[发明专利]一种低时延网络中基于多中继的资源分配方法

权利要求书

1.一种低时延网络中基于多中继的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在低时延场景中，进行短包传输，接收端错误概率为：

其中，γ表示信噪比，m为信道中传输的块长,即符号个数；D为传输的数据比特数；Q函数为C(γ)＝log₂(1+γ)代表香农容量；V(γ)＝1-(1+γ)^-2代表信道色散；

步骤2、建立低时延通信网络，所述低时延通信网络包括一个数据收集中心节点C，N_A个数据源节点A_i和N_B个中继节点B_j的低时延通信网络；其中N_B≥N_A；

每一个数据源节点A_i(i＝1,2,...,N_A)选择匹配的中继节点B_j(j＝1,2,...,N_B)，在时延范围内同时向中心节点C发送数据；

每个中继节点B_j在传输过程中只能转发一个数据源节点A_i的信号；

步骤3、对每一个数据源节点A_i进行传输，数据源节点A_i将Dbits数据编码成m_i,1个符号，传输给与其匹配的中继节点B_j；D代表传输的数据比特量大小，bits是单位；中继节点B_j接收来自数据源节点A_i的信号后，将解调后的Dbits数据编码成m_i,2个符号，再向中心节点C转发，构成从数据源节点A_i到中继节点B_j再到中心节点C的传输链路，为了满足时延限制的要求，m_i,1+m_i,2≤M，其中M为总的传输符号个数；

步骤4、低时延网络中信道为准静态衰落信道，在整个传输过程中保持不变；数据源节点A_i和中继节点B_j之间的信噪比中继节点B_j和中心节点C之间的信噪比其中，表示A_i和B_j之间的信道衰落系数，表示B_j和C之间的信道衰落系数，表示A_i和B_j之间所有传输链路的平均接收信噪比，表示B_j和C之间所有传输链路的平均接收信噪比；

步骤5、得到每一个数据源节点A_i对应的从数据源节点A_i到中继节点B_j再到中心节点C的传输链路的错误概率为：

其中表示A_i和B_j之间的传输错误概率，表示B_j和C之间的传输错误概率；

步骤6、建立以最小化整个系统中所有传输链路的平均错误概率为优化目标，以m_i,1，m_i,2，为优化变量的数学模型，优化问题如下所示：

m_i,1+m_i,2≤M

其中ε_ave表示整个系统中所有传输链路的平均错误概率；表示m_i,1,m_i,2为正整数；代表正整数集合；代表中继匹配状态，当表示A_i选择B_j作为中继来完成信号传输，否则表示每个中继最多只能转发一个数据源节点的信号，N_B为中继节点个数；表示每个数据源选择且只选择一个中继转发信号，N_A为数据源节点个数；

步骤7、利用矛盾论证明在步骤6的优化问题的所有最优解中，存在一个最优解满足m_i,1+m_i,2＝M；

步骤8、基于步骤6和步骤7，优化问题改写为：

m_i,1+m_i,2＝M

步骤9、步骤8中的优化问题为整数优化问题，为了解决这个问题，采用基于交替迭代的联合优化算法，将优化问题分为中继匹配和块长分配两个子问题，交替迭代两个子问题，直到优化目标收敛。