一种基于节点分类的天线选择和中继选择的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于节点分类的天线选择和中继选择的方法，包括步骤S1，计算通信系统中每一个节点组合对的信噪比γ和信道矩阵H；步骤S2，根据步骤S1的计算结果，计算所有所述节点组合对中每一个所述节点组合对的最优发射接收天线组合和最优加权目标函数值；步骤S3，根据步骤S2的计算结果，计算待选择中继节点；本发明专利技术提出了利用遗传搜索来搜索最大化容量的天线与中继参与传输，大大降低了算法复杂度和计算量；另外本发明专利技术提出在做天线与中继选择时考虑了四种不同节点类型的能力区别，使中继资源利用更加合理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信
，尤其涉及一种基于节点分类的天线选择和中继选 择的方法。
技术介绍
在协作通信中，会涉及到如何选择合适的中继，如果其中的节点是多天线的还会 可能涉及到如何选择出合适的一对或若干天线对参与传输。现有的最优天线选择方法是穷 尽搜索所有的天线组合，选取最大化容量的组合，但这样的天线选择方法的复杂度会随着 天线的增加而呈指数增长。 现有的天线选择和中继选择结合的算法都大多考虑先选择出一个中继，然后分别 选择源节点到中继节点的一对天线、中继节点到目的节点的一对天线来参与传输。这样虽 然能简化选择算法，但是没有充分利用各节点的多天线。多天线的合理利用能够给系统带 来传输速率的成倍增长。 此外，这些结合选择的算法并没有考虑区分不同类型的中继节点的能力来做中继 选择。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于节点分类的天线选择和中继选择的 方法。 本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于节点分类的天线选择和中继 选择的方法，包括以下步骤： 步骤S1，计算通信系统中每一个节点组合对的信噪比y和信道矩阵H; 所述通信系统包括一个源节点S、一个目的节点D和N个中继节点，&，R2，…，心表 示第1个中继节点到第N个中继节点，N为大于零的整数； 将所述源节点与N个所述中继节点组成的N组节点组合称为前节点组合对，将N 个所述中继节点分别与所述目的节点组成的N组节点组合称为后节点组合对，所述节点组 合对包括所述前节点组合对和所述后节点组合对； 步骤S2,根据步骤S1的计算结果，计算所有所述节点组合对中每一个所述节点组 合对的最优发射接收天线组合和最优加权目标函数值； 步骤S3,根据步骤S2的计算结果，计算待选择中继节点。 在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。 进一步地，所述源节点、所述中继节点和所述目的节点均包括多个天线，所述天线 用于发射和接收信息；在所述节点组合对中，发射信息的节点称为发射节点，所述发射节点 的天线称为发射天线，接收信息的节点称为接收节点，所述接收节点的天线称为接收天线。 进一步地，在所述前节点组合对中，所述源节点为发射节点，所述源节点的天线称 为发射天线，N个所述中继节点为接收节点，N个所述中继节点的天线称为接收天线；在所 述后节点组合对中，N个所述中继节点为发射节点，N个所述中继节点的天线称为发射天 线，所述目的节点为接收节点，所述目的节点的天线称为接收天线。 进一步地，H包括一个节点组合对中所有发射天线和接收天线之间的信道冲击响 应； 所述发射节点有NTx个发射天线，其中KNTx< 1024,将NTx个所述发射天线从1 开始编号，则NTx个所述发射天线的编号分别为1、2、3、…、NTx; 所述接收节点有NRx个接收天线，其中1彡NRx彡1024,将NRx个所述接收天线从1 开始编号，则NRx个所述接收天线的编号分别为1、2、3、…、NRx; 用hg]表示一个节点组合对发射节点的第j个发射天线和接收节点的第g个接收 天线之间的信道冲击响应，1彡j彡NTx，1彡g彡NRx，则 进一步地，步骤S2包括以下步骤： 步骤S201，针对一个节点组合对，生成染色体库； 用ATx表示发射天线集，则ATx= {1，2,…，NTx};从ATx中的NTx个发射天线中取出 NTxs个发射天线组成发射天线子集ATxSub，其中1 <NTxs<NTx;从ATx中的NTx个发射天线中 取出NTxs个发射天线有种组合，即ATxSub的个数为; 用ARx表示接收天线集，则ARx= {1，2,…，NRx};从ARx中的NRx个接收天线中取出 