[发明专利]大规模中继网络中基于时隙ALOHA的贪婪中继选择方法

摘要

本发明提供了一种大规模中继网络中基于时隙ALOHA的贪婪中继选择方法，首先建立网络模型，然后可用中继节点进行自我标记后进行基于时隙ALOHA的贪婪中继选择，当中继节点被成功选择，则源节点使用被选中的中继节点进行传输。本发明同时结合了盲网络、动态网络、大规模网络环境等多方面因素，可以在不需要中继提供状态信息的前提下，在大量动态中继之中快速选择出符合用户传输需求的中继，并且引入了贪婪中继选择的新兴概念，是一种可用性强，适用面广的中继选择方案。

主权项

一种大规模中继网络中基于时隙ALOHA的贪婪中继选择方法，其特征在于包括下述步骤：1)建立网络模型，包括一个源节点S、一个目的节点D和密度为λr的均匀随机分布的若干中继节点R，其中中继节点分为可以满足用户最低传输需求的可用中继和不能满足传输需求的其它中继；源节点到目的节点、源节点到中继节点、中继节点到目的节点之间的距离分别表示为dSD、dSR和dRD；在每帧内执行步骤2)～4)；2)可用中继的自我标记2a)源节点在每帧中的第一时隙广播用户最低需求传输速率Rr和源节点坐标给所有中继节点；2b)收到源节点广播信息的每个中继节点计算自己的中继传输速度并与需求传输速率Rr进行对比，其中ε为用户能够承受的目标传输总中断率，Ps与Pr分别为源节点和中继节点的发射功率，N0为噪声平均功率；2c)每个能够满足Ra＞Rr的中继节点都将自己标记为可用中继，继续参与步骤3)中基于时隙ALOHA的中继选择，其余中继自我标记为其它中继，并退出本帧的中继选择，在下一帧之前保持静默；3)基于时隙ALOHA的贪婪中继选择3a)可用中继通过可用中继区域估算每时隙最优接入概率其中m为本帧中目前已成功接入的中继个数，Psuc(pacc)为一个时隙内的发生成功接入的总概率，其中，k为该帧内的可用中继数量，代表在k‑m个中选1个的组合符号，为可用中继区域的面积，|S|=2∫x1x2-xSR2+axSR+bdxSR=(2xSR-a2-xSR2+axSR+b+a2+4b4arcsin2xSR-aa2+ab)|x1x2]]>积分下限与上限分别为x1=a/2-a2/4+bx2=a/2+a2/4+b]]>其中3b)在每帧的中继选择开始之前，设为被选中继传输速率的初始值，W为连续失败接入的时隙的上限值，w0＝0为连续接入失败时隙计数器的初始值，m0＝0为已成功接入中继数量的初始值，L表示一帧中总的时隙数，l0＝0为选择过程使用时隙的初始值；在从第二个时隙开始的每一个时隙中，每个尚未接入成功的可用中继都以计算得到的接入概率pacc(λ,m)来接入信道；当且仅当同时只有一个中继接入信道时，则完成了一次成功的选择，此时成功接入中继数量m加1并且令w归零；否则选择失败，且当m＞0时令w加1；无论选择是哪一种结果，l都加1，代表推进到下一时隙；每当发生一次成功的选择，将选择成功的中继节点的速度Ra和Rs进行对比；当Ra＞Rs，源节点更新被选中的中继节点为新接入成功的中继节点并令Rs＝Ra，继续进行中继选择，否