CN104796947B

CN104796947B - 一种mimo协作中继选择方法

Info

Publication number: CN104796947B
Application number: CN201510227055.0A
Authority: CN
Inventors: 肖琨
Original assignee: Guangxi Normal University
Current assignee: Guangxi Normal University
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2035-05-06
Also published as: CN104796947A

Abstract

本发明公开一种MIMO协作中继选择方法，其使用MIMO信道容量、节点归一化发射功率、接收天线信噪比平衡度和MIMO信道相关度为模糊算法的输入，使用了两级模糊准则，第一级模糊准则用于描述MIMO信道容量、节点归一化发射功率与MIMO中继选择之间的关系，第二级模糊准则用于描述接收天线信噪比平衡度、MIMO信道相关度与MIMO中继选择之间的关系，最终通过算法将分别通过两级模糊准则输出的MIMO中继选择结果进行融合，从而确定所需的MIMO中继节点。本发明全面考虑MIMO技术的特点，并将这些特点通过模糊数学的方法与中继选择问题结合起来，形成了简单实用的新的MIMO中继选择方法，进一步提高了MIMO协作通信系统的性能，具有很好的灵活性和低实现复杂度。

Description

一种MIMO协作中继选择方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种MIMO协作中继选择方法。

背景技术

在众多的无线传输候选技术中，MIMO(多入多出)技术毫无疑问是未来无线通信系统的主流候选技术之一，作为第五代移动通信系统关键技术之一的中继协作技术与MIMO技术的结合会极大地提高通信系统的容量，更好地对抗衰落。MIMO中继选择是研究MIMO协作通信系统不可回避的关键问题。有关的研究已经产出一些成果或正在进行中，需要指出的是，目前的研究偏重于理论方法，忽视了现实系统中的一些问题，如中继选择的公平性问题。虽然单天线协作通信系统也涉及公平中继选择问题，但是MIMO协作通信系统在很大程度上不同于单天线协作通信系统，因此我们需要寻求解决MIMO协作通信系统中继选择问题的新思路。

发明内容

本发明所要解决的是现有MIMO协作通信系统中的MIMO中继选择方法偏重于理论研究而忽视了现实系统中的实际问题(如中继选择的公平性问题)的不足，提供一种MIMO协作中继选择方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种MIMO协作中继选择方法，包括如下步骤：

步骤1，用MIMO信道容量、节点归一化发射功率、接收天线信噪比平衡度和MIMO信道相关度为模糊算法的输入；

步骤2，使用了两级模糊准则，第一级模糊准则用于描述MIMO信道容量、节点归一化发射功率与MIMO中继选择之间的关系，第二级模糊准则用于描述接收天线信噪比平衡度、MIMO信道相关度与MIMO中继选择之间的关系；

步骤3，将分别通过两级模糊准则输出的MIMO中继选择结果进行融合，从而确定所需的MIMO中继节点。

所述步骤1具体为：

步骤1.1，计算MIMO信道容量、节点归一化发射功率、接收天线信噪比平衡度和MIMO信道相关度，其中

MIMO信道容量C_MIMO为：

其中，为MIMO信道的即时容量、遍历容量或中断容量，为向下取整运算；

节点归一化发射功率P_NORM为：

其中，P_t为节点的发射功率，P_MAX为节点的最大发射功率；l为自然数，l+1为节点归一化发射功率P_NORM的级数；

接收天线信噪比平衡度η_BAL为：

其中，为接收天线信噪比平均偏离度SNR_p为第p根接收天线的信噪比，为各接收天线的信噪比的平均值，为接收端用于接收信号的天线数目，δ_MAX为各接收天线信噪比中的最大信噪比与之差的绝对值；为自然数，为接收天线信噪比平衡度η_BAL的级数；

