專利名稱：：結(jié)合位置信息的伙伴選擇與協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中選擇伙伴實(shí)現(xiàn)協(xié)作式傳輸?shù)姆椒?，確切地說(shuō)，涉及一種首先采用協(xié)作定位的方法獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置信息，然后結(jié)合該位置信息為用戶選擇中繼信道距離最短的中繼作為伙伴，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)作傳輸?shù)姆椒?，屬于無(wú)線通信
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)技術(shù)是使用多個(gè)發(fā)送和接收天線，在無(wú)線信道中產(chǎn)生多個(gè);f皮此獨(dú)立的并行傳輸信道來(lái)同時(shí)傳輸多路凝:據(jù)信息。該技術(shù)能夠在有限的頻譜上實(shí)現(xiàn)高速率和大容量的信息傳輸，有效提高頻譜利用率。相對(duì)于傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)，MIMO系統(tǒng)充分利用了空域資源，在相同帶寬上傳輸信息和對(duì)抗衰落的能力大大增強(qiáng)，MIMO技術(shù)的出現(xiàn)帶來(lái)了現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的突破性發(fā)展。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，空間分集技術(shù)可以4艮好地應(yīng)用于基站，通過(guò)安裝多天線來(lái)獲得分集增益。但是，對(duì)于用戶設(shè)備來(lái)說(shuō)，由于移動(dòng)終端受到體積、功率、復(fù)雜度、成本等諸多因素的限制，在用戶設(shè)備上使用多天線是不現(xiàn)實(shí)的。近年來(lái)，為了確保網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，研制出一種新的協(xié)作通信技術(shù)基于MIMO的空間分集技術(shù)(參見圖1),其基本原理是多用戶系統(tǒng)中的單天線用戶終端在傳輸自身數(shù)據(jù)的同時(shí)，也能傳送其所接收和檢測(cè)到的協(xié)作用戶的信息。擬的MIMO系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)分集增益，從而降低信號(hào)傳輸?shù)恼`碼率，改善網(wǎng)絡(luò)的抗衰落性能，克服陰影效應(yīng)，增強(qiáng)通信質(zhì)量，推進(jìn)了MIMO技術(shù)的實(shí)用化。協(xié)作通信技術(shù)具備很多優(yōu)點(diǎn)，但是，目前該技術(shù)還有一些亟待解決的問(wèn)題。例如協(xié)作伙伴的選取(參見圖2)會(huì)對(duì)系統(tǒng)傳輸性能產(chǎn)生重大影響，因此如何選擇協(xié)作伙伴，選擇的準(zhǔn)則是什么，都成為業(yè)內(nèi)技術(shù)人員關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。另外，由于協(xié)作通信是一種空間分集技術(shù)，對(duì)于用戶終端來(lái)說(shuō)，獲取其候選協(xié)作伙伴的位置信息至關(guān)重要，對(duì)于沒有位置信息的伙伴選擇方法的研究往往是沒有意義的。所以在協(xié)作通信系統(tǒng)中對(duì)用戶伙伴進(jìn)行選擇時(shí)，首先要獲得候選協(xié)作伙伴的位置信息，即對(duì)多用戶網(wǎng)絡(luò)中的空閑中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，這也是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。無(wú)線通信領(lǐng)域中的定位技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)生活和工業(yè)生產(chǎn)上的一個(gè)重要問(wèn)題，隨著人們對(duì)基于位置信息的服務(wù)需求逐漸增多，無(wú)線定位技術(shù)受到了更為深入的關(guān)注和研究，在軍用和民用領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositionSystem)的出現(xiàn)更是使得該領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，'定位精度得到了大幅度提高。然而，盡管GPS的定位精度比較高，但是它需要專門的接收設(shè)備，而且，在室內(nèi)的定位效果比較差；考慮到其經(jīng)濟(jì)性、方便性和設(shè)備局限性的諸多問(wèn)題，對(duì)大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)，GPS定位不甚方便、易行。近年來(lái)，隨著蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，已經(jīng)能夠利用接收信號(hào)強(qiáng)度RSS(ReceivedSignalStrength)或接收信號(hào)強(qiáng)度差RSSD(ReceivedSignalStrengthDifference)、到達(dá)角度AOA(AngleOfArrival)和時(shí)間測(cè)量值到達(dá)時(shí)間TOA(TimeOfArrival)或到達(dá)時(shí)間差TDOA(TimeDifferenceOfArrival)等參數(shù)及其組合進(jìn)行定位估算，以得到用戶所需的位置信息。擴(kuò)展到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，還引入了協(xié)作定位的思想，因?yàn)閷?duì)于大規(guī)模的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，傳感器低能耗的特性要求運(yùn)用多跳傳輸數(shù)據(jù)，未知節(jié)點(diǎn)不僅可以和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)通信，而且還可以與其它未知節(jié)點(diǎn)通信，協(xié)作定位就是要充分利用節(jié)點(diǎn)間互相發(fā)送的信息，來(lái)獲得更高的定位精度。而傳統(tǒng)的定位方法只能由錨節(jié)點(diǎn)來(lái)確定未知節(jié)點(diǎn)的位置，當(dāng)某些節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離錨節(jié)點(diǎn)且能量不足，發(fā)射的信號(hào)到達(dá)不了錨節(jié)點(diǎn)時(shí)，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位。相比之下，協(xié)作定位方式中任何節(jié)點(diǎn)都可以參與測(cè)量，能夠估算所有節(jié)點(diǎn)的位置，充分利用各個(gè)節(jié)點(diǎn)資源，定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和魯棒性更高。所以，在實(shí)際系統(tǒng)中，如果網(wǎng)絡(luò)中的用戶終端數(shù)目足夠多時(shí)，在某個(gè)需要定位的用戶終端周圍，就很可能存在一個(gè)或多個(gè)信道條件比較好的用戶終端。如果選擇這些用戶終端作為伙伴來(lái)協(xié)作定位，與傳統(tǒng)的單用戶多基站參與的網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)相比較，這種方式可以提供多重用于定位的RSS、AOA、TOA、TDOA等信息，能夠進(jìn)一步提高系統(tǒng)的定位精度。在通過(guò)定位技術(shù)獲得用戶周圍各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息后，通?？梢酝ㄟ^(guò)評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能(傳輸可靠性或系統(tǒng)容量等方面)的一些準(zhǔn)則(如誤比特率BER最小等)來(lái)對(duì)協(xié)作傳輸模式的用戶伙伴進(jìn)行選擇。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)伙伴選擇問(wèn)題的研究也有一定進(jìn)展，但是，他們的研究通常是不考慮各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，而是主要從帶寬效率或通信中斷概率等角度出發(fā)，通過(guò)選擇合適的協(xié)作伙伴來(lái)實(shí)現(xiàn)提高帶寬效率或者降低中斷概率的目的，這種方法與結(jié)合位置信息進(jìn)行的伙伴選擇的思路有所不同?，F(xiàn)在，從提高帶寬效率角度出發(fā)的伙伴選擇方案是通過(guò)獲取信源至中繼之間的部分信道狀態(tài)信息進(jìn)行的，更精確地說(shuō)，就是信源要決定什么時(shí)候需要協(xié)作傳輸信息，而且要在任意多個(gè)中繼中選^^一個(gè)作為伙伴進(jìn)行協(xié)作傳輸；選4奪的規(guī)則是在信源-中繼和中繼-信宿這兩部分信道的信道增益的瞬時(shí)調(diào)和平均數(shù)值最大的一個(gè)中繼選為信源的最佳協(xié)作4火伴。當(dāng)中繼都工作在對(duì)稱信道、時(shí)分雙工TDD模式和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制DF下，采取正交相移鍵控QPSK調(diào)制的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的鏈路服從信道增益慢變化、單位噪聲方差，不考慮傳播路徑損耗的條件下，仿真結(jié)果證明這個(gè)方案可以有效提高帶寬效率。而從降低中斷概率的角度出發(fā)的伙伴選擇方案則是用戶選擇自身向基站BS或接入點(diǎn)AP的方向上最近的相鄰節(jié)點(diǎn)作為協(xié)作伙伴，協(xié)助信源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在用戶均勻分布、鏈路服從窄帶瑞利衰落且各自統(tǒng)計(jì)獨(dú)立、存在傳播路徑損耗和加性白高斯噪聲、節(jié)點(diǎn)工作在半雙工模式的條件下，室內(nèi)無(wú)線局域網(wǎng)的仿真結(jié)果證明這個(gè)方案可以有效降低通信的中斷概率。但是，對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，沒有位置信息的監(jiān)控信息是沒有意義的，對(duì)于協(xié)作通信系統(tǒng)的伙伴選擇也是如此，伙伴選擇的策略不能離開位置信息的獲取，而且對(duì)于實(shí)際的通信系統(tǒng)，大尺度衰落也是不可避免的，由此帶來(lái)的路徑損耗也是一個(gè)重要的影響因素，應(yīng)該列入考慮范圍。因此，通過(guò)估算節(jié)點(diǎn)的位置信息為用戶選4奪中繼信道距離最短的伙伴協(xié)作傳輸信息，能夠降低傳輸誤比特率，提高通信質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)可靠性。