm{RS}}_i}\·G_{{\mathrm{RS}}_{i}D}/N_0)\};$

其中，

为所述源节点的发送功率，为所述源节点到所述目的节点的信道增益，N₀为信道的噪声功率，为所述源节点到所述各个潜在节点的信道增益，

为所述各个潜在节点的可用功率，

为目的节点到所述各个潜在节点的信道增益。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二转发模式确定模块，用于确定所述SNR中的最大值对应的转发模式为本次通信的转发模式。

12.一种基站，其特征在于，包括权利要求10或11所述的协作节点选择装置。

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