[发明专利]一种基于能效的用户间协作多播方法

权利要求书

1.一种基于能效的用户间协作多播方法,对于一个蜂窝小区，该蜂窝小区包括一个基站，N个多播用户，多播占用的带宽为B，其特征在于：

1)把多播过程分为两个阶段,第一阶段基站给所有用户多播数据，保证一部分信道条件好的用户正确译码，估计剩余信道条件差的用户到正确译码用户之间的信道状态信息，找到一个与每个信道条件差的用户信道条件最好的正确译码的用户，并将该正确译码的用户作为中继；

2）在第二阶段，利用已估计的中继用户到剩余信道条件差的用户之间的信道状态信息，对每个中继的功率进行合理分配，再利用选择的中继给剩余信道条件差的用户多播数据。

2.根据权利要求1所述的基于能效的用户间协作多播方法，所述的步骤1)的具体方法如下：

1-1)把多播过程分为两个阶段，第一阶段基站发射功率P_b，P_b=αP，P为整个多播过程基站和中继消耗的总功率，α为基站发射功率占总功率的比例，数据包长为B_o；则第一阶段位于小区中(l_i,θ_i)位置处的用户i的接收信号为：

yibd=Pbli-ηhix+ni]]>

x是基站的发射信号，上标‘bd’表示基站给用户发数据，l_i表示用户i和基站之间的距离，θ_i为用户i和基站的相角，η为路径损耗系数，h_i是用户i所受的小尺度衰落，h_i~cN(0,1)，即是零均值单位方差的复高斯随机变量，n_i是加性高斯白噪声，方差N₀，则用户i的接收信噪比为：

SNRibd=Pb|hi|2li-ηN0;]]>

1-2)对第一阶段所有用户的接收信噪比按降序排列，组成信噪比矢量定义第一阶段正确译码用户所占的比例C，则第一阶段正确译码用户的集合G={1,2,3，...,N*C}，剩余信道条件差的用户的集合B={N*C+1,N*C+2,...,N}，第一阶段的多播数据速率为所需时间为估算N*(1-C)个信道条件差的用户与正确译码用户之间的信道状态信息：

Hi,j=|hij′|2=lij-η|hij|2]]>{i∈B;j∈G}；

(lij)2=li2+lj2-2li*lj*cos(θi-θj)]]>

h′_ij为为第i个信道条件差的用户到第j个正确译码用户之间的信道系数，H_i，j为信道系数h′_ij的模值平方，l_ij为第i个信道条件差的用户到第j个正确译码用户之间的距离，h_ij为第i个信道条件差的用户到第j个正确译码用户之间的瑞利衰落；对于第i个信道条件差的用户，找到一个与其信道条件最好的正确译码用户，即最大H_i，j对应的j，将该正确译码的用户作为中继，并将该正确译码用户在集合G中对应的编号放在集合Relay中，删除Relay中重复元素，则Relay中各元素即为所选择的中继，中继个数为N_r。

3.根据权利要求1所述的基于能效的用户间协作多播方法，所述步骤2)的具体步骤如下：

2-1)第二阶段，利用已估计出的信道条件差的用户与正确译码用户之间的信道状态信息，得到中继功率分配归一化矢量

βj=HjΣi=1NrHi=|h′1j+h′2j+...+h′N*(1-C)j|2Σi=1Nr|h′1i+h′2i+...+h′N*(1-C)i|2]]>

H_j为中继j与所有信道条件差的用户的信道系数模值平方，反映了中继j与所有信道条件差的用户的整体信道状态；

2-2)第二阶段第i个信道条件差的用户利用中继得到的接收信号为：P_r是第二阶段所有中继总发射功率，满足P_b+P_r=P，上标‘rd’表示中继给用户发数据；

2-3)第二阶段第i个信道条件差的用户接收来自中继用户的接收信噪比为：SNRird=Pr*|Σjβj*lij-ηhij|2N0=P*(1-α)*|Σjβj*lij-ηhij|2N0]]>

利用最大比合并方式得到信道条件差的用户i在第一阶段和第二阶段合并后的接收信噪比：

SNRi=SNRibd+SNRird=Pb|hi|2li-η+Pr|Σjβj*lij-ηhij|2N0]]>

为了保证在第二阶段所有信道条件差的用户都能正确接收并译码数据，取第二阶段接收信噪比最小的用户的可接收的数据速率为第二阶段的多播速率v₂=Blog₂(1+min(SNR_i))，其中，min(SNR_i)为第二阶段接收信噪比最小的用户对应的接收信噪比。