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)合位置信息的伙伴選擇與協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，該方法是結(jié)合位置信息選擇伙伴，實(shí)現(xiàn)信息的協(xié)作傳輸；準(zhǔn)確地說(shuō)，該方法是根據(jù)協(xié)作通信系統(tǒng)自身的協(xié)作特性，通過(guò)協(xié)作定位的思想獲取節(jié)點(diǎn)位置信息，再結(jié)合這些節(jié)點(diǎn)位置信息和綜合考慮信道的大尺度衰落情況，為信源選擇合適的協(xié)作伙伴，接收該信源發(fā)送的信息，再將其重新發(fā)送至目的端，實(shí)現(xiàn)空間分集，以提高信號(hào)傳輸質(zhì)量、擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋和優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種結(jié)合位置信息的伙伴選擇與協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方法直接利用協(xié)作通信系統(tǒng)的協(xié)作定位技術(shù)獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，不需額外的定位設(shè)備；再根據(jù)信息傳輸?shù)拇蟪叨人ヂ淝闆r，提出一種伙伴選擇策略信源先計(jì)算其與各候選中繼節(jié)點(diǎn)之間的距離，再結(jié)合之前獲得的各候選中繼節(jié)點(diǎn)的位置信息及這些候選中繼節(jié)點(diǎn)與基站之間的距離信息，信源分別將信源與各候選中繼節(jié)點(diǎn)之間的距離、各候選中繼節(jié)點(diǎn)與基站之間的距離的兩種距離信息對(duì)應(yīng)相加，獲知每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的中繼信道的總距離值后，信源選擇其中的中繼信道總距離值最小的一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)作為其協(xié)作伙伴，協(xié)助信源傳輸信息；被選中的協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)要給基站發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)基站對(duì)信息的空間分集接收增益，減小路徑損耗，達(dá)到降低傳輸過(guò)程中的誤比特率、提高信號(hào)質(zhì)量和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋的目的。所述方法包括下列操作步驟(1)綜合考慮路徑傳播損耗和信道衰落效應(yīng)對(duì)信息傳輸?shù)挠绊?，建立協(xié)作通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型；(2)采用基于網(wǎng)格描述和投票機(jī)制的協(xié)作定位系統(tǒng)的協(xié)作定位方法，獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，用作候選中繼節(jié)點(diǎn)的精確位置信息；(3)根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)和基站分別對(duì)其接收到的信號(hào)質(zhì)量要求的差異，尋找和確定信源的協(xié)作區(qū)域，以便能夠在該協(xié)作區(qū)域里尋找最佳協(xié)作伙伴作為中繼節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分集接收和獲得有效分集增益；(4)選擇和確定信源的協(xié)作伙伴，即選擇信源-中繼和中繼-信宿所組成的中繼信道總距離最短的節(jié)點(diǎn)作為伙伴協(xié)作傳輸信息。所述步驟(1)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(11)在無(wú)中繼節(jié)點(diǎn)的直接傳輸系統(tǒng)中，對(duì)基站BS接收到的信號(hào)y。建立數(shù)學(xué)模型j;。"層o一"V+"o，式中，x是信源直接向BS發(fā)送的信息，尸是信源的發(fā)射功率，K是接收增益常數(shù)，D。是信源至BS的距離，"是路徑損耗指數(shù)，、是信源至BS之間的信道衰落系數(shù)，；;。是相應(yīng)的加性高斯噪聲；(12)在單中繼節(jié)點(diǎn)譯碼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的協(xié)作傳輸系統(tǒng)中，因該機(jī)制的信源發(fā)射總功率P是受限的，對(duì)各個(gè)階段的工作狀況分別建立各自的數(shù)學(xué)模型；其中協(xié)作傳輸時(shí)的信源總發(fā)射功率尸是分別分配給信源發(fā)送信息的發(fā)射功率《和中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息的發(fā)射功率g之和，即尸=《+尸2;BS接收到來(lái)自信源的信號(hào)^的數(shù)學(xué)模型為_yirf=V，0—"V+"o，式中，S是信源發(fā)送信息的發(fā)射功率，K是接收增益常數(shù)，D。是信源至BS的距離，"是路徑損耗指數(shù)，A。是信源至BS之間的信道衰落系數(shù)，7。是相應(yīng)的加性高斯噪聲；中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自信源的信號(hào)^的數(shù)學(xué)模型為1=^^^^+^,式中，《是信源發(fā)送信息的發(fā)射功率，/C是接收增益常數(shù)，D,是信源至沖繼節(jié)點(diǎn)的距離，"是路徑損耗指數(shù)，A,是信源至中繼節(jié)點(diǎn)之間的信道衰落系數(shù)，仏是相應(yīng)的加性高斯噪聲；如果中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)能夠正確譯碼時(shí)，則該時(shí)段的中繼節(jié)點(diǎn)向BS轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的信號(hào)，BS接收到來(lái)自中繼節(jié)點(diǎn)的信號(hào)^的數(shù)學(xué)模型為"V+772,式中，中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的發(fā)射功率g與系統(tǒng)分配給中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息的發(fā)射功率g相等，即耳=尸2;K是接收增益常數(shù)，A是中繼節(jié)點(diǎn)至BS的距離，"是路徑損耗指數(shù)，/^是中繼節(jié)點(diǎn)至BS之間的信道衰落系數(shù)，^是相應(yīng)的加性高斯噪聲；如果中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)不能正確譯碼時(shí)，則該時(shí)段的中繼節(jié)點(diǎn)不再工作而保持空閑，即^=0;BS根據(jù)最大比率合并MRC準(zhǔn)則接收信源和中繼節(jié)點(diǎn)的兩路信號(hào);v^:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>式中，乂是高斯噪聲方差，《和《分別是信道衰落系數(shù)A。和力2的復(fù)共軛；上述各個(gè)信道衰落系數(shù)A。、A、力2都建模為零均值、方差分別為《、《、《的相互獨(dú)立的復(fù)高斯隨機(jī)變量，各個(gè)信道加性高斯噪聲7。、"、；/2都建模為零均值、方差統(tǒng)一為W。的相互獨(dú)立的復(fù)高斯隨機(jī)變量。所述步驟(2)中的協(xié)作定位系統(tǒng)是一種自組織和自適應(yīng)的定位算法，該算法是采用系統(tǒng)為每個(gè)節(jié)點(diǎn)定義的一張表格來(lái)存儲(chǔ)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，并使用一種新的投票機(jī)制對(duì)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)處所獲得的位置信息進(jìn)行合并處理通過(guò)減小網(wǎng)格大小、放棄某種程度的定位估計(jì)準(zhǔn)確性，以簡(jiǎn)化算法復(fù)雜度；網(wǎng)格中每個(gè)單元的值是在一次協(xié)作定位運(yùn)算中所有投票節(jié)點(diǎn)投向該單元的權(quán)值總和，其中數(shù)值最大的某個(gè)單元是被大多數(shù)節(jié)點(diǎn)認(rèn)為待定位節(jié)點(diǎn)最可能所在的位置。所述步驟(2)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(21)各個(gè)待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別利用其自身節(jié)點(diǎn)與已知位置節(jié)點(diǎn)之間的接收信號(hào)強(qiáng)度RSS或接收信號(hào)強(qiáng)度差RSSD、以及路徑衰減模型求解，得到各自初步的測(cè)距d，這些待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別將包括各自的測(cè)距d、位置和誤差估計(jì)e參數(shù)的信息廣播發(fā)送出去；(22)根據(jù)系統(tǒng)的區(qū)域網(wǎng)格協(xié)作信息，對(duì)收到上述協(xié)作信息的各個(gè)投票節(jié)點(diǎn)建立網(wǎng)格，并將網(wǎng)格中每個(gè)單元網(wǎng)格的值初始化為0,再對(duì)每個(gè)投票節(jié)點(diǎn)賦予其投票權(quán)值，其中位置確定的節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)值較高；對(duì)位于投票節(jié)點(diǎn)信息傳輸范圍i內(nèi)、即處于無(wú)線設(shè)備的最大通信覆蓋范圍內(nèi)的待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)，投票節(jié)點(diǎn)分別對(duì)位于測(cè)距誤差范圍(J-s,d+s)內(nèi)的每個(gè)單元格進(jìn)行投票；對(duì)于位于投票節(jié)點(diǎn)信息傳輸范圍i以外的待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)，則由位置已知以及位置準(zhǔn)確度較高的投票節(jié)點(diǎn)分別對(duì)位于范圍(i,oo)中的每個(gè)單元格進(jìn)行投票；然后，將在該次投票過(guò)程中所有參加投票的投票節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)值都累加到對(duì)應(yīng)的單元格，即位于范圍^-C^+S)內(nèi)的每個(gè)單元格或位于范圍(i，oo)的每個(gè)單元格，最后統(tǒng)計(jì)該網(wǎng)格中各單元格獲得的投票值總和；(23)將具有最大權(quán)值的單元格設(shè)置為待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)的所在位置；此時(shí)，若有多個(gè)單元格的投票權(quán)值總和相同、且皆為最大值時(shí)，則計(jì)算這些單元格的質(zhì)心，并將該質(zhì)心作為該待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置；(24)這些已被定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別將自己定位精度較高的位置信息廣播至網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)，以便有利于后續(xù)進(jìn)行的協(xié)作伙伴選4奪操作。