[发明专利]宏蜂窝用户MUE选择飞蜂窝用户FUE 协助中继的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种宏蜂窝用户MUE选择飞蜂窝用户FUE协助中继的方法。 

背景技术

基于人们对于更高无线传输速率、更广无线覆盖以及“绿色无线电”中更低能耗的要求，飞蜂窝（Femtocell）在学术和工业界引起了广泛关注。飞蜂窝接入点设置在家中，作为中继帮助远离宏基站的用户接入核心网，减少了宏蜂窝（Macrocell）用户的能耗。然而，为了保存自身的容量和回程线路，很多时候飞蜂窝拥有者倾向在上行链路采取封闭式接入，例如在宏蜂窝-飞蜂窝频谱独占网络中。当宏蜂窝-飞蜂窝采取合作策略时，若一个宏蜂窝用户（MUE）运动到宏蜂窝小区边缘，但接近飞蜂窝覆盖区域，可以雇佣一些信道条件较好的飞蜂窝用户（FUE）帮助中继。由于飞蜂窝接入点（FAP）与宏蜂窝基站（MBS）之间通过有线连接，MUE可以由FUE协助中继数据至FAP，从而实现数据传输。这克服了MUE直接向MBS传输时信道质量差的问题，帮助MUE节省了能耗。同时，这些提供服务的FUE得到MUE传输结构中的部分时间作为回报来传输自己的数据。这样的合作模式为MUE和FUE创造了共赢的局面。 

近年，关于MUE-FUE合作问题引起了人们广泛和深入的研究，合作的稳定性和服务质量的关键在于一套细致而有效的资源分配机制。经对现有技术文献的检索发现，Linjie Duan，Jianwei Huang和Biying Shou将在2013年IEEE Transactions on Mobile Computing上发表的“Economics of femtocell service provision”（飞蜂窝提供服务的经济学）一文中，借助Stackelberg game的子博弈完美均衡，研究了移动运营商在当前宏蜂窝服务之上引入飞蜂窝服务的经济学动机。 

但是上述技术并没有在考虑最大化所有MUE整体利益的同时，考虑MUE之间的公平性。考虑公平性的纳什讨价还价问题是NP-hard问题，现有的穷举算法因为计算量过大，很难在实际环境中实现。 

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种宏蜂窝用户MUE选择飞蜂窝用 户FUE协助中继的方法，保证整体利益最大化的基础上公平地分配多个FUE的策略。 

根据本发明的一个方面，提供一种宏蜂窝用户MUE选择飞蜂窝用户FUE协助中继的方法，其特征是，包括如下步骤： 

第一步：多个MUE与多个FUE采取合作传输模式，并规定时隙分配协议； 

第二步：计算不同FUE为每个MUE中继的效用； 

第三步：每个MUE根据效用参数按序选择FUE中继集合； 

第四步：若存在FUE被多个MUE选择，遍历所有可能的选择组合方案，将MUE效用增量积最大的方案确定为最优策略，并根据所述策略确定每个MUE的中继选择集合。 

优选地，所述第一步中的合作传输模式规定每个时隙分为三部分：MUE向FUE广播数据的部分α，FUE帮MUE中继至飞蜂窝接入点FAP部分(1-α)β，以及FUE接收MUE补偿用于传自己数据的部分(1-α)(1-β)。 

优选地，所述第二步中，记频谱独占网络中MUE的个数为M，FUE的个数为N，记其中的某一个MUE为MUE_m,m=1,2,…M，某一个FUE为FUE_n,n=1,2,…N，根据中继后的传输速率，计算各个FUE帮助每个MUE中继的效用值，MUE_m选择FUE中继集合时的效用等于单独雇佣中继的所有效用之和，计算FUE_n对于MUE_m的距离d_m,n，得到FUE_n对于MUE_m的效用-距离积

优选地，所述第三步中，每个MUE根据距离d_m,n由小到大选择FUE，并依次计算累积效用-距离积每个MUE找到一个能够均匀划分网络中效用-距离积总和的支点μ_m，每个MUE_m得到一个FUE中继子集使中所有FUE的累积效用-距离积不大于μ_m。 

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果： 

在存在多个FUE的频谱独占网络中，指导多个MUE有效地选择FUE协助中继，同时兼顾MUE间的公平性，相较全排列算法具有较低的运算量和较好的性能。 

附图说明