[发明专利]协同通信系统中基于构造函数的中继选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种协同通信系统中基于构造函数的中继选择方法。

背景技术

在协同通信网络中，往往存在多个潜在的中继节点，如何合理、有效地从这些潜在中继节点中选择中继或协同节点，显得十分重要。在协同通信网络中继选择技术的研究中，人们把大量的精力用于研究如何选择中继来提高信道容量、减小端到端传输时延、降低数据传输能耗和接收误比特率；但是对于中继节点负荷的平衡问题关注很少，因此当前获得的研究成果往往存在以下问题：

(1)现有研究一般选择信道条件良好的中继链路参与协同通信，因此信道条件良好的中继链路被选择的频率更高，当中继节点为用户设备时，信道条件良好的用户设备消耗的能量非常快，对于电池供电的用户设备来说是难以承受的，而且用户本身从协同中却不能获得收益，严重损害了用户体验。

(2)中继负荷不平衡将导致高负荷节点的呼叫阻塞概率或者数据端到端时延增大，增大了系统资源调度的难度和系统复杂度。

(3)在传统的蜂窝网络中，有效的移动台关联和负荷平衡对于获得高的系统容量至关重要，在协同通信网络中也是如此，中继负荷不平衡将对获得高的系统容量带来不利影响。

为了直观说明，对一种常用的中继选择方法即最佳中继选择方法进行了仿真，该方法从潜在中继节点中选择具有最大链路信噪比的中继，但是却引入了中继负荷不平衡。我们建立了一个由源节点、5个中继节点、目的节点构成的协同通信系统基本模型，源节点到中继节点链路的平均信噪比分10dB、15dB、18dB、20dB、25dB，中继节点到目的节点链路的平均信噪比与源节点到该中继节点链路的平均信噪比相同，通过仿真得到最佳中继选择方法下协同通信系统各中继节点的平均负荷、呼叫阻塞率如图1、图2所示。

从图1可以看出，在最佳中继选择方法下，对于某个呼叫达到率，协同通信系统中继节点的平均负荷是非常不平衡的，链路平均信噪比高的中继节点的平均负荷总是明显高于链路平均信噪比低的中继节点；从图2可以看出，在最佳中继选择方法下，对于某个呼叫到达率，链路平均信噪比高的中继节点的呼叫阻塞率也明显高于链路平均信噪比低的中继节点，中继5的呼叫阻塞率高达50％以上，而链路平均信噪比最低的中继节点的呼叫阻塞率在5％以下，差距非常大。

发明内容

为了平衡中继节点负荷，本发明同时考虑了中继链路信噪比γ_i或中继链路平均信噪比潜在中继节点的负荷η_i或潜在中继节点的平均负荷因此本发明能够克服上述现有技术中的缺陷。

一种协同通信系统中基于构造函数的中继选择方法，包括：

构造四个状态函数，即高信噪比状态函数、低信噪比状态函数、高负荷状态函数和低负荷状态函数；计算潜在中继节点i的V_HL、V_HH、V_LH、V_LL值，当潜在中继节点i的V_HL值大于V_HH、V_LH、V_LL三者中的最大值时，将潜在中继节点i选入候选中继节点集；根据中继节点需求数目按照各候选中继节点的V_HL值从大到小依次选取一个或一个以上的候选中继节点作为中继节点；当候选中继节点的V_HL值相等时，优先选取最低负荷的候选中继节点作为中继节点；当候选中继节点的V_HL值相等且负荷也相等时，则优先选取中继链路信噪比最大的候选中继节点为中继节点。

所述方法还包括：当候选中继节点集为空集或者所选中继节点数目未达到需求数目时，执行以下步骤：

(1)令step＝β/MAX_NUM，计算Α[j]＝β-j*step，其中j＝1,2,…MAX_NUM，得到A[1]、A[2]、…、A[MAX_NUM]；设置j的初始值为1；