用于解決多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作沖突的中繼選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明協(xié)作通信的技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及用于解決多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作沖突問(wèn)題的 中繼選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，協(xié)作通信技術(shù)發(fā)展迅速，由于只需在每個(gè)設(shè)備上配置單根天線(xiàn)，通過(guò)用戶(hù) 間的資源共享就能夠達(dá)到與多輸入多輸出系統(tǒng)相同的分集效果，降低了成本的同時(shí)還縮減 了系統(tǒng)體積，因此越來(lái)越多的研究者致力于協(xié)作通信技術(shù)的研究。其中，單中繼的協(xié)同方法 W其簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)被廣泛地認(rèn)為是一種可靠的通信技術(shù)，但在多用戶(hù)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中 應(yīng)用單中繼協(xié)同技術(shù)存在著最佳中繼沖突問(wèn)題。目前，有關(guān)針對(duì)解決該問(wèn)題的研究比較有 限。ElzbietaBeres等人提出了在多用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)選擇，按序選擇和分布式選擇=種 中繼選擇方法，在一定程度上降低了多用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)最佳中繼選擇沖突的可能。 陽(yáng)003] 然而，ElzbietaBeres等人提出的選擇方法存在著一些不足，其中的分布式方法， 在每個(gè)用戶(hù)只考慮一個(gè)有效中繼節(jié)點(diǎn)的情況下，節(jié)點(diǎn)沖突的可能仍然會(huì)比較高。
[0004] 本發(fā)明針對(duì)多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，采用=種可靠的集中式選擇方法協(xié)調(diào)選擇出每 個(gè)用戶(hù)的最佳中繼，包括最優(yōu)中繼選擇和次優(yōu)中繼選擇方法，次優(yōu)中繼選擇方法又分別從 用戶(hù)和中繼節(jié)點(diǎn)兩種角度進(jìn)行中繼選擇，相比于之前的中繼選擇方法，本發(fā)明能夠更好地 改善多個(gè)用戶(hù)最佳中繼選擇沖突的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)W上現(xiàn)有的不足，提出了一種對(duì)中繼選擇沖突問(wèn)題有所改善、提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的傳輸可靠性的中繼選擇方法。。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種用于解決多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié) 作沖突的中繼選擇方法，包括采用最優(yōu)中繼選擇法進(jìn)行中繼選擇的步驟，其中所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)為協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，包含M個(gè)用戶(hù)和M個(gè)相應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有中繼節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)用 戶(hù)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，其他用戶(hù)就被認(rèn)為是中繼節(jié)點(diǎn)，各個(gè)用戶(hù)相互協(xié)作，其特征在于，中繼選擇 方法還包括次優(yōu)中繼選擇法；所述次優(yōu)中繼選擇方法包括分別從用戶(hù)角度進(jìn)行中繼選擇的 步驟和中繼節(jié)點(diǎn)角度進(jìn)行中繼選擇的步驟。
[0006]進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)的傳輸過(guò)程如下：首先，用戶(hù)Si發(fā)送數(shù)據(jù)給自己的目的 節(jié)點(diǎn)山，其他M-I個(gè)用戶(hù)嘗試接收Si的數(shù)據(jù)，接收成功的用戶(hù)加入第一集合A1 (Si);其次， 若用戶(hù)Si的數(shù)據(jù)傳輸成功，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)返回確認(rèn)ACK帖給S1，不需要進(jìn)行協(xié)作傳輸；若傳輸失 敗，目的節(jié)點(diǎn)W與Si相同的速率反饋否決NACK帖，Ai(Si)中能夠成功接收NACK帖的用戶(hù)加 入第二集合Az(Si),在第二集合Az(Si)中選擇出最佳中繼并由該中繼節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給目 的節(jié)點(diǎn)山。
[0007] 進(jìn)一步的，所述采用最優(yōu)中繼選擇法進(jìn)行中繼選擇的步驟具體為：將每個(gè)用戶(hù)的 中繼選擇情況，即集合Az(Si)中的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全遍歷，從所有的中繼選擇情況中選擇一 組中繼節(jié)點(diǎn)使得M條傳輸鏈路成功的個(gè)數(shù)最大化，可表示如下：
[0008] {?-(A)，...；)} =一，' J '甲ax /'如)，…，％為,;r (? )} ( 1 ) 巧r化.片.別A J居-Uv.')、
[0009] 其中，函數(shù)f(0表示為傳輸成功的鏈路數(shù)，S油;Hs 1)表示為第i個(gè)用戶(hù)和其對(duì) 應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)在中繼節(jié)點(diǎn)r(Si)的作用下進(jìn)行協(xié)作傳輸。