所述步驟(3)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(31)為了實(shí)現(xiàn)接收分集,中繼節(jié)點(diǎn)必須轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的信號(hào)，即中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)質(zhì)量必須優(yōu)于bs接收到的信號(hào)質(zhì)量，也就是中繼節(jié)點(diǎn)接收信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比^=，二要比bs接收信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比5=^二更高，即^>匸；所以^匚2^，即a"d。-"，而"為正整數(shù)，因此D^D。，式中，D。是信源至bs的距離，Z),是信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離；(32)為使分集增益有效，bs用mrc準(zhǔn)則接收的信號(hào)的平均信噪比:=《xdq-"+/^z)2-"必須大于該BS在無(wú)中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)接收的、直接來(lái)自信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比^-^^,即鵬-"+尸c、^^:;假設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)譯碼正確，貝寸有g(shù)=尸2，也才尤是/;kd0-"+尸2《￡>2-"^尸^0)0_"，即尸2￡>2一"》(尸一S)Do一"，4,導(dǎo)4尋到d^d。，式中，d。是信源至bs的距離，化是中繼節(jié)點(diǎn)至bs的距離；(33)根據(jù)上述計(jì)算，確定用戶協(xié)作區(qū)域?yàn)镈,D。，且ASA，即信源到中繼節(jié)點(diǎn)的距離D,要小于信源到基站的距離D。，且中繼節(jié)點(diǎn)到基站的距離D2要小于信源到基站的距離Z)。，以便在該協(xié)作區(qū)域內(nèi)尋找和確定空閑中繼節(jié)點(diǎn)作為用戶的候選中繼。所述步驟(4)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(41)先根據(jù)上述傳輸過(guò)程的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行誤比特率的計(jì)算和推導(dǎo)對(duì)于協(xié)作傳輸模式，接收信號(hào)的誤幀率上界的計(jì)算公式為尸—_^sinV/M)(^2尸iV肌"(丄[msin2^/S)2丄[msin4;r力，；r力《(l-r)《,jl匕時(shí)，在對(duì)應(yīng)的慢衰落條件下的每幀內(nèi)的誤比特率為《__=*1-,'7,其中—尸肌"+JW);"丌=n'^」L，因此，在協(xié)作傳輸模式下，誤比特率上界的計(jì)算公式為&，=x，即目標(biāo)函數(shù)；在上述計(jì)算公式中，M是多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制M-PSK的相位數(shù)，一旦確定了信號(hào)調(diào)制方式，M也就確定了；另外，接收增益常數(shù)K、受限的總發(fā)射功率尸、高斯噪聲功率7V。、路徑損耗指數(shù)"和功率分配因子^都被設(shè)置為固定數(shù)值，即對(duì)任何一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)都保持相同；也就是,支設(shè)該場(chǎng)景相當(dāng)于所有節(jié)點(diǎn)位置都保持瞬時(shí)靜止的一幅網(wǎng)絡(luò)照片其中，由候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量所決定的功率分配因子的數(shù)值是確定的，信源的發(fā)射功率^與協(xié)作伙伴的發(fā)射功率A也是確定數(shù)值A(chǔ)=尸2=尸-^,尸2=卩2，21lo,中繼譯碼錯(cuò)誤(42)為了降低誤比特率，考慮從傳輸過(guò)程中各個(gè)數(shù)學(xué)模型的公式出發(fā)，尋找能否通過(guò)調(diào)整這些數(shù)學(xué)模型公式中的某些參數(shù)，使得藉由誤比特率上界的計(jì)算公式得到的誤比特率數(shù)值降低；其中，信道衰落系數(shù)的方差《、《、《都單位化為一，信源距離基站的實(shí)際距離D。對(duì)所有中繼都是相同的；此時(shí)，對(duì)于各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，其差異就是在信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離A、中繼節(jié)點(diǎn)至基站A的距離均不相同；為了盡量提高接收信號(hào)質(zhì)量，理論上要使誤比特率上界的數(shù)值減小，因此，在傳輸過(guò)程中，當(dāng)調(diào)制方式設(shè)定時(shí)，因其他因素對(duì)各中繼節(jié)點(diǎn)都相同，其中能調(diào)整和控制的因素只有A和A;(43)選擇信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離D,和中繼節(jié)點(diǎn)至基站D2的距離所組成的中繼信道總距離最短的候選中繼節(jié)點(diǎn)作為信源的協(xié)作伙伴，協(xié)作傳輸信息在接收信號(hào)的誤幀率，上界的計(jì)算公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>夠進(jìn)行調(diào)整的因素只有信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離A;為使誤幀率尸c越小，則要求Z)r"越大，因?yàn)閚為自然數(shù)，則D,應(yīng)盡量'再將誤比特率g<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>,該公式表明為使誤比特率尸,，越小，則要求？越大，而卜S碼"+尸2叫"，其中能夠進(jìn)行調(diào)整的因素只有中繼節(jié)iVo點(diǎn)至BS的距離A,如果要求D:"越大，因?yàn)閚為自然數(shù)，則^應(yīng)盡量小。所述方法在為系統(tǒng)中的各個(gè)移動(dòng)終端選擇協(xié)作伙伴時(shí)，先為基站所接收到的信號(hào)瞬時(shí)信噪比最小的信源選擇和分配協(xié)作伙伴，使傳輸質(zhì)量最差的該移動(dòng)終端信源擁有最高的優(yōu)先選擇權(quán)；當(dāng)該移動(dòng)終端完成伙伴選擇后，就在信源集合中將其刪除，繼續(xù)為下一個(gè)接收信號(hào)瞬時(shí)信噪比最小的移動(dòng)終端信源選擇協(xié)作伙伴，直到所有信源都完成伙伴選擇，以便在基站接收到的各個(gè)移動(dòng)終端所發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度不同的基礎(chǔ)上，能夠保證系統(tǒng)的可靠性和提升傳輸性能。本發(fā)明結(jié)合位置信息的伙伴選擇與協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法的創(chuàng)新點(diǎn)是在進(jìn)行伙伴選擇時(shí)結(jié)合了中繼節(jié)點(diǎn)的位置信息。由于中繼節(jié)點(diǎn)的定位是協(xié)作實(shí)現(xiàn)的，該定位信息能夠在某種程度上反應(yīng)出該中繼節(jié)點(diǎn)與周圍節(jié)點(diǎn)的信道之間的傳輸性質(zhì)，所以根據(jù)該位置信息進(jìn)行選擇相當(dāng)于結(jié)合了信道的衰落特性；另外，選擇中繼信道總距離最小的節(jié)點(diǎn)作為協(xié)作伙伴，可以減小路徑損耗；因此，在選擇伙伴的過(guò)程中，同時(shí)也估測(cè)了信道條件，從而能夠提高傳輸信號(hào)的信噪比，使得分集增益提高，傳輸信號(hào)的質(zhì)量得以保證，能夠獲得較低的誤碼率。本發(fā)明方法的技術(shù)特點(diǎn)是首先實(shí)現(xiàn)了區(qū)域的格形描述及投票算法對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的定位，并在獲取定位信息后，分別計(jì)算各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)路徑的距離和反饋給信源，由信源對(duì)這些信息集中處理，選擇中繼信道距離最短的一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)作為最佳協(xié)作伙伴，協(xié)助該信源來(lái)傳輸信息。仿真結(jié)果驗(yàn)證了選擇協(xié)作伙伴進(jìn)行傳輸，能夠顯著改善接收信號(hào)的質(zhì)量，降低誤碼率水平。此外，本發(fā)明立足于對(duì)結(jié)合位置信息的伙伴選擇問(wèn)題的解決，不同于現(xiàn)有技術(shù)分別在通信和定位領(lǐng)域的協(xié)作算法研究，該方法是將兩個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題交叉統(tǒng)一作為整體進(jìn)行探討，對(duì)于提高接收信號(hào)質(zhì)量和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。本發(fā)明的有益效果是在對(duì)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備沒有其他額外要求的前提下，采用該方法能夠?qū)崿F(xiàn)獲取定位信息和選擇伙伴協(xié)作傳輸信息，獲得分集增益，有效提高信號(hào)傳輸質(zhì)量和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍；在蜂窩網(wǎng)的上行鏈路中綜合考慮大尺度衰落和信道服從塊衰落(瑞利平坦衰落)的條件下，該方法可以顯著降低傳輸信號(hào)的誤比特率，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，不需安裝額外的設(shè)備就可以提供更高的上行鏈路質(zhì)量，獲得更好的網(wǎng)絡(luò)接入性能。隨著定位服務(wù)的需求量越來(lái)越大，本發(fā)明提出的結(jié)合位置信息的伙伴選擇協(xié)作傳輸?shù)募夹g(shù)在用戶的協(xié)作區(qū)域內(nèi)選擇轉(zhuǎn)發(fā)距離最短的中繼節(jié)點(diǎn)作為最佳伙伴進(jìn)行協(xié)作式傳輸，以實(shí)現(xiàn)分集增益和提高接收信號(hào)的質(zhì)量。因此本發(fā)明具有很好的實(shí)用價(jià)值和推廣應(yīng)用前景。圖1(A)、(B)分別是傳統(tǒng)通信方式與協(xié)作通信方式的示意圖；傳統(tǒng)通信方式下用戶1與用戶2都是分別直接與基站進(jìn)行通信，而在協(xié)作通信方式下，除了直接通信，用戶l和用戶2還互相協(xié)助彼此與基站之間的通信。圖2是在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)用戶在多個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)中選^r一個(gè)最佳伙伴進(jìn)行信息的協(xié)作式傳輸示意圖。圖3是本發(fā)明結(jié)合位置信息的伙伴選擇與協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法的流程圖。圖4是本發(fā)明方法中的信源的協(xié)作區(qū)域示意圖。