MIMO信道相关度ρ_COR为信道矩阵的秩；

步骤1.2，根据步骤1.1的计算结果将MIMO信道容量、节点归一化发射功率、接收天线信噪比平衡度和MIMO信道相关度进行模糊化。

所述步骤2具体为：将MIMO信道容量、节点归一化发射功率、接收天线信噪比平衡度和MIMO信道相关度进行模糊化

第一级模糊准则用下列复合条件语句表示：若A_i且B_j则R_k；第二级模糊准则用下列复合条件语句表示：若C_m且D_n则T_k′；

上述A_i、B_j、C_m、D_n分别是论域X、Y、V、W上的模糊集；A表示经过模糊化处理后的MIMO信道容量，i表示MIMO信道容量的模糊等级；B表示经过模糊化处理后的节点归一化发射功率，j表示节点归一化发射功率的模糊等级；C表示经过模糊化处理后的接收天线信噪比平衡度，m表示接收天线信噪比平衡度的模糊等级；D表示经过模糊化处理后的MIMO信道相关度，n表示MIMO信道相关度的模糊等级；R_k表示第一级模糊准则输出量的模糊集，k表示第一级模糊准则的模糊等级；T_k′表示第二级模糊准则输出量的模糊集，k′表示第二级模糊准则的模糊等级。

所述第一级模糊准则的模糊等级k和第二级模糊准则的模糊等级k′均为3级，即k＝1,2,3，k′＝1,2,3。

所述步骤3具体为：

步骤3.1，对于第一级模糊准则，根据d_R_k＝A_i(C_MIMO)×B_j(P_NORM)计算得到d_R_k的值；其中d_R_k表示第一级模糊准则输出量的隶属度，k表示第一级模糊准则的模糊等级，k＝1,2,3；A_i(C_MIMO)表示C_MIMO对A_i的隶属度，C_MIMO表示MIMO信道容量，A_i是论域X上的模糊集，i表示MIMO信道容量的模糊等级；B_j(P_NORM)表示P_NORM对B_j的隶属度，P_NORM表示节点归一化发射功率，B_j是论域Y上的模糊集，j表示节点归一化发射功率的模糊等级；

令v_NS1为根据集合Ω_NS1中各模糊准则计算得到的d_R₃值之和，v_BS1为根据集合Ω_BS1中各模糊准则计算得到的d_R₂值之和，v_S1为根据集合Ω_S1中各模糊准则计算得到的d_R₁值之和；其中Ω_NS1、Ω_BS1、Ω_S1分别为判断结果为“R＝NS1”、“R＝BS1”、“R＝S1”的模糊准则的集合；此时，“R＝NS1”、“R＝BS1”、“R＝S1”分别表示第一级模糊准则输出为“不选”、“可选可不选”、“可选”；

将满足v_S1同时大于或者等于v_BS1和v_NS1的中继节点作为可选中继，纳入第一可选中继集合；

将满足v_BS1同时大于或者等于v_S1和v_NS1的中继节点作为可选可不选中继，纳入第一可选可不选中继集合；

将除可选中继和可选可不选中继之外的中继节点作为不选中继，纳入第一不选中继集合；

步骤3.2，对于第二级模糊准则，根据d_T_k′＝C_m(η_BAL)×D_n(ρ_COR)计算得到d_T_k′的值；其中d_T_k′表示第二级模糊准则输出量的隶属度，k′表示第二级模糊准则的模糊等级，k′＝1,2,3；C_m(η_BAL)表示η_BAL对C_m的隶属度，η_BAL表示接收天线信噪比平衡度，C_m是论域V上的模糊集，m表示接收天线信噪比平衡度的模糊等级；D_n(ρ_COR)表示ρ_COR对D_n的隶属度，ρ_COR表示MIMO信道相关度，D_n是论域W上的模糊集，n表示MIMO信道相关度的模糊等级；

令μ_NS2为根据集合Ψ_NS2中各模糊准则计算得到的d_T₃值之和，μ_BS2为根据集合Ψ_BS2中各模糊准则计算得到的d_T₂值之和，μ_S2为根据集合Ψ_S2中各模糊准则计算得到的d_T₁值之和；其中Ψ_NS2、Ψ_BS2、Ψ_S2分别为判断结果为“T＝NS2”、“T＝BS2”、“T＝S2”的模糊准则的集合；此时，“T＝NS2”、“T＝BS2”、“T＝S2”分别表示第二级模糊准则输出为“不选”、“可选可不选”、“可选”；

