[发明专利]基于网络生命周期门限选择天线的MIMO中继选择方法

权利要求书

1.一种基于网络生命周期门限选择天线的MIMO中继选择方法，至少由1个源节点、M个中继节点和1个目的节点构建系统网络，每个中继节点配置N根天线，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：

步骤一：在中继选择时刻j，将目的节点处接收信噪比大于信噪比门限r_th的中继节点选入候选中继节点集合Ω中，并获得所述候选中继节点集合Ω中所有中继节点的剩余能量；

步骤二：对于候选中继节点集合Ω中的每一个中继节点，以中继节点i为例：

(1)分别计算选择第i个中继节点的天线m时的通信时长1≤m≤N；当时，将天线m选入所述第i个中继节点的一根被选天线集合Ψ_1i；其中：为中继选择时刻j时第i个中继节点的生命周期门限；α_ij为在中继选择时刻j时第i个中继节点允许消耗的最大能量占其剩余能量的比例；E_ij为在中继选择时刻j时第i个中继节点的剩余能量；表示在中继选择时刻j时第i个中继节点的天线m的传输功率；

(2)对于一根被选天线集合Ψ_1i中的任意两根天线，分别计算同时选择所述一根被选天线集合Ψ_1i中的天线a₁和天线b₁时的通信时长当时，将天线a₁和天线b₁构成的天线组合(a₁,b₁)选入第i个中继节点的二根被选天线集合Ψ_2i；其中：分别表示在中继选择时刻j时第i个中继节点的天线a₁和天线b₁的传输功率；

(3)对于二根被选天线集合Ψ_2i中的任意天线组合，分别计算选择所述二根被选天线集合Ψ_2i中的由天线a₂、天线b₂构成的天线组合(a₂,b₂)以及一根被选天线集合Ψ_1i中与天线a₂、天线b₂互不相同的天线c₁且该三根天线中的任意两根天线的组合属于所述二根被选天线集合Ψ_2i时的通信时长当时，将天线a₂、天线b₂和天线c₁构成的天线组合(a₂,b₂,c₁)选入第i个中继节点的三根被选天线集合Ψ_3i；其中：分别表示在中继选择时刻j时第i个中继节点的天线a₂、天线b₂、天线c₁的传输功率；

(4)对于三根被选天线集合Ψ_3i中的任意天线组合，分别计算选择所述三根被选天线集合Ψ_3i中的由天线a₃、天线b₃、天线c₃构成的天线组合(a₃,b₃,c₃)以及一根被选天线集合Ψ_1i中与天线a₃、天线b₃、天线c₃互不相同的天线d₁且该四根天线中任意三根天线的组合属于所述三根被选天线集合Ψ_3i时的通信时长当时，将天线a₃、天线b₃、天线c₃和天线d₁构成的天线组合(a₃,b₃,c₃,d₁)选入第i个中继节点的四根被选天线集合Ψ_4i；其中：分别表示在中继选择时刻j时第i个中继节点的天线a₃、天线b₃、天线c₃、天线d₁的传输功率；

(5)以此类推，直到被选天线集合中的天线组合中的天线个数达到最大值，此时的被选天线集合为所述第i个中继节点的最终被选天线集合；

步骤三：对于每一个非空的最终被选天线集合对应的中继节点，分别计算其最终被选天线集合中每一个天线组合对应的该中继节点到目的节点链路的信道容量，选取最大信道容量对应的天线组合为该中继节点的被选天线组合，该最大信道容量为该中继节点到目的节点链路的信道容量；

步骤四：选择中继节点到目的节点链路的信道容量最大的中继节点作为数据转发的中继节点。

2.一种基于网络生命周期门限选择天线的MIMO中继选择方法，至少由1个源节点、M个中继节点和1个目的节点构建系统网络，每个中继节点配置N根天线，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：

步骤一：在中继选择时刻j，将目的节点处接收信噪比大于信噪比门限r_th的中继节点选入候选中继节点集合Ω中，并获得所述候选中继节点集合Ω中所有中继节点的剩余能量；

步骤二：对于候选中继节点集合Ω中的每一个中继节点，以中继节点i为例：

(1)分别计算选择第i个中继节点的天线m时的通信时长1≤m≤N；当时，将天线m选入所述第i个中继节点的一根被选天线集合Ψ_1i；其中：为中继选择时刻j时第i个中继节点的生命周期门限；α_ij为在中继选择时刻j时第i个中继节点允许消耗的最大能量占其剩余能量的比例；E_ij为在中继选择时刻j时第i个中继节点的剩余能量；P_ij^(m)表示在中继选择时刻j时第i个中继节点的天线m的传输功率；

(2)分别计算选择一根被选天线集合Ψ_1i中的每一根天线时，第i个中继节点与目的节点之间的信道容量，选取最大信道容量对应的天线n_x，分别计算同时选择天线n_x和所述一根被选天线集合Ψ_1i中不同于天线n_x的天线h_x时的通信时长当时，将天线n_x和天线h_x构成的天线组合(n_x,h_x)选入所述第i个中继节点的二根被选天线集合Ψ_2i；其中：分别表示在中继选择时刻j时第i个中继节点的天线n_x和天线h_x的传输功率；

(3)分别计算选择二根被选天线集合Ψ_2i中的每一个天线组合时，第i个中继节点与目的节点之间的信道容量，选取最大信道容量对应的由天线a_x、天线b_x构成的天线组合(a_x,b_x)；再计算选择所述天线组合(a_x,b_x)以及一根被选天线集合Ψ_1i中与天线a_x、天线b_x互不相同的天线c_x时的通信时长当时，将天线a_x、天线b_x和天线c_x构成的天线组合(a_x,b_x,c_x)选入所述第i个中继节点的三根被选天线集合Ψ_3i；其中：分别表示在中继选择时刻j时第i个中继节点的天线a_x、天线b_x、天线c_x的传输功率；

(4)分别计算选择三根被选天线集合Ψ_3i中的每一个天线组合时，第i个中继节点与目的节点之间的信道容量，选取最大信道容量对应的由天线a_y、天线b_y、天线c_y构成的天线组合(a_y,b_y,c_y)，分别计算同时选择所述天线组合(a_y,b_y,c_y)以及一根被选天线集合Ψ_1i中与天线a_y、天线b_y、天线c_y互不相同的天线d_y时的通信时长当时，将天线a_y、天线b_y、天线c_y、天线d_y构成的天线组合(a_y,b_y,c_y,d_y)选入所述第i个中继节点的四根被选天线集合Ψ_4i；其中：分别表示在中继选择时刻j时第i个中继节点的天线a_y、天线b_y、天线c_y、天线d_y的传输功率；

(5)以此类推，直到被选天线集合中的天线组合中的天线个数达到最大值；此时的被选天线集合为所述第i个中继节点的最终被选天线集合；

步骤三：对于每一个非空的最终被选天线集合对应的中继节点，分别计算其最终被选天线集合中每一个天线组合对应的该中继节点到目的节点链路的信道容量，选取最大信道容量对应的天线组合为该中继节点的被选天线组合，该最大信道容量为该中继节点到目的节点链路的信道容量；

步骤四：选择中继节点到目的节点链路的信道容量最大的中继节点作为数据转发的中继节点。