圖5是本發(fā)明選擇中繼信道距離最小的節(jié)點(diǎn)作為協(xié)作伙伴協(xié)助信源傳輸信息的示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例中結(jié)合位置信息選擇中繼信道距離最小的伙伴協(xié)助傳輸?shù)姆椒ㄔ诜涓C移動(dòng)通信系統(tǒng)的上行鏈路中仿真應(yīng)用的操作流程圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)50個(gè)空閑中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作定位獲得的定位誤差結(jié)果圖。圖8是實(shí)施例在不同數(shù)量(分別為10、30、50)空閑中繼節(jié)點(diǎn)下選擇中繼信道距離最短的節(jié)點(diǎn)為協(xié)作伙伴時(shí)的傳輸誤比特率(QPSK調(diào)制)仿真結(jié)果圖。圖9是實(shí)施例中在50個(gè)空閑中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，BS接收信號(hào)信噪比SNR(Signal-to-NoiseRatio)最低的一個(gè)信源根據(jù)三種不同的伙伴選擇算法選擇到的協(xié)作伙伴的示意圖。圖IO是圖9中相應(yīng)選擇不同的伙伴協(xié)助信號(hào)傳輸?shù)恼`比特率性能仿真圖。圖11是實(shí)施例中系統(tǒng)內(nèi)所有信源都選擇中繼信道距離最小的節(jié)點(diǎn)作為各自相應(yīng)的協(xié)作伙伴的位置分布示意圖。圖12是圖11的系統(tǒng)內(nèi)所有信源的信號(hào)傳輸?shù)钠骄`比特率性能仿真圖。具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明是一種結(jié)合位置信息的伙伴選擇與協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，它是直接利用協(xié)作通信系統(tǒng)的協(xié)作定位技術(shù)獲^^各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，不需額外的定位設(shè)備；再根據(jù)信息傳輸?shù)拇蟪叨人ヂ淝闆r，提出一種伙伴選擇策略信源先計(jì)算其與各候選中繼節(jié)點(diǎn)之間的距離，再結(jié)合之前獲得的各候選中繼節(jié)點(diǎn)的位置信息及這些候選中繼節(jié)點(diǎn)與基站之間的距離信息，信源分別將信源與各候選中繼節(jié)點(diǎn)之間的距離、各候選中繼節(jié)點(diǎn)與基站之間的距離的兩種距離信息對(duì)應(yīng)相加，獲知每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的中繼信道的總距離值后，信源選擇其中的中繼信道總距離值最小的一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)作為其協(xié)作伙伴，協(xié)助信源傳輸信息；被選中的協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)要給基站發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)基站對(duì)信息的空間分集接收增益，減小路徑損耗，達(dá)到降低傳輸過(guò)程中的誤比特率、提高信號(hào)質(zhì)量和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋的目的。參見圖3，具體介紹本發(fā)明方法的各個(gè)操作步驟步驟(1)、基于無(wú)線信道的傳播特性和空間分集技術(shù)能夠有效抵抗瑞利平坦衰落的情況，綜合考慮路徑傳播損耗和信道衰落效應(yīng)對(duì)信息傳輸?shù)挠绊?，建立協(xié)作通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型。該步驟(1)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(11)在無(wú)中繼節(jié)點(diǎn)的直接傳輸系統(tǒng)中，對(duì)基站BS接收到的信號(hào)y。建立數(shù)學(xué)模型j;0=V，0—"V+70，式中，x是信源直接向BS發(fā)送的信息，P是信源的發(fā)射功率，K是接收增益常數(shù)，D。是信源至BS的距離，w是路徑損耗指數(shù)，A。是信源至BS之間的信道衰落系數(shù)，7。是相應(yīng)的加性高斯噪聲；(12)在單中繼節(jié)點(diǎn)譯碼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的協(xié)作傳輸系統(tǒng)中，因該機(jī)制的信源發(fā)射總功率P是受限的，對(duì)各個(gè)階段的工作狀況分別建立各自的數(shù)學(xué)模型；其中協(xié)作傳輸時(shí)的信源總發(fā)射功率P是分別分配給信源發(fā)送信息的發(fā)射功率《和中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息的發(fā)射功率尸2之和，即尸=《+尸2;BS接收到來(lái)自信源的信號(hào)^的數(shù)學(xué)模型為^=^ZD0-"V+仏，式中，A是信源發(fā)送信息的發(fā)射功率，《是接收增益常數(shù)，Z)。是信源至BS的距離，"是路徑損耗指數(shù)，A。是信源至BS之間的信道衰落系數(shù)，;/。是相應(yīng)的加性高斯噪聲；中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自信源的信號(hào)^的數(shù)學(xué)模型為^-V^^^+仏，式中，S是信源發(fā)送信息的發(fā)射功率，〖是接收增益常數(shù)，D,是信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離，"是路徑損耗指數(shù)，^是信源至中繼節(jié)點(diǎn)之間的信道衰落系數(shù)，"是相應(yīng)的加性高斯噪聲；而中繼節(jié)點(diǎn)是否轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的信息，有兩種可能取決于其接收信號(hào)的質(zhì)量(在仿真中，該判斷接收信號(hào)的質(zhì)量的操作是通過(guò)將接收信號(hào)的瞬時(shí)信噪比與一個(gè)預(yù)先設(shè)置的閾值進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行的若信噪比高于該閾值，認(rèn)為譯碼正確；反之，則為譯碼錯(cuò)誤。)。如果中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)能夠正確i奪碼時(shí)，則該時(shí)段的中繼節(jié)點(diǎn)向BS轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的信號(hào)，BS接收到來(lái)自中繼節(jié)點(diǎn)的信號(hào)j^的數(shù)學(xué)模型為&=^叫、+72,式中，中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的發(fā)射功率g與系統(tǒng)分配給中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息的發(fā)射功率g相等，即巧=尸2;〖是接收增益常數(shù)，A是中繼節(jié)點(diǎn)至BS的距離，w是路徑損耗指數(shù)，/^是中繼節(jié)點(diǎn)至BS之間的信道衰落系數(shù)，^是相應(yīng)的加性高斯噪聲；如果中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)不能正確譯碼時(shí)，則該時(shí)段的中繼節(jié)點(diǎn)不再工作而保持空閑，即^=0;最后，BS根據(jù)最大比率合并MRC準(zhǔn)則接收信源和中繼節(jié)點(diǎn)的兩路信號(hào)3W:3W=^^、+^^、，式中，iV。是高斯噪聲方差，《和《分別是信道衰落系數(shù)&和A2的復(fù)共軛；上述各個(gè)信道衰落系數(shù)&、&、；^都建模為零均值、方差分別為《、《、《的相互獨(dú)立的復(fù)高斯隨機(jī)變量，各個(gè)信道加性高斯噪聲/7。、仏、^都建模為零均值、方差統(tǒng)一為7V。的相互獨(dú)立的復(fù)高斯隨機(jī)變量。步驟(2)、釆用基于網(wǎng)格描述和投票機(jī)制的協(xié)作定位系統(tǒng)的協(xié)作定位方法，獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，用作候選中繼節(jié)點(diǎn)的精確位置信息；這種協(xié)作定位方法與傳統(tǒng)的定位方法相比較，定位精度比較高。這種協(xié)作定位系統(tǒng)是一種自組織和自適應(yīng)的定位算法，該算法是采用系統(tǒng)為每個(gè)節(jié)點(diǎn)定義的一張表格來(lái)存儲(chǔ)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，并使用一種新的投票機(jī)制對(duì)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)處所獲得的位置信息進(jìn)行合并處理如通過(guò)減小網(wǎng)格大小、放棄某種程度的定位估計(jì)準(zhǔn)確性，以簡(jiǎn)化算法復(fù)雜度；網(wǎng)格中每個(gè)單元的值是在一次協(xié)作定位運(yùn)算中所有投票節(jié)點(diǎn)投向該單元的權(quán)值總和，其中數(shù)值最大的某個(gè)單元是被大多數(shù)節(jié)點(diǎn)認(rèn)為待定位節(jié)點(diǎn)最可能所在的位置。該步驟(2)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(21)各個(gè)待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別利用其自身節(jié)點(diǎn)與已知位置節(jié)點(diǎn)之間的接收信號(hào)強(qiáng)度RSS或接收信號(hào)強(qiáng)度差RSSD、以及路徑衰減模型求解，得到各自初步的測(cè)距d,這些待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別將包括各自的測(cè)距d、位置和誤差估計(jì)f參數(shù)的信息廣播發(fā)送出去；(22)根據(jù)系統(tǒng)的區(qū)域網(wǎng)格協(xié)作信息，對(duì)收到上述協(xié)作信息的各個(gè)投票節(jié)點(diǎn)建立網(wǎng)格，并將網(wǎng)格中每個(gè)單元網(wǎng)格的值初始化為0,再對(duì)每個(gè)投票節(jié)點(diǎn)賦予其投票權(quán)值(其中位置確定的節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)值較高);對(duì)位于投票節(jié)點(diǎn)信息傳輸范圍i內(nèi)、即處于無(wú)線設(shè)備的最大通信覆蓋范圍內(nèi)的待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)，投票節(jié)點(diǎn)分別對(duì)位于測(cè)距誤差范圍(J-s^+s)內(nèi)的每個(gè)單元格進(jìn)行投票；對(duì)于位于投票節(jié)點(diǎn)信息傳輸范圍/以外的待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)，則由位置已知以及位置準(zhǔn)確度較高的投票節(jié)點(diǎn)分別對(duì)位于范圍(凡oo)中的每個(gè)單元格進(jìn)行投票；然后，將在該次投票過(guò)程中所有參加投票的投票節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)值都累加到對(duì)應(yīng)的單元格，即位于范圍(J-f,J+f)內(nèi)的每個(gè)單元格或位于范圍(i，oo)的每個(gè)單元格，最后統(tǒng)計(jì)該網(wǎng)格中各單元格獲得的投票值總和；(23)將具有最大權(quán)值的單元格設(shè)置為待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)的所在位置；此時(shí)，若有多個(gè)單元格的投票權(quán)值總和相同、且皆為最大值時(shí)，則計(jì)算這些單元格的質(zhì)心，并將該質(zhì)心作為該待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置；(24)這些已被定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別將自己定位精度較高的位置信息廣播至網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)，以便有利于后續(xù)進(jìn)行的協(xié)作伙伴選擇操作。