将满足μ_S2同时大于或者等于μ_BS2和μ_NS2的中继节点作为可选中继，纳入第二可选中继集合；

将满足μ_BS2同时大于或者等于μ_S2和μ_NS2的中继节点作为可选可不选中继，纳入第二可选可不选中继集合；

将除可选中继和可选可不选中继之外的中继节点作为不选中继，纳入第二不选中继集合；

步骤3.3，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合时，将这些节点根据v_S1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；对于v_S1值相等的节点则根据μ_S2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；当没有中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合时或者同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选中继集合中的剩余中继中按照v_S1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；

步骤3.4，根据步骤3.3未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合时，将这些节点根据v_S1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；对于v_S1值相等的节点则根据μ_BS2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；当没有中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合时或者同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选中继集合中的剩余中继中按照v_S1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；

步骤3.5，根据步骤3.4未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合时，将这些节点根据v_BS1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；对于v_BS1值相等的节点则根据μ_S2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；当没有中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合时或者同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选可不选中继集合中的剩余中继中按照v_BS1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；

步骤3.6，根据步骤3.5未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合时，将这些节点根据v_BS1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；对于v_BS1值相等的节点则根据μ_BS2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；当没有中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合时或者同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选可不选中继集合中的剩余中继中按照v_BS1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；

步骤3.7，根据步骤3.6，未完成中继选择时，中继选择过程终止。

与现有技术相比，本发明全面考虑MIMO技术的特点，并将这些特点通过模糊数学的方法与中继选择问题结合起来，形成了简单实用的新的MIMO中继选择方法中，进一步提高了MIMO协作通信系统的性能，具有很好的灵活性和低实现复杂度。

具体实施方式

本发明用节点发射功率作为平衡节点负荷的一个因素，力求在保证MIMO信道容量的同时获得节点负荷之间的平衡。当业务都选择最大MIMO信道容量的节点进行传输时，该节点的发射功率必然较大，消耗的能量必然会很多，这对于采用电池供电的移动节点是不可接受的。对于固定节点来说，大发射功率必然对系统造成较大的干扰，最终影响系统的整体性能，同样是不可取的。

由于系统的误比特率性能不仅与接收端信噪比有关，还与各接收天线信噪比之间的平衡度有关，因此在接收端信噪比一定的情况下，各接收天线信噪比平衡时系统的误比特率性能最优，与非平衡情形相比，达到相同的误比特率性能，平衡情形下在接收端所需的信噪比可以降低6dB左右。

此外，矩阵的秩可以看作收发设备间传输通路上独立的并行信道的数目，因此秩信息可以表示发射端与接收端之间多条传输信道之间的相关度。如果秩为1，则表示多条传输通路完全相关，分集增益很低。如果秩大于1，则表示有多条独立不相关信道，提高了分集增益，既可以增加传输可靠性，也可以提高信道容量。

基于以上考虑，本发明用MIMO信道容量、节点归一化发射功率、接收天线信噪比平衡度和MIMO信道相关度为模糊算法的输入，使用了两级模糊准则，第一级模糊准则用于描述MIMO信道容量、节点归一化发射功率与MIMO中继选择之间的关系，第二级模糊准则用于描述接收天线信噪比平衡度、MIMO信道相关度与MIMO中继选择之间的关系，最终通过算法将分别通过两级模糊准则输出的MIMO中继选择结果进行融合，从而确定所需的MIMO中继节点。本发明全面考虑MIMO技术的特点，并将这些特点通过模糊数学的方法与中继选择问题结合起来，形成了简单实用的新的MIMO中继选择方法，进一步提高了MIMO协作通信系统的性能，具有很好的灵活性和低实现复杂度。

源、中继和目的节点采用N_t个发送天线和N_r个接收天线的发射功率受限的MIMO协作通信系统中，传输信道可以采用信道矩阵表示。在本实施例中，N_t＝2，N_r＝2，通过信道估计得到，P_MAX＝20瓦特。

