[发明专利]一种公平的协作中继选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种公平的协作中继选择方法。

背景技术

在蜂窝移动网络中，通过在接收端和发射端放置多天线的点对点链路，可以获得空间分集来提高数据的传输速率，并且不会造成带宽和功率的浪费，但是在应用中却受到各种现实因素的限制，因而在实际系统中并不一定适用。在协作通信中，利用网内多个用户天线组成分布式系统，将MIMO技术应用到多天线受限的移动终端上，能获得空间分集增益。协作通信的现有研究一般选择信道条件良好的中继链路参与协作通信，因此信道条件良好的中继链路被选择的频率更高，但是这样会带来一些实际问题，如网络负荷的不平衡和用户体验满意度低等。这是由于中继选择方法没有考虑到公平性原则，中继的非公平选择导致中继设备负荷的不平衡，高负荷中继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；同时，负荷平衡对于获得高的系统容量也至关重要，负荷不平衡将对获得高的系统容量带来不利影响。另一方面，当中继设备为电池供电的用户设备时，中继导致能量的快速消耗，对用户来说是难以承受的，如果用户本身从协作中不能获得收益，就会严重损害用户体验。

发明内容

本发明所要解决的是现有中继选择方法没有考虑到公平性原则而导致中继设备负荷的不平衡的问题，提供一种公平的协作中继选择方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种公平的协作中继选择方法，包括如下步骤：

步骤1，根据协作通信系统中各中继节点的供电来源，将协作通信系统分为三种情形，即协作通信系统中仅存在电池供电的中继节点、协作通信系统中仅存在电网供电的中继节点或协作通信系统中同时存在电池和电网供电的中继节点；

步骤2，根据协作通信系统的情形，确定对应的中继选择方式，即

情形1，当协作通信系统中仅存在电池供电的中继节点时，用户μ根据式(1)选择中继节点k₁来对数据进行中继转发；即

式中，α₁为第一公平因子；Θ₁为电池供电的中继节点集合；为用户μ在中继节点i链路上的信噪比；为用户μ在中继节点i链路上的中断门限；

情形2，当协作通信系统中仅存在电网供电的中继节点时，用户μ根据式(2)选择中继节点k₂对数据进行中继转发；即

式中，α₂为第二公平因子；Θ₂为电网供电的中继节点集合；为用户μ在中继节点j链路上的信噪比；η_j为中继节点j的负荷；

情形3，当协作通信系统中同时存在电网和电池供电的中继节点时，用户μ选择和中的较大值对应的中继节点对数据进行中继转发；即

当时，则用户μ根据式(1)选择中继节点k₁来对数据进行中继转发；

当时，则用户μ根据式(2)选择中继节点k₂来对数据进行中继转发；

当时，则用户μ根据式(1)选择中继节点k₁或根据式(2)选择中继节点k₂来对数据进行中继转发；

上述k₁、k₂分别由式(1)和式(2)确定；α₁为第一公平因子；为用户μ在中继节点k₁链路上的信噪比；为用户μ在中继节点k₁链路上的中断门限；α₂为第二公平因子；为用户μ在中继节点k₂链路上的信噪比；为中继节点k₂的负荷。

上述方案中，第一公平因子α₁的取值范围是第二公平因子α₂的取值范围是α₂≥0。

上述方案中，中继节点链路由源节点到中继节点链路与中继节点到目的节点链路构成。

上述方案中，Θ₁为满足的电池供电的中继节点集合；Θ₂为满足的电网供电的中继节点集合；

上述方案中，用户μ在中继节点i链路上的信噪比其中分别为源节点到中继节点i链路、中继节点i到目的节点链路的用户μ的信噪比；

同理，用户μ在中继节点j链路上的信噪比其中分别为源节点到中继节点j链路、中继节点j到目的节点链路的用户μ的信噪比；