步驟(3)、根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)和基站分別對(duì)其接收到的信號(hào)質(zhì)量要求的差異，尋找和確定信源的協(xié)作區(qū)域，以便能夠在該協(xié)作區(qū)域里尋找最佳協(xié)作伙伴作為中繼節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分集接收和獲得有效分集增益；該步驟(3)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(31)為了實(shí)現(xiàn)接收分集，中繼節(jié)點(diǎn)必須轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的信號(hào)，即中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)質(zhì)量必須優(yōu)于bs接收到的信號(hào)質(zhì)量，也就是中繼節(jié)點(diǎn)接收信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比5=^^要比bs接收信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比匸=^^更高，即匸2^;所以^^5^，即A"A—",而"為正整數(shù)，因此D^zv式中，D。是信源至bs的距離，A是信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離；(32)為使分集增益有效，bs用mrc準(zhǔn)則接收的信號(hào)的平均信噪比:=《叫—"+，r必須大于該bs在無(wú)中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)接收的、直接來(lái)自信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比^=^^，即s《+s叫、j^:;假設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)譯碼正乂w確，則有耳:=尸2，也就是i^D。-"+尸2^>2-"2PKD。-"，即尸2￡>2-"2(尸—"，推導(dǎo)得到Z5^D。，式中，D。是信源至bs的距離，A是中繼節(jié)點(diǎn)至bs的距離；(33)根據(jù)上述計(jì)算，確定用戶協(xié)作區(qū)域?yàn)閆)^D。，且D^D。，即信源到中繼節(jié)點(diǎn)的距離Q要小于信源到基站的距離D。，且中繼節(jié)點(diǎn)到基站的距離/)2要小于信源到基站的距離D。，以便在該協(xié)作區(qū)域內(nèi)尋找和確定空閑中繼節(jié)點(diǎn)作為用戶的候選中繼。該步驟是由信源通過(guò)計(jì)算其自身與基站之間的距離zv然后信源再纟艮據(jù)獲得的各個(gè)待定位中繼節(jié)點(diǎn)的位置信息，在上述方法所確定的協(xié)作區(qū)域內(nèi)尋找符合相應(yīng)位置關(guān)系的空閑中繼節(jié)點(diǎn)，用作該信源的候選中繼節(jié)點(diǎn)(參見圖4所示)。步驟(4)、選擇和確定信源的協(xié)作伙伴，即選擇信源-中繼和中繼-信宿所組成的中繼信道總距離最短的節(jié)點(diǎn)作為伙伴協(xié)作傳輸信息。協(xié)作的目的是要提高接收信號(hào)的質(zhì)量，也就是降低傳輸?shù)恼`比特率，為此，在選擇和確定信源的最佳協(xié)作伙伴時(shí)，要盡量選擇距離信源和距離基站都比較近的空閑中繼節(jié)點(diǎn)，這樣一方面能夠保證中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)質(zhì)量，另一方面也是考慮最大程度地減小信號(hào)傳播的總的路徑損耗。由于前面的操作步驟已經(jīng)完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)中空閑中繼節(jié)點(diǎn)的定位，獲得了這些節(jié)點(diǎn)的位置信息；而且，由于采用協(xié)作定位的技術(shù)，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的定位信息都是通過(guò)周圍節(jié)點(diǎn)對(duì)其接收信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)?yè)Q算得到的，因此定位過(guò)程中獲得的位置信息也從一定程度上反映該中繼節(jié)點(diǎn)與周圍節(jié)點(diǎn)之間的信道的傳輸特性，定位精度越高說(shuō)明該中繼與周圍節(jié)點(diǎn)之間的信道條件越好。本發(fā)明提出的伙伴選擇策略，是信源先計(jì)算其與各候選中繼節(jié)點(diǎn)之間的距離，再結(jié)合已經(jīng)獲得的各候選中繼節(jié)點(diǎn)的位置信息，以及這些候選中繼節(jié)點(diǎn)與基站之間的距離信息，信源將這兩部分距離信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)地相加，獲得每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的信源-中繼節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)-基站的中繼信道的總距離值后，信源其中的中繼信道總距離最小的一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)作為其協(xié)作伙伴，協(xié)助信源傳輸信息(參見圖5所示)。被選中的協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)要發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)通知基站，用于實(shí)現(xiàn)基站對(duì)信息的分集接收。因此，該步驟(4)是從誤比特率的計(jì)算公式中推導(dǎo)出尋找和選擇協(xié)作伙伴的策略，它進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(41)先根據(jù)上述傳輸過(guò)程的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行協(xié)作傳輸模式下誤比特率的計(jì)算和推導(dǎo)對(duì)于協(xié)作傳輸模式，接收信號(hào)的誤幀率尸,，上界的計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>對(duì)應(yīng)的慢衰落條件下的每幀內(nèi)的誤比特率為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>此時(shí)，在，其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>",因此，在協(xié)作傳輸模式下，誤比特率上界的計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage23</formula>在計(jì)算中認(rèn)為以下一些參數(shù)在仿真中是固定的、對(duì)任何一個(gè)中繼都保持相同(假設(shè)該場(chǎng)景是網(wǎng)絡(luò)的一幅快照，所有節(jié)點(diǎn)的位置都保持瞬時(shí)靜止)在上述計(jì)算公式中，M是多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制M-PSK的相位數(shù)，當(dāng)信號(hào)調(diào)制方式確定后，M也就為確定數(shù)值；另外，接收增益常數(shù)尺、受限的總發(fā)射功率P、高斯噪聲功率7V。、路徑損耗指數(shù)"和功率分配因子r都被設(shè)置為固定數(shù)值，即對(duì)任何一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)都保持相同；也就是^f叚設(shè)該場(chǎng)景相當(dāng)于所有節(jié)點(diǎn)位置都保持瞬時(shí)靜止的一幅網(wǎng)絡(luò)照片其中，由候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量所決定的功率分配因子r的數(shù)值是確定的，信源的發(fā)射功率《與協(xié)作伙伴的發(fā)射功率尸2也是確定數(shù)值A(chǔ)=Pxr,尸2=尸_《，尸2=化2，中繼譯碼正確；1lo,中繼譯碼錯(cuò)誤(42)為了降低誤比特率，考慮從傳輸過(guò)程中各個(gè)數(shù)學(xué)模型的公式出發(fā)，尋找能否通過(guò)調(diào)整這些數(shù)學(xué)模型公式中的某些參數(shù)，使得藉由誤比特率上界的計(jì)算公式得到的誤比特率數(shù)值降低；其中，信道衰落系數(shù)的方差《、《、《都單位化為一，信源距離基站的實(shí)際距離Z)。對(duì)所有中繼都是相同的；此時(shí)，對(duì)于各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，其差異就是在信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離Q、中繼節(jié)點(diǎn)至基站化的距離均不相同；為了盡量提高接收信號(hào)質(zhì)量，理論上要使誤比特率上界的數(shù)值減小，因此，在傳輸過(guò)程中，當(dāng)調(diào)制方式設(shè)定時(shí)，因其他因素對(duì)各中繼節(jié)點(diǎn)都相同，其中能調(diào)整和控制的因素只有A和A;(43)選擇信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離A和中繼節(jié)點(diǎn)至基站^的距離所組成的中繼信道總距離最短的候選中繼節(jié)點(diǎn)作為信源的協(xié)作伙伴，協(xié)作傳輸信息在接收信號(hào)的誤幀率P,，上界的計(jì)算公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage24</formula>夠進(jìn)行調(diào)整的因素只有信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離A;為使誤幀率尸/_越小，則要求D「"越大，因?yàn)閚為自然數(shù)，則Z^應(yīng)盡量??；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage25</formula>，該公式表明為使誤比特率尸,_越小，則要求？越大，而—，。—"+尸2叫—",其中能夠進(jìn)行調(diào)整的因素只有中繼節(jié)iVo點(diǎn)至BS的距離A，如果要求巧"越大，因?yàn)閚為自然數(shù)，則A應(yīng)盡量小?？