本发明的输入为MIMO信道容量C_MIMO、节点归一化发射功率P_NORM、接收天线信噪比平衡度η_BAL和MIMO信道相关度ρ_COR。它们的定义如下：

MIMO信道容量其中可以是MIMO信道的即时容量，也可以是遍历容量，还可以是中断容量，可以通过已有方法计算得到；为向下取整运算。

节点归一化发射功率其中P_t为节点的发射功率，P_MAX为节点的最大发射功率，l为自然数，优选取l＝10，l+1为节点归一化发射功率P_NORM的级数。

接收天线信噪比平衡度其中d_MAX为各接收天线信噪比中的最大信噪比与之差的绝对值，为接收天线信噪比平均偏离度且SNR_p为第p根接收天线的信噪比，为各接收天线的信噪比的平均值，为接收端用于接收信号的天线数目；为自然数，优选取为接收天线信噪比平衡度η_BAL的级数。

MIMO信道相关度ρ_COR用信道矩阵的秩描述。

对于中继节点1，根据已有方法测量、计算得到MIMO信道容量C_MIMO＝3bit/s/Hz、节点的归一化发射功率P_NORM＝0.4、接收天线信噪比平衡度η_BAL＝0.7以及MIMO信道相关度ρ_COR＝2。

1、确定MIMO信道容量C_MIMO、节点归一化发射功率P_NORM、接收天线信噪比平衡度η_BAL和MIMO信道相关度ρ_COR。

将MIMO信道容量分成G_CAP+1级，其代号为：(0,1,…,G_CAP)，G_CAP为大于或者等于0的整数。于是有论域X＝{0,1,…,G_CAP}。

设置MIMO信道容量的语言值为：

语言值	A₁	A₂	A₃	A₄	A₅
						含义	大	较大	中	较小	小
记号	CVB	CCB	CMB	CCS	CVS

A_i(i＝1,2,…5)是论域X上的模糊(F)集。

同理，取l＝10，将节点归一化发射功率P_NORM分成11级，其代号为：(0,0.1,…,1)，于是有论域Y＝{0,0.1,…,1}。

设置节点归一化发射功率的语言值为：

语言值	B₁	B₂	B₃	B₄	B₅
						含义	大	较大	中	较小	小
记号	PVB	PCB	PMB	PCS	PVS

B_i(i＝1,2,…5)是论域Y上的F集。

同理，取将接收天线信噪比平衡度η_BAL分成11级，其代号为：(0,0.1,…,1)，于是有论域V＝{0,0.1,…,1}。

设置接收天线信噪比平衡度的语言值为：

语言值	C₁	C₂	C₃
				含义	平衡	适度平衡	不平衡
记号	BA	MB	NB

C_i(i＝1,2,3)是论域V上的F集。

同理，将MIMO信道相关度ρ_COR分成G_CH+1级，其代号为：(0,1,…,G_CH)，G_CH为大于或者等于零的整数，于是有论域W＝{0,1,…,G_CH}。

设置MIMO信道相关度的语言值为：

语言值	D₁	D₂	D₃
				含义	强相关	中等相关	不相关
记号	HC	MC	NC

D_i(i＝1,2,3)是论域W上的F集。

2、分别将MIMO信道容量C_MIMO、节点归一化发射功率P_NORM、接收天线信噪比平衡度η_BAL和MIMO信道相关度ρ_COR模糊化。

定义F集A_i如表1所示：

表1

对于中继节点1，定义F集A_i如表1′所示：

表1′

定义F集B_i如表2所示：

表2

对于中继节点1，定义F集B_i如表2′所示：

表2′

定义F集C_i如表3所示：

表3

对于中继节点1，定义F集C_i如表3′所示：

表3′

定义F集D_i如表4所示：

表4

对于中继节点1，定义F集D_i如表4′所示：

表4′

3、模糊准则

采用两级模糊(F)准则，分别为第一级模糊(F)准则和第二级模糊(F)准则，各对应一个输出量。

设置第一级F准则输出量R的语言值为：

语言值	R₁	R₂	R₃
				含义	可选	可选可不选	不选
记号	S1	BS1	NS1

设置第二级F准则输出量T的语言值为：

语言值	T₁	T₂	T₃
				含义	可选	可选可不选	不选
记号	S2	BS2	NS2

用A、B、C、D分别表示经过模糊(F)化处理后的MIMO信道容量、节点归一化发射功率、接收天线信噪比平衡度和MIMO信道相关度。

(1)第一级模糊准则用下列复合条件语句表示：若A_i且B_j则R_k，其中i＝1,2,…5；j＝1,2,…5；k＝1,2,3；且有d_R_k＝A_i(C_MIMO)×B_j(P_NORM)，d_R_k为第一级模糊准则输出量对R_k的隶属度，A_i(C_MIMO)为C_MIMO对A_i的隶属度，B_j(P_NORM)为P_NORM对B_j的隶属度。