NRxs个接收天线组成接收天线子集ARxSub，其中1彡KNRx;从ARx中的NRx个接收天线中 取出NRxs个接收天线有Ct种组合，即ARxSub的个数为; 发射接收天线组合ATR&t是指由一个所述发射天线子集和一个所述接收天线子集 组成的组合，所述发射接收天线组合^^，有个； 使用二进制值mm…mnn."n表示一条染色体，其中mm…m表示第mm…m个发射 天线子集，謹…m的字长为LTx，Xa=丨，_ []+表示往大取整操作；nn…n表示 第nn…n个接收天线子集，nrr"n的字长为LRx，到个发射接收天线组合一一对应； 所有的染色体构成所述染色体库； 步骤S202，从所述染色体库中随机产生包括NP_latlcin条染色体的种群；其中 5彡NP_latlcin< 200 ;用1，2,…，NP_latlcin将所述种群中的染色体进行编号； 步骤S203，计算所述种群中每条染色体的目标函数值， ^?^) = 1〇&；^ hpsillz； 其中，i表示所述种群中的第i条染色体，i= 1，2,3,…，化-^他-⑴表示 第i条染色体的目标函数值；Hi为第i条染色体所对应的发射接收天线组合的信道矩阵，且 呒是所述信道矩阵H的子集，Hi包含第i条染色体所对应的发射接收天线组合中所有发射 天线与接收天线之间的信道冲击响应；表示信道矩阵I的共辄转置矩阵；/￥&1是维数为 NRxs的单位矩阵； 步骤S204,根据步骤S203的计算结果，计算所述种群中每条染色体的加权目标函 数值，^TunningObject⑴= &V〇bject⑴；其中^TunningObject(i)表示第i条染色体的加权目标函数 值；a表示节点组合对中中继节点的加权值； 步骤S205,根据步骤S204的计算结果，计算所述种群中每条染色体的适应度值； "^Fitness(i)AX(V^unningObject(i))e;其中VFltn_ (i)表示第1条染色体的适应度值；e、A为 大于1的实数； 步骤S206,根据步骤S205的计算结果，生成选择后种群； 步骤S207,对所述选择后种群进行交叉，生成交叉后种群； 步骤S208,对所述交叉后种群进行变异，生成变异后种群； 步骤S209,将所述变异后种群作为新的种群，重复步骤S203-S208,重复次数为 MaxGen，其中1 <MaxGen< 100,生成最终变异后种群； 步骤S210,计算所述最终变异后种群的最优发射接收天线组合A(jTRSf；t和最优加权 目标函数值VOTunning(]b_t(c);计算过程包括以下步骤： 步骤a，计算计算所述最终变异后种群中每条染色体的目标函数值， 其中，z表示所述最终变异后种群中的第z条染色体，z= 1，2,3,…，NP_latlcin; ^^(z)表示第z条染色体的目标函数值；Hz为第z条染色体所对应的发射接收天线组合 的信道矩阵，且扎是所述信道矩阵H的子集，Hz包含第z条染色体所对应的发射接收天线 组合中所有发射天线与接收天线之间的信道冲击响应；HZH表示信道矩阵Hz的共辄转置矩 阵；是维数为NRxs的单位矩阵； 步骤b，计算所述最终变异后种群中每条染色体的加权目标函数值， ^TunningObject(z) =a?VQbjet:t(z);其中V TunningObject(z)表示第z条染色体的加权目标函数值；a表示节点组合对中中继节点的加权值； 步骤c，计算所述最终变异后种群中加权目标函数值最大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于节点分类的天线选择和中继选择的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，计算通信系统中每一个节点组合对的信噪比γ和信道矩阵H；所述通信系统包括一个源节点S、一个目的节点D和N个中继节点，R1,R2,…,RN表示第1个中继节点到第N个中继节点，N为大于零的整数；将所述源节点与N个所述中继节点组成的N组节点组合称为前节点组合对，将N个所述中继节点分别与所述目的节点组成的N组节点组合称为后节点组合对，所述节点组合对包括所述前节点组合对和所述后节点组合对；步骤S2，根据步骤S1的计算结果，计算所有所述节点组合对中每一个所述节点组合对的最优发射接收天线组合和最优加权目标函数值；步骤S3，根据步骤S2的计算结果，计算待选择中继节点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆显松，肖琨，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45