傊?，本發(fā)明方法用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的上行鏈路，對(duì)用戶來(lái)講，引入?yún)f(xié)作意味著移動(dòng)終端不必安裝多天線也能夠獲得高質(zhì)量的上行鏈路信號(hào)，更高的網(wǎng)紹接入性能及網(wǎng)絡(luò)可用性。本發(fā)明方法已經(jīng)進(jìn)行了仿真實(shí)施試驗(yàn)，參見圖6，介紹該仿真實(shí)施例的操作流程。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，根據(jù)用戶的分布密度，每個(gè)小區(qū)的半徑通常是在l~5km左右。實(shí)施例的仿真區(qū)域設(shè)置為一個(gè)lkmxlkm的正方形區(qū)域(便于定位系統(tǒng)的網(wǎng)格化)，其中設(shè)立一個(gè)基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務(wù)，基站位于該正方形區(qū)域的中央，而信源節(jié)點(diǎn)和空閑中繼節(jié)點(diǎn)都均勻分布在該區(qū)域中。仿真區(qū)域被劃分為100x100的網(wǎng)格，即每格的尺寸是10mxl0m。網(wǎng)格數(shù)量將決定計(jì)算的復(fù)雜度，網(wǎng)格數(shù)量越多，計(jì)算越復(fù)雜，但是，定位誤差也越小，所以，網(wǎng)格數(shù)量是計(jì)算復(fù)雜度和定位精確度之間的折衷。根據(jù)仿真驗(yàn)證，以上100x100的網(wǎng)格劃分能夠獲得比較滿意的定位精度，同時(shí)復(fù)雜度也不會(huì)太高。系統(tǒng)執(zhí)行協(xié)作定位的計(jì)算時(shí)，所有的信源節(jié)點(diǎn)連同基站(稱為投票節(jié)點(diǎn))參與對(duì)空閑中繼節(jié)點(diǎn)的投票過(guò)程，投票節(jié)點(diǎn)分別測(cè)量各自節(jié)點(diǎn)與空閑中繼節(jié)點(diǎn)的距離及測(cè)距誤差(假設(shè)已通過(guò)RSS結(jié)合路徑衰減模型得到該數(shù)值)，對(duì)在測(cè)距范圍內(nèi)的網(wǎng)格投票時(shí)，基站具有較高的投票權(quán)值，其余節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)分布10%的錨節(jié)點(diǎn)(錨節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是配置GPS設(shè)備、可精確定位的節(jié)點(diǎn))，錨節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)值設(shè)為基站投票權(quán)值的1/2。在仿真過(guò)程中，多次運(yùn)行該算法而取其定位坐標(biāo)的平均值，這樣能夠獲得較好的定位精度。經(jīng)過(guò)定位計(jì)算后，基站獲得所有用戶的位置，根據(jù)這些位置信息，可以為各用戶計(jì)算出哪個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)的中繼信道路徑最短，為用戶選擇出最佳的伙伴協(xié)作傳輸信息。另外，系統(tǒng)傳輸信號(hào)是采用QPSK調(diào)制方式，發(fā)送的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為1000,每幀內(nèi)的比特?cái)?shù)為1000，無(wú)信源、信道編碼，中繼節(jié)點(diǎn)^f又對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，如果數(shù)據(jù)正確，就按照信源的調(diào)制方式將信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后，再發(fā)送至基站；如果驗(yàn)證數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則該幀不參與協(xié)同傳輸。在仿真中，這步驟是根據(jù)協(xié)作伙伴接收信號(hào)的信噪比與一個(gè)預(yù)先設(shè)置的常數(shù)進(jìn)行比較而實(shí)現(xiàn)的，若高于該門限值，中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，否則，中繼節(jié)點(diǎn)保持空閑。假設(shè)所有終端都是工作于半雙工模式，即不能同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)。信道是對(duì)稱的，即各支路信道信噪比SNR相同，SNR定義為SM^lOxlg(尸/iV。)，單位dB,信道衰落類型為準(zhǔn)靜態(tài)的慢瑞利衰落(塊衰落)，存在路徑傳播損耗和高斯加性噪聲。各個(gè)參數(shù)設(shè)置為參與協(xié)作定位的投票主機(jī)數(shù)10(1個(gè)基站和9個(gè)信源節(jié)點(diǎn))，空閑中繼數(shù)量10/30/50(為比較不同數(shù)量空閑中繼下的系統(tǒng)誤碼性能)，投票節(jié)點(diǎn)的最大通信距離750m,測(cè)距誤差1%(定位位置到實(shí)際位置的距離與最大通信距離的百分比)，仿真信噪比030dB，信道的高斯噪聲功率統(tǒng)一為ldBm。下面給出仿真結(jié)果及其性能分析由于本發(fā)明是研究結(jié)合位置信息進(jìn)行伙伴選擇對(duì)信號(hào)傳輸性能的改善，采用協(xié)作定位方法獲取定位信息。因此，初步的RSS結(jié)合路徑衰減模型的定位方法不是研究的重點(diǎn)，所以直接在設(shè)置仿真參數(shù)時(shí)就假設(shè)已得到初步定位位置，并且固定測(cè)距誤差為1%。仿真得到了50個(gè)空閑中繼的定位誤差(其數(shù)值如圖7所示)，該協(xié)作定位系統(tǒng)的定位誤差基本都在1%以下，精確度比較好。在系統(tǒng)中為用戶分配協(xié)作伙伴時(shí)，先要確定各信源的協(xié)作區(qū)域，這是才艮據(jù)之前獲得的定位信息判斷有多少空閑中繼節(jié)點(diǎn)位于該協(xié)作區(qū)域內(nèi)，成為信源的候選中繼節(jié)點(diǎn)。通常候選中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)量對(duì)伙伴選擇也有一定的影響，由于空閑中繼節(jié)點(diǎn)在整個(gè)仿真區(qū)域中是均勻分布的，所以一般認(rèn)為空閑中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量越多，信源在其協(xié)作區(qū)域內(nèi)能夠選擇到協(xié)作伙伴或能選擇到更優(yōu)的協(xié)作伙伴的概率就越大，對(duì)傳輸誤碼性能的改善也就越好，所以在仿真中，還對(duì)在不同數(shù)量空閑中繼節(jié)點(diǎn)下系統(tǒng)所有信源傳輸?shù)钠骄`比特率進(jìn)行比較，其仿真結(jié)果如圖8所示。在空閑中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量分別為10、30、50時(shí)，傳輸?shù)恼`比特率都不相同，整體趨勢(shì)是空閑中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量越多時(shí)，誤比特率越低，這說(shuō)明信源的協(xié)作程度越高，因?yàn)樾旁茨苓x擇到協(xié)作伙伴或選擇到更優(yōu)的協(xié)作伙伴的概率越大。在為系統(tǒng)中的用戶分配協(xié)作伙伴時(shí)，考慮到各用戶所處的不同位置，基站接收到其發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度也不相同。為了保證系統(tǒng)的可靠性和提升傳輸性能，首先為接收信號(hào)瞬時(shí)信噪比最小的信源分配協(xié)作伙伴，使傳輸質(zhì)量最差的用戶擁有最高的優(yōu)先選擇權(quán)。當(dāng)該信源進(jìn)完成伙伴選擇后，就在信源集合中將其刪除，繼續(xù)處理下一個(gè)接收信號(hào)瞬時(shí)信噪比最小的信源，直到所有信源都經(jīng)過(guò)和完成伙伴選擇的過(guò)程。下面先評(píng)測(cè)一下協(xié)作機(jī)制對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的接收信號(hào)信噪比最小的一個(gè)信源傳輸誤碼性能的改善情況。因?yàn)閯澏▍f(xié)作區(qū)域后，肯定有^^d。，且中繼節(jié)點(diǎn)已譯碼成功，則協(xié)作傳輸?shù)钠骄旁氡戎慌c直接傳輸?shù)钠骄旁氡萟的關(guān)系為.鵬—"+^p2—"_鵬畫"+尸2叫"、《碼"《)xzy腦0-"_r所乂KW以有2^成立，也就是中繼協(xié)作傳輸模式肯定能獲得比直接傳輸模式更低的誤碼率，接收信號(hào)的質(zhì)量更好。在仿真實(shí)施過(guò)程中，同時(shí)將選擇中繼信道距離最短的協(xié)作伙伴策略與傳統(tǒng)技術(shù)的兩種伙伴選擇策略進(jìn)行了比較和理論分析，結(jié)論如下由于信道增益的瞬時(shí)調(diào)和平均數(shù)值最大的伙伴選擇策略只對(duì)信道條件進(jìn)行估計(jì)，沒有考慮路徑傳播損耗造成的能量丟失的影響，其選擇的中繼信道的路徑有可能不是最短的，使得接收信號(hào)的信噪比偏小，誤比特率會(huì)比較大。傳輸方向上距離信源最近的伙伴選擇策略與本發(fā)明相比較，假設(shè)兩種方法分別選擇了兩個(gè)不同的中繼節(jié)點(diǎn)Rl、R2(Rl為傳輸方向上距離信源最近的伙伴、R2為中繼信道距離最短的伙伴)，則應(yīng)用MRC準(zhǔn)則接收信號(hào)的平均信噪比分別是::，;一和[，;^，其中，"常數(shù)，啊〗和7V。部分都相同，信源選擇的兩個(gè)不同中繼都位于協(xié)作區(qū)域內(nèi)，所以認(rèn)為中繼節(jié)點(diǎn)都能正確譯碼并轉(zhuǎn)發(fā)信息，則耳=尸2也相同，因此，只需比較z);;:部分。Rl與信源的距離最近a，R2的中繼信道的距離最短(A,+"2l)^(A2+A2)，由以上分析可知必然存在A^z^，由此推導(dǎo)得出A7^A"t，即^:s^:，所以選擇中繼信道距離最短的協(xié)作伙伴能獲得較高信噪比，理論上誤碼率更低。參見圖9和圖10,圖9是仿真?zhèn)鬏斮|(zhì)量最差的信源與選擇到的三個(gè)不同的協(xié)作伙伴的位置分布圖。圖IO是信源直接傳輸?shù)恼`比特率仿真曲線，以及三種不同伙伴選擇方法下協(xié)作傳輸?shù)恼`比特率仿真曲線和理論上界。從中可以看出，由于三種協(xié)作傳輸機(jī)制都實(shí)現(xiàn)了空間分集增益，基站應(yīng)用MRC準(zhǔn)則合并兩路信號(hào)獲得的信噪比要高于直接傳輸?shù)男旁氡?，誤碼性能也優(yōu)于用戶直接傳輸?shù)那樾?，使得信?hào)傳輸質(zhì)量明顯改善。另外，對(duì)于三種伙伴選擇方法的比較，由于選擇中繼信道距離最短的伙伴選擇策略在中繼信道上的傳播路徑損耗最小，能夠保證信號(hào)的傳輸功率，誤碼性能也比其他兩種伙伴選擇方法更優(yōu)，這與前面的理論分析是一致的。隨著信噪比的逐漸增大，協(xié)作傳輸?shù)恼`比特率下降趨勢(shì)越顯著，當(dāng)信噪比達(dá)到12dB時(shí)，中繼信道距離最短的伙伴選擇算法最多可使誤比特率降低3個(gè)數(shù)量級(jí)(10-3降至10-6),而距離信源最近的伙伴選擇算法能夠使誤比特率下降2個(gè)數(shù)量級(jí)(10-3降至10-5)。直接傳輸?shù)恼`比特率若要降至10-6,其發(fā)射信號(hào)的信噪比必須達(dá)到18dB以上，這對(duì)發(fā)射功率有限的用戶設(shè)備來(lái)說(shuō)是不可能的。