按复合条件语句形成的第一级F准则为：

若A＝CVB且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CVB且B＝PCB则R＝BS1；

若A＝CVB且B＝PMB则R＝S1；

若A＝CVB且B＝PCS则R＝S1；

若A＝CVB且B＝PVS则R＝S1；

若A＝CCB且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CCB且B＝PCB则R＝BS1；

若A＝CCB且B＝PMB则R＝BS1；

若A＝CCB且B＝PCS则R＝S1；

若A＝CCB且B＝PVS则R＝S1；

若A＝CMB且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CMB且B＝PCB则R＝NS1；

若A＝CMB且B＝PMB则R＝BS1；

若A＝CMB且B＝PCS则R＝S1；

若A＝CMB且B＝PVS则R＝S1；

若A＝CCS且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CCS且B＝PCB则R＝NS1；

若A＝CCS且B＝PMB则R＝BS1；

若A＝CCS且B＝PCS则R＝BS1；

若A＝CCS且B＝PVS则R＝S1；

若A＝CVS且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CVS且B＝PCB则R＝NS1；

若A＝CVS且B＝PMB则R＝NS1；

若A＝CVS且B＝PCS则R＝BS1；

若A＝CVS且B＝PVS则R＝S1；

(2)第二级模糊准则用下列复合条件语句表示：若C_m且D_n则T_k′，其中m＝1,2,3；n＝1,2,3；k′＝1,2,3；且有d_T_k′＝C_m(η_BAL)×D_n(ρ_COR)，d_T_k′为第二级模糊准则输出量对T_k′的隶属度，C_m(η_BAL)为η_BAL对C_m的隶属度，D_n(ρ_COR)为ρ_COR对D_n的隶属度。

按复合条件语句形成的第二级F准则为：

若C＝BA且D＝HC则T＝NS2；

若C＝BA且D＝MC则T＝S2；

若C＝BA且D＝NC则T＝S2；

若C＝MB且D＝HC则T＝NS2；

若C＝MB且D＝MC则T＝BS2；

若C＝MB且D＝NC则T＝S2；

若C＝NB且D＝HC则T＝NS2；

若C＝NB且D＝MC则T＝BS2；

若C＝NB且D＝NC则T＝BS2；

4、中继选择的模糊算法

(1)对于第一级模糊准则，定义Ω_NS1、Ω_BS1、Ω_S1为判断结果分别为“R＝NS1”、“R＝BS1”、“R＝S1”的模糊准则的集合。对于集合中的任一模糊准则，根据d_R_k＝A_i(C_MIMO)×B_j(P_NORM)可以计算得到d_R_k的值。于是，对于中继节点1：

若A＝CVB且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CVB且B＝PCB则R＝BS1；

若A＝CVB且B＝PMB则R＝S1；

若A＝CVB且B＝PCS则R＝S1；

若A＝CVB且B＝PVS则R＝S1；

若A＝CCB且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CCB且B＝PCB则R＝BS1；

若A＝CCB且B＝PMB则R＝BS1；

若A＝CCB且B＝PCS则R＝S1；

若A＝CCB且B＝PVS则R＝S1；

若A＝CMB且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CMB且B＝PCB则R＝NS1；

若A＝CMB且B＝PMB则R＝BS1；

若A＝CMB且B＝PCS则R＝S1；

若A＝CMB且B＝PVS则R＝S1；

若A＝CCS且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CCS且B＝PCB则R＝NS1；

若A＝CCS且B＝PMB则R＝BS1；

若A＝CCS且B＝PCS则R＝BS1；

若A＝CCS且B＝PVS则R＝S1；

若A＝CVS且B＝PVB则R＝NS1；

若A＝CVS且B＝PCB则R＝NS1；

若A＝CVS且B＝PMB则R＝NS1；

若A＝CVS且B＝PCS则R＝BS1；

若A＝CVS且B＝PVS则R＝S1；

令v_NS1为根据Ω_NS1中各模糊准则计算得到的d_R₃值之和，v_BS1为根据Ω_BS1中各模糊准则计算得到的d_R₂值之和，v_S1为根据Ω_S1中各模糊准则计算得到的d_R₁值之和。于是，对于中继节点1：