[0010] 進(jìn)一步的，次優(yōu)中繼選擇法中，所述從用戶(hù)角度進(jìn)行中繼選擇的步驟具體為：（同 權(quán)利要求書(shū)中的問(wèn)題） W11] 設(shè)IAz(Si)I表示用戶(hù)Si的集合Az(Si)中中繼節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，則具體步驟如下： 陽(yáng)01引第1步：將IAz(Si)I按照從小到大的順序排列，選出最小值IAz(S)Lm;
[001引第2步：若IAz(S)U= 1，則選擇運(yùn)唯一的節(jié)點(diǎn)為該用戶(hù)的最佳中繼節(jié)點(diǎn)，若IAz(S)Lm> 1，貝>1由主控節(jié)點(diǎn)判斷Az(S)min中各中繼節(jié)點(diǎn)被共享的次數(shù)，選擇被共享次數(shù)少 的節(jié)點(diǎn)作為中繼，若存在多個(gè)共享次數(shù)最小的，則隨機(jī)選擇一個(gè)，設(shè)被選擇的節(jié)點(diǎn)為ri;
[0014]第3步：更新剩余所有與ri有關(guān)的集合Az(Si)，將ri從運(yùn)些集合中刪除；
[0015] 第4步：返回到步驟1繼續(xù)進(jìn)行迭代過(guò)程，直到M個(gè)用戶(hù)完成中繼選擇。
[0016] 進(jìn)一步的，次優(yōu)中繼選擇法中，中繼節(jié)點(diǎn)角度進(jìn)行中繼選擇的步驟具體為：設(shè) Asb)表示的是所有分享中繼節(jié)點(diǎn)用戶(hù)的集合，IAsb)I表示中繼節(jié)點(diǎn)共享集合中用 戶(hù)的個(gè)數(shù)，貝U
[0017] 第1步：將中繼節(jié)點(diǎn)按照被共享的次數(shù)N從小到大排序，選出N最小的中繼節(jié)點(diǎn) Tl; 陽(yáng)〇1引第2步：若lAsh)I= 1，則將ri分配給運(yùn)唯一的用戶(hù)；若lAsh)I> 1，則將共享ri的所有用戶(hù)的IAz(Si)I從小到大排序，優(yōu)先選擇IAz(Si)I小的用戶(hù)進(jìn)行分配，如果存在多 個(gè)最小的情況，則ri隨機(jī)選擇一個(gè)用戶(hù)進(jìn)行協(xié)作，設(shè)被協(xié)作的用戶(hù)為S 1;
[0019]第3步：更新剩余所有包含Si的共享集合，將S1從運(yùn)些集合中刪除；
[0020] 第4步：返回到步驟1繼續(xù)進(jìn)行迭代過(guò)程，直到M個(gè)用戶(hù)完成中繼選擇。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：
[0022] 本發(fā)明提出的立種中繼選擇方法中，最優(yōu)選擇方法的性能最好，但復(fù)雜度最高，兩 種次優(yōu)選擇方法的性能次之，復(fù)雜度相對(duì)較低，=種方法都能較好地改善多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 的沖突問(wèn)題。尤其是兩種次優(yōu)的中繼選擇方法，充分利用了反饋機(jī)制帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，即每個(gè)用 戶(hù)存在多個(gè)有效的中繼節(jié)點(diǎn)，從用戶(hù)角度進(jìn)行中繼選擇的方法考慮到讓有效中繼個(gè)數(shù)少的 用戶(hù)優(yōu)先進(jìn)行中繼選擇，而從中繼節(jié)點(diǎn)角度進(jìn)行中繼選擇的方法則是考慮到優(yōu)先分配被共 享次數(shù)少的中繼，兩種方法的目標(biāo)均是為了盡可能地避免沖突發(fā)生，從而提高無(wú)線(xiàn)通信系 統(tǒng)的傳輸可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例從用戶(hù)角度分析的次優(yōu)中繼選擇方法流程圖；
[0024]圖2是本發(fā)明從中繼節(jié)點(diǎn)角度分析的次優(yōu)中繼選擇方法流程圖。 具體實(shí)施例
[00巧]W下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[00%] 用于解決多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作沖突問(wèn)題的中繼選擇方法，首先設(shè)定該多用戶(hù)無(wú) 線(xiàn)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)有M個(gè)用戶(hù)，分別表示為Si,S2,…，Sm,M個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，分別表示為di，d2,…，dM， 沒(méi)有中繼節(jié)點(diǎn)，各個(gè)用戶(hù)間相互協(xié)作。當(dāng)用戶(hù)Si發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其他M-I個(gè)用戶(hù)嘗試接 收Si的數(shù)據(jù)，即充當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)的角色。各個(gè)信道間相互獨(dú)立且服從瑞利衰落模型。設(shè)用 戶(hù)Si與其對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)CU之間的信道增益為馬,4 ,用戶(hù)與中繼節(jié)點(diǎn)間的信道增益為 …，中繼節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的信道增益為。對(duì)于信道對(duì)等性方 面，假設(shè)所有的信道都是可逆的，等效的，即A、,/ =A,a.、，A、.,. 二。不失一 般性，系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)受到均值為0,方差為N。的加性高斯白噪音的干擾。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中 的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均配置單根天線(xiàn)且采用半雙工模式，用戶(hù)與目的節(jié)點(diǎn)之間的傳輸頻率效率為R。
[0027] 用戶(hù)的傳輸過(guò)程為：首先，用戶(hù)Si發(fā)送數(shù)據(jù)給自己的目的節(jié)點(diǎn)，M-I個(gè)用戶(hù)