因此，就整個(gè)系統(tǒng)而言，與單個(gè)信源的誤碼性能改善情況類似，由于三種伙伴選擇機(jī)制都提供了協(xié)作分集增益，所以其誤碼性能都優(yōu)于直接傳輸。圖11展示了使用本發(fā)明選擇中繼信道距離最短的協(xié)作伙伴選4奪方法為系統(tǒng)中所有信源分配協(xié)作伙伴的位置分布圖。根據(jù)系統(tǒng)仿真結(jié)果(如圖12所示)及系統(tǒng)在不同算法下的傳輸性能仿真的平均誤比特率統(tǒng)計(jì)表(即下面的系統(tǒng)在不同算法下的傳輸誤碼性能仿真值(平均誤比特率)的表^^各所示)<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>可以看出協(xié)作傳輸能夠比直接傳輸提供更高的上行鏈路信號(hào)質(zhì)量，當(dāng)信噪比達(dá)到10dB以上時(shí)，能使平均誤比特率下降兩個(gè)數(shù)量級(jí)左右；并且選擇中繼信道距離最短的節(jié)點(diǎn)作協(xié)作伙伴能比其他兩種伙伴選擇方法獲得更低的平均誤比特率；它使得用戶設(shè)備能以較低的功耗實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的上行鏈路傳輸，有效4氐^/f言道的衰落歲丈應(yīng)。仿真結(jié)果表明在達(dá)到相同的傳輸信號(hào)質(zhì)量下，協(xié)作傳輸能將網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍擴(kuò)展至原來(lái)直接傳輸條件下的200%,有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率。由于協(xié)作通信實(shí)現(xiàn)了空間分集，可顯著改善接收信號(hào)的質(zhì)量，降低信號(hào)傳輸?shù)恼`比特率約2至3個(gè)數(shù)量級(jí)，或者在相同的接收信號(hào)質(zhì)量下擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋至原來(lái)的200%，而選擇最佳的伙伴協(xié)助傳輸可使傳輸誤比特率更小，對(duì)提升系統(tǒng)性能起著關(guān)鍵作用。本發(fā)明的仿真試驗(yàn)是成功的，實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，證明了在對(duì)空閑中繼節(jié)點(diǎn)協(xié)作定位的基礎(chǔ)上，結(jié)合其定位位置信息，選4奪中繼信道距離最短的節(jié)點(diǎn)作為協(xié)作伙伴的本發(fā)明方法，能夠使系統(tǒng)用戶在低功耗的情況下就能獲得較高的信號(hào)質(zhì)量，平均誤比特率更低，對(duì)于提高系統(tǒng)的上行鏈路質(zhì)量、使用戶獲得更好的網(wǎng)絡(luò)接入性能和傳輸可靠性有者重要意義。權(quán)利要求1、一種結(jié)合位置信息的伙伴選擇與協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方法直接利用協(xié)作通信系統(tǒng)的協(xié)作定位技術(shù)獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，不需額外的定位設(shè)備；再根據(jù)信息傳輸?shù)拇蟪叨人ヂ淝闆r，提出一種伙伴選擇策略信源先計(jì)算其與各候選中繼節(jié)點(diǎn)之間的距離，再結(jié)合之前獲得的各候選中繼節(jié)點(diǎn)的位置信息及這些候選中繼節(jié)點(diǎn)與基站之間的距離信息，信源分別將信源與各候選中繼節(jié)點(diǎn)之間的距離、各候選中繼節(jié)點(diǎn)與基站之間的距離的兩種距離信息對(duì)應(yīng)相加，獲知每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的中繼信道的總距離值后，信源選擇其中的中繼信道總距離值最小的一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)作為其協(xié)作伙伴，協(xié)助信源傳輸信息；被選中的協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)要給基站發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)基站對(duì)信息的空間分集接收增益，減小路徑損耗，達(dá)到降低傳輸過(guò)程中的誤比特率、提高信號(hào)質(zhì)量和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋的目的。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括下列操作步驟(1)綜合考慮路徑傳播損耗和信道衰落效應(yīng)對(duì)信息傳輸?shù)挠绊?，建立協(xié)作通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型；(2)采用基于網(wǎng)格描述和投票機(jī)制的協(xié)作定位系統(tǒng)的協(xié)作定位方法，獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，用作候選中繼節(jié)點(diǎn)的精確位置信息；(3)根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)和基站分別對(duì)其接收到的信號(hào)質(zhì)量要求的差異，尋找和確定信源的協(xié)作區(qū)域，以^使能夠在該協(xié)作區(qū)域里尋找最佳協(xié)作伙伴作為中繼節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分集接收和獲得有效分集增益；(4)選4爭(zhēng)和確定信源的協(xié)作伙伴，即選擇信源-中繼和中繼-信宿所組成的中繼信道總距離最短的節(jié)點(diǎn)作為伙伴協(xié)作傳輸信息。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(l)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(11)在無(wú)中繼節(jié)點(diǎn)的直接傳輸系統(tǒng)中，對(duì)基站BS接收到的信號(hào)y。建立數(shù)學(xué)模型j;。"層o—"V+"o，式中，x是信源直接向BS發(fā)送的信息，P是信源的發(fā)射功率，K是接收增益常數(shù)，D。是信源至BS的距離，"是路徑損耗指數(shù)，A。是信源至BS之間的信道衰落系數(shù)，7。是相應(yīng)的加性高斯噪聲；(12)在單中繼節(jié)點(diǎn)譯碼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的協(xié)作傳輸系統(tǒng)中，因該機(jī)制的信源發(fā)射總功率P是受限的，對(duì)各個(gè)階段的工作狀況分別建立各自的數(shù)學(xué)模型；其中協(xié)作傳輸時(shí)的信源總發(fā)射功率尸是分別分配給信源發(fā)送信息的發(fā)射功率《和中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息的發(fā)射功率尸2之和，即尸=《+尸2;BS接收到來(lái)自信源的信號(hào)^的數(shù)學(xué)模型為h=V，0-"V+/70，式中，S是信源發(fā)送信息的發(fā)射功率，K是接收增益常數(shù)，D。是信源至BS的距離，"是3各徑損耗指數(shù)，A。是信源至BS之間的信道衰落系數(shù)，7。是相應(yīng)的加性高斯噪聲；中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自信源的信號(hào)3V的數(shù)學(xué)模型為^"鵬-"V+^，式中，《是信源發(fā)送信息的發(fā)射功率，K是接收增益常數(shù)，Z^是信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離，"是路徑損耗指數(shù)，A是信源至中繼節(jié)點(diǎn)之間的信道衰落系數(shù)，巧是相應(yīng)的加性高斯噪聲；如果中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)能夠正確譯碼時(shí)，則該時(shí)段的中繼節(jié)點(diǎn)向BS轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的信號(hào)，BS接收到來(lái)自中繼節(jié)點(diǎn)的信號(hào)&的數(shù)學(xué)模型為3^=^叫一"^+772，式中，中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的發(fā)射功率g與系統(tǒng)分配給中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息的發(fā)射功率g相等，即巧=尸2;《是接收增益常數(shù)，A是中繼節(jié)點(diǎn)至BS的距離，《是路徑損耗指數(shù)，/^是中繼節(jié)點(diǎn)至BS之間的信道衰落系數(shù)，//2是相應(yīng)的加性高斯噪聲；如果中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)不能正確譯碼時(shí)，則該時(shí)段的中繼節(jié)點(diǎn)不再工作而保持空閑，即耳=0;BS根據(jù)最大比率合并MRC(MaximumRatioCombining)準(zhǔn)則4妻收信源和中繼節(jié)點(diǎn)的兩路信號(hào)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式中，乂是高斯噪聲方差，《和《分別是信道衰落系數(shù)和&的復(fù)共軛；上述各個(gè)信道衰落系數(shù)力。、A、/^都建模為零均值、方差分別為《、《、《的相互獨(dú)立的復(fù)高斯隨機(jī)變量，各個(gè)信道加性高斯噪聲;;。、m、^都建模為零均值、方差統(tǒng)一為w。的相互獨(dú)立的復(fù)高斯隨機(jī)變量。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中的協(xié)作定位系統(tǒng)是一種自組織和自適應(yīng)的定位算法，該算法是采用系統(tǒng)為每個(gè)節(jié)點(diǎn)定義的一張表格來(lái)存儲(chǔ)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息，并使用一種新的投票機(jī)制對(duì)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)處所獲得的位置信息進(jìn)行合并處理通過(guò)減小網(wǎng)格大小、放棄某種程度的定位估計(jì)準(zhǔn)確性，以筒化算法復(fù)雜度；網(wǎng)格中每個(gè)單元的值是在一次協(xié)作定位運(yùn)算中所有投票節(jié)點(diǎn)投向該單元的權(quán)值總和，其中數(shù)值最大的某個(gè)單元是被大多數(shù)節(jié)點(diǎn)認(rèn)為待定位節(jié)點(diǎn)最可能所在的位置。