v_NS1＝0.2+0.1＝0.3

v_BS1＝0.04+0.14+0.7+0.35+0.3＝1.53

v_S1＝0.12+0.6＝0.72

满足v_S1同时大于或者等于v_BS1和v_NS1的中继节点为可选中继，纳入第一可选中继集合。满足v_BS1同时大于或者等于v_S1和v_NS1的中继节点为可选可不选中继，纳入第一可选可不选中继集合。除可选中继和可选可不选中继之外的中继节点为不选中继，纳入第一不选中继集合。注意，v_S1、v_BS1和v_NS1三者相等或者两两相等的中继节点可以根据系统实际情况归属于以上三种或者两种中继集合之一。

对于中继节点1，由于满足v_BS1同时大于或者等于v_S1和v_NS1的条件，该中继节点为可选可不选中继，因此纳入第一可选可不选中继集合。

(2)对于第二级模糊准则，定义Ψ_NS2、Ψ_BS2、Ψ_S2为判断结果分别为“T＝NS2”、“T＝BS2”、“T＝S2”的模糊准则的集合。对于集合中的任一模糊准则，根据d_T_k′＝C_m(η_BAL)×D_n(ρ_COR)可以计算得到d_T_k′的值。于是，对于中继节点1：

若C＝BA且D＝HC则T＝NS2；

若C＝BA且D＝MC则T＝S2；

若C＝BA且D＝NC则T＝S2；

若C＝MB且D＝HC则T＝NS2；

若C＝MB且D＝MC则T＝BS2；

若C＝MB且D＝NC则T＝S2；

若C＝NB且D＝HC则T＝NS2；

若C＝NB且D＝MC则T＝BS2；

若C＝NB且D＝NC则T＝BS2；

令μ_NS2为根据Ψ_NS2中各模糊准则计算得到的d_T₃值之和，μ_BS2为根据Ψ_BS2中各模糊准则计算得到的d_T₂值之和，μ_S2为根据Ψ_S2中各模糊准则计算得到的d_T₁值之和。于是，对于中继节点1：

μ_NS2＝0

μ_BS2＝0

μ_S2＝0.6+1＝1.6

满足μ_S2同时大于或者等于μ_BS2和μ_NS2的中继节点为可选中继，纳入第二可选中继集合。满足μ_BS2同时大于或者等于μ_S2和μ_NS2的中继节点为可选可不选中继，纳入第二可选可不选中继集合。除可选中继和可选可不选中继之外的中继节点为不选中继，纳入第二不选中继集合。注意，μ_S2、μ_BS2和μ_NS2三者相等或者两两相等的中继节点可以根据系统实际情况归属于以上三种或者两种中继集合之一。

对于中继节点1，由于满足μ_S2同时大于或者等于μ_BS2和μ_NS2的条件，该中继节点为可选中继，因此纳入第二可选中继集合。

同理，对于中继节点2，利用同样的方法计算得到：v_NS1＝1.3；v_BS1＝0.82；v_S1＝0.32；μ_NS2＝0；μ_BS2＝1.2；μ_S2＝0。因此中继节点2分别纳入第一不选中继集合和第二可选可不选中继集合。

同理，对于中继节点3，利用同样的方法计算得到：v_NS1＝0.5；v_BS1＝1.2；v_S1＝0.32；μ_NS2＝0；μ_BS2＝0.6；μ_BS2＝0。因此中继节点3分别纳入第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合。

(3)当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合时，将这些节点根据v_S1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。对于v_S1值相等的节点则根据μ_S2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。当没有中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合时或者同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选中继集合中的剩余中继中按照v_S1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。

