[发明专利]一种分布式无线网络无线资源分配方法

说明书

技术领域

本发明属于无线网络通信技术领域，具体涉及一分布式无线网络无线资源分配方法。

背景技术

协作分集作为一种有效地抵抗无线信道多径衰落与提升网络覆盖范围的方法，近几年来受到业界广泛的关注。多个独立的终端设备通过相互协作形成一个虚拟的天线阵列，从而提升系统的整体性能。因此，协作中继节点的位置、选择标准以及功率控制等资源分配方式均影响着天线的排列及系统的性能。

经过对现有的文献检索发现，协作中继节点的选择与功率分配大都基于某一个性能参数，例如源节点、协作中继节点与目的节点之间的中断概率，数据包的接收误码率等。这些中继的资源分配方案大都是为单中继分集而设计的，而且往往是用在集中式控制的网络环境中。这种分配机制需要用到完全准确的全部信道状态信息(channelstate information，CSI)，但是实际上，这种即时信道状态信息的错误信道估计对系统的更新与稳定性有很大的影响，除非反馈信道是完全即时的、理想的，然而这在实际网络中是很困难的。

也就是说，传统的协作资源分配方案大都集中在有中心控制点的集中式管理问题上。未来的无线通信网络是一种集各种网络为一体的综合性系统，其中分布式网络作为一种重要的分布形式可以提升蜂窝网络的信道容量，扩展小区边缘的信号质量，增加小区的覆盖面积。因此，有必要寻找一种适用于分布式系统的协作资源分配方法，使得在没有中心控制点，不知道信道全部状态信息的情况下，只利用部分信道状态信息来实现对源节点和协作节点的无线资源分配。

博弈论作为一种有效的数学分析工具现在已经逐渐地应用在分布式无线网络系统中，《国际电子与电气工程师协会-移动计算汇刊》(IEEE Transactions on Mobile Computing，vol.8，pp.975-990，2009)提出了一种应用于协作通信网络的分布式中继节点选择与功率控制方法，具体方法为：将中继节点的功率作为商品来买卖，作为买家的源节点将根据付出的成本与获得的收益博弈来权衡对中继节点的选择标准，作为卖家的中继节点也是利用这种收益差博弈来决定其卖出功率的价格。该方法不足在于：首先，该方法的效用函数只是根据可达速率而设，并没有考虑到节点的实际信道状况，而出现了效用函数的收益与实际不符的情形；其次，终端节点因体积及能量约束等条件限制，应该尽量放弃那些到目的节点信道条件不太好的中继节点，尽管那些节点开出的功率价格很低，但是从能量效率角度考虑，还是应该弃用，然而文中并没有考虑到这一点。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术的不足，提供了一种能根据分布式无线网络终端体积与资源的有限性和信道状况的优劣情况进行资源分配的分配方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

本发明分布式无线网络无线资源分配方法，包括步骤：

步骤1：网络中源节点发送广播信息；

步骤2：网络中目的节点收到源节点的广播信息后，进行CRC校验，如果校验成功，则广播返回ACK确认帧，否则广播返回NACK帧；

步骤3：网络中收到源节点的广播信息，并且能成功地经过CRC校验的中继节点为候选中继节点，候选中继节点如果收到目的节点的ACK确认帧，则丢弃其缓存中的接收信息，如果收到目的节点的NACK帧，则该候选中继节点作为源节点的协作中继节点，协作中继节点通过反馈信道返回给源节点信道状态信息；

步骤4：源节点根据自己的效用函数，分配最优发射功率；

步骤5：协作中继点根据自己的效用函数，迭代计算最优的功率价格，出卖给源节点用于协作传输信息。

步骤4所述分配最优发射功率具体包括如下步骤：

步骤41：建立源端的博弈效用函数模型，其定义为源节点经过协作中继节点协作传输后得到的收益与付出的代价之差；

步骤42：目标节点在接收到协作信噪比γ_MRC之后，将信噪比信息反馈给源节点，源节点根据

选择其可用的传输速率；

其中，{R₁，...，R_M}(R₁＜...＜R_M)为终端节点的离散多速率空间，采用调制方式是M-PSK，M取值为4；R_max为信道的最大可能传输速率，即信道容量；

步骤43：源节点端为得到效用函数的最大值，需要根据动态博弈找到最优功率分配值；根据可以得到源节点端效用函数取最值时的中继功率值，即为源节点的最优发射功率；