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(2)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(21)各個(gè)待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別利用其自身節(jié)點(diǎn)與已知位置節(jié)點(diǎn)之間的接收信號(hào)強(qiáng)度RSS或接收信號(hào)強(qiáng)度差RSSD、以及路徑衰減模型求解，得到各自初步的測(cè)距d,這些待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別將包括各自的測(cè)距d、位置和誤差估計(jì)s參數(shù)的信息廣播發(fā)送出去；(22)根據(jù)系統(tǒng)的區(qū)域網(wǎng)格協(xié)作信息，對(duì)收到上述協(xié)作信息的各個(gè)投票節(jié)點(diǎn)建立網(wǎng)格，并將網(wǎng)格中每個(gè)單元網(wǎng)格的值初始化為0，再對(duì)每個(gè)投票節(jié)點(diǎn)賦予其投票權(quán)值，其中位置確定的節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)值較高；對(duì)位于投票節(jié)點(diǎn)信息傳輸范圍i內(nèi)、即處于無(wú)線設(shè)備的最大通信覆蓋范圍內(nèi)的待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)，投票節(jié)點(diǎn)分別對(duì)位于測(cè)距誤差范圍+"內(nèi)的每個(gè)單元格進(jìn)行投票；對(duì)于位于投票節(jié)點(diǎn)信息傳輸范圍i以外的待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)，則由位置已知以及位置準(zhǔn)確度較高的投票節(jié)點(diǎn)分別對(duì)位于范圍(i,oo)中的每個(gè)單元格進(jìn)行投票；然后，將在該次投票過(guò)程中所有參加投票的投票節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)值都累加到對(duì)應(yīng)的單元格，即位于范圍W-s，d+f)內(nèi)的每個(gè)單元格或位于范圍CR,oo)的每個(gè)單元格，最后統(tǒng)計(jì)該網(wǎng)格中各單元格獲得的投票值總和；(23)將具有最大權(quán)值的單元格設(shè)置為待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)的所在位置；此時(shí)，若有多個(gè)單元格的投票權(quán)值總和相同、且皆為最大值時(shí)，則計(jì)算這些單元格的質(zhì)心，并將該質(zhì)心作為該待定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置；(24)這些已被定位的候選中繼節(jié)點(diǎn)分別將自己定位精度較高的位置信息廣播至網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)，以便有利于后續(xù)進(jìn)行的協(xié)作伙伴選擇操作。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(3)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(31)為了實(shí)現(xiàn)接收分集，中繼節(jié)點(diǎn)必須轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的信號(hào)，即中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)質(zhì)量必須優(yōu)于BS接收到的信號(hào)質(zhì)量，也就是中繼節(jié)點(diǎn)接收信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比^>^^要比BS接收信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比^=^^更高，即^>5;所以^^5^:，即""^z)。-"，而"為正氣氣Wo整數(shù)，因此ASD。，式中，D。是信源至BS的距離，A是信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離；(32)為使分集增益有效，BS用MRC準(zhǔn)則接收的信號(hào)的平均信噪比———i^KD0-"+g肌"/羅=^i必須大于該BS在無(wú)中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)接收的、直接來(lái)自信源發(fā)送信號(hào)的平均信噪比^=^^,即萃A—"+尸2叫、^:;假設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)譯碼正7V。7V。7V。確，則有g(shù)=尸2，也就是/^SZ)?！?+尸2《/)2—"2尸《D。—"，即尸22)2—"》(尸—5)￡>0—"，4,導(dǎo)得到式中，Z)。是信源至BS的距離，A是中繼節(jié)點(diǎn)至BS的距離；(33)根據(jù)上述計(jì)算，確定用戶協(xié)作區(qū)域?yàn)閆)^A，且D"D。，即信源到中繼節(jié)點(diǎn)的距離A要小于信源到基站的距離D。，且中繼節(jié)點(diǎn)到基站的距離1)2要小于信源到基站的距離D。，以便在該協(xié)作區(qū)域內(nèi)尋找和確定空閑中繼節(jié)點(diǎn)作為用戶的候選中繼。7、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟(4)進(jìn)一步包括下列操作內(nèi)容(41)先根據(jù)上述傳輸過(guò)程的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行誤比特率的計(jì)算和推導(dǎo)對(duì)于協(xié)作傳輸模式，接收信號(hào)的誤幀率P上界的計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>對(duì)應(yīng)的慢衰落條件下的每幀內(nèi)的誤比特率為P=*此時(shí)，在,其中7=鵬—"+尸2叫—"，因此，在協(xié)作傳輸模式下，誤比特率上界的計(jì)算公式為尸=尸x_P在上述計(jì)算公式中，M是多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制M-PSK的相位數(shù)，一旦確定了信號(hào)調(diào)制方式，M也就確定了；另外，接收增益常數(shù)《、受限的總發(fā)射功率尸、高斯噪聲功率7V。、路徑損耗指數(shù)M和功率分配因子r都被設(shè)置為固定數(shù)值，即對(duì)任何一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)都保持相同；也就是4艮設(shè)該場(chǎng)景相當(dāng)于所有節(jié)點(diǎn)位置都保持瞬時(shí)靜止的一幅網(wǎng)絡(luò)照片其中，由候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量所決定的功率分配因子r的數(shù)值是確定的，信源的發(fā)射功率s與協(xié)作伙伴的發(fā)射功率尸2也是確定數(shù)值A(chǔ)=Pw,尸2=尸-《，尸2=化2，中繼譯碼正確；lo,中繼譯碼錯(cuò)誤(42)為了降低誤比特率，考慮從傳輸過(guò)程中各個(gè)數(shù)學(xué)模型的公式出發(fā)，尋找能否通過(guò)調(diào)整這些數(shù)學(xué)模型公式中的某些參數(shù)，使得藉由誤比特率上界的計(jì)算公式得到的誤比特率數(shù)值降低；其中，信道衰落系數(shù)的方差《、《、《都單位化為一，信源距離基站的實(shí)際距離Z)。對(duì)所有中繼都是相同的；此時(shí)，對(duì)于各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，其差異就是在信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離D,、中繼節(jié)點(diǎn)至基站A的距離均不相同；為了盡量提高接收信號(hào)質(zhì)量，理論上要使誤比特率上界的數(shù)值減小，因此，在傳輸過(guò)程中，當(dāng)調(diào)制方式設(shè)定時(shí)，因其他因素對(duì)各中繼節(jié)點(diǎn)都相同，其中能調(diào)整和控制的因素只有D,和Z)2;(43)選擇信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離A和中繼節(jié)點(diǎn)至基站A的距離所組成的中繼信道總距離最短的候選中繼節(jié)點(diǎn)作為信源的協(xié)作伙伴，協(xié)作傳輸信息在接收信號(hào)的誤幀率P,,上界的計(jì)算公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>夠進(jìn)行調(diào)整的因素只有信源至中繼節(jié)點(diǎn)的距離A;為使誤幀率尸,—"，越小，則要求Z)r"越大，因?yàn)閚為自然數(shù)，則A應(yīng)盡量??；1再將誤比特率尸,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>，該公式表明為使誤比特率P,_越小，則要求？越大，而卜^V+，2—",其中能夠進(jìn)行調(diào)整的因素只有中繼節(jié)點(diǎn)至BS的距離A，如果要求/)2-"越大，因?yàn)閚為自然數(shù)，則/)2應(yīng)盡量小。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法在為系統(tǒng)中的各個(gè)移動(dòng)終端選擇協(xié)作伙伴時(shí)，先為基站所接收到的信號(hào)瞬時(shí)信噪比最小的信源選擇和分配協(xié)作伙伴，使傳輸質(zhì)量最差的該移動(dòng)終端信源擁有最高的優(yōu)先選擇權(quán)；當(dāng)該移動(dòng)終端完成伙伴選擇后，就在信源集合中將其刪除，繼續(xù)為下一個(gè)接收信號(hào)瞬時(shí)信噪比最小的移動(dòng)終端信源選擇協(xié)作伙伴，直到所有信源都完成伙伴選擇，以便在基站接收到的各個(gè)移動(dòng)終端所發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度不同的基礎(chǔ)上，能夠保證系統(tǒng)的可靠性和提升傳輸性能。全文摘要一種結(jié)合位置信息的伙伴選擇與協(xié)作傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，該方法是直接利用協(xié)作通信系統(tǒng)的協(xié)作定位技術(shù)獲取各節(jié)點(diǎn)的位置信息，再根據(jù)信息傳輸?shù)拇蟪叨人ヂ淝闆r，提出一種伙伴選擇策略信源先計(jì)算其與各候選中繼節(jié)點(diǎn)間的距離，再結(jié)合已經(jīng)獲得的各候選中繼節(jié)點(diǎn)的位置信息及這些候選中繼節(jié)點(diǎn)與基站間的距離信息，信源分別將信源-各中繼節(jié)點(diǎn)間的距離和各中繼節(jié)點(diǎn)-基站間的距離對(duì)應(yīng)相加，獲知每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的中繼信道的總距離值后，選擇中繼信道總距離值最小的一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)作為該信源的協(xié)作伙伴，協(xié)助該信源傳輸信息，以實(shí)現(xiàn)基站對(duì)信息的空間分集接收增益，減小路徑損耗，達(dá)到降低傳輸過(guò)程中的誤比特率、提高信號(hào)質(zhì)量和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋的目的。文檔編號(hào)H04B1/707GK101355409SQ200810119659公開日2009年1月28日申請(qǐng)日期2008年9月4日優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日發(fā)明者張鴻濤,沈振惠,王曉湘,王玉龍,靜胡申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)