(4)根据步骤(3)未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合时，将这些节点根据v_S1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。对于v_S1值相等的节点则根据μ_BS2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。当没有中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合时或者同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选中继集合中的剩余中继中按照v_S1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。

(5)根据步骤(4)未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合时，将这些节点根据v_BS1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。对于v_BS1值相等的节点则根据μ_S2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。当没有中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合时或者同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选可不选中继集合中的剩余中继中按照v_BS1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。

(6)根据步骤(5)未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合时，将这些节点根据v_BS1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。对于v_BS1值相等的节点则根据μ_BS2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。当没有中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合时或者同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选可不选中继集合中的剩余中继中按照v_BS1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继。

(7)根据步骤(6)未完成中继选择时，中继选择过程终止。

在本实施例中，由于第一可选中继集合为空，根据步骤(5)，有且只有中继节点1同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合，因此确定中继节点1为用于转发数据的中继节点。

Claims

1.一种MIMO协作中继选择方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤3，将分别通过两级模糊准则输出的MIMO中继选择结果进行融合，从而确定所需的MIMO中继节点；即

令ν_NS1为根据集合Ω_NS1中各模糊准则计算得到的d_R₃值之和，ν_BS1为根据集合Ω_BS1中各模糊准则计算得到的d_R₂值之和，ν_S1为根据集合Ω_S1中各模糊准则计算得到的d_R₁值之和；其中Ω_NS1、Ω_BS1、Ω_S1分别为判断结果为“R＝NS1”、“R＝BS1”、“R＝S1”的模糊准则的集合；此时，“R＝NS1”、“R＝BS1”、“R＝S1”分别表示第一级模糊准则输出为“不选”、“可选可不选”、“可选”；

将满足ν_S1同时大于或者等于ν_BS1和ν_NS1的中继节点作为可选中继，纳入第一可选中继集合；

将满足ν_BS1同时大于或者等于ν_S1和ν_NS1的中继节点作为可选可不选中继，纳入第一可选可不选中继集合；

步骤3.3，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合时，将这些节点根据ν_S1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；对于ν_S1值相等的节点则根据μ_S2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；当没有中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合时或者同时归属于第一可选中继集合和第二可选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选中继集合中的剩余中继中按照ν_S1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；

步骤3.4，根据步骤3.3未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合时，将这些节点根据ν_S1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；对于ν_S1值相等的节点则根据μ_BS2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；当没有中继节点同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合时或者同时归属于第一可选中继集合和第二可选可不选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选中继集合中的剩余中继中按照ν_S1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；

步骤3.5，根据步骤3.4未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合时，将这些节点根据ν_BS1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；对于ν_BS1值相等的节点则根据μ_S2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；当没有中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合时或者同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选可不选中继集合中的剩余中继中按照ν_BS1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；

步骤3.6，根据步骤3.5未完成中继选择时，当存在一个或一个以上的中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合时，将这些节点根据ν_BS1值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；对于ν_BS1值相等的节点则根据μ_BS2值从大到小排序，并根据所需中继数目按照从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；当没有中继节点同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合时或者同时归属于第一可选可不选中继集合和第二可选可不选中继集合的中继节点数目小于所需中继数目时，从第一可选可不选中继集合中的剩余中继中按照ν_BS1值从大到小的原则依次确定用于转发数据的中继；

2.根据权利要求1所述的一种MIMO协作中继选择方法，其特征是，所述步骤1具体为：

MIMO信道容量C_MIMO为：

节点归一化发射功率P_NORM为：

接收天线信噪比平衡度η_BAL为：

MIMO信道相关度ρ_COR为信道矩阵的秩；

3.根据权利要求1所述的一种MIMO协作中继选择方法，其特征是，所述步骤2具体为：将MIMO信道容量、节点归一化发射功率、接收天线信噪比平衡度和MIMO信道相关度进行模糊化

4.根据权利要求3所述的一种MIMO协作中继选择方法，其特征是，所述第一级模糊准则的模糊等级k和第二级模糊准则的模糊等级k′均为3级，即k＝1,2,3，k′＝1,2,3。