[发明专利]多源多中继无线网络功率最小化的中继选择方法

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，尤其是对于多源多中继网络选择合适中继节点以优化总的系统发送功率的方法。

背景技术

在无线宽带服务中，协同通信被认为是一项可以改善频谱效率和空间分集的有效技术。大部分协同通信的模型都是由单个或多个中继节点转发从源节点到目的节点的信息。在这些中继网络中，放大转发和解码转发是两种最常用的中继协议。对于中继网络，不同的源节点和中继节点的发送功率也不完全相同，源节点如果在和目的节点进行通信时能够选择合适的中继节点，那么整个网络的频谱有效性和能量有效性便会大幅提高。因此，研究源节点如何选取中继节点以使总的发送功率最小对于最大化系统效益是极其有意义的。

发明内容

为了克服现有的多源多中继网络中节点总的发送功率较大、运算复杂度高、对硬件设备要求较高的不足，本发明提供一种在解码转发中继网络中，对于存在瑞利衰落的信道如何选取中继节点以最小化总传输功率、最大化系统效益的多源多中继无线网络功率最小化的中继选择方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多源多中继无线网络功率最小化的中继选择方法，所述方法包括以下步骤：

1)每个中继节点感知从源节点到其自身，以及从其自身到接收节点的信道增益，然后将信道增益和该中继节点的最大发送功率通知源节点；通过中继节点感知到的信道信息和中继节点及接收节点接收到的噪音功率，得到相关信噪比如下：

约束条件为：p_i≤SourceP_i，max，

p_j≤RelayP_j，max

其中，式中各参数定义如下：

γ_j(p_i)：中继节点j收到的信噪比；

p_i：源节点i的发送功率；

g_i，j：从源节点i到中继节点j的信道增益；

f_i，j：模拟从源节点i到中继节点j的瑞利衰落；

n_j：中继节点j收到的噪声功率；

SourceP_i，max：源节点i的最大发送功率；

γ_D(p_j)：目的节点D收到的信噪比；

p_j：中继节点j的发送功率；

g_j，D：从中继节点j到目的节点D的信道增益；

f_j，D：模拟从中继节点j到目的节点D的瑞利衰落；

n_D：目的节点D收到的噪声功率；

RelayP_j，max：中继节点j的最大发送功率；

2)源节点选择所有符合要求的中继节点，所谓符合要求的中继节点应该满足两个条件：第一，公式(1)中得出的信噪比应该大于一个阈值γ；第二，由中继节点提供的链路的中断概率应该小于一个阈值β；

约束条件为：γ_j(p_i)≥γ

γ_D(p_j)≥γ

O_ij≤β

其中，式中各参数定义如下：

O_ij：源节点i和中继节点j组成的链路的中断概率；

γ：信噪比的阈值。节点信噪比大于该阈值的点才被选取；

β：中断概率的阈值，中继节点所提供链路的中断概率小于该阈值时才被选取；

3)对于具有n个用户，m个中继节点的无线通信网络，每个用户需要选择一个中继节点使整个系统的总传输功率最小。所以本发明是，选择一种中继节点分配方式C满足下式：

约束条件为：O_ij≤β，

0≤p_i≤SourceP_I，max，

0≤p_j≤RelayP_j，max，

c_ij∈{0，1}。

其中，C是一个分配数组，c_ij表示用户i选择中继节点j。表示一个用户只能选择一个中继节点，表示一个中继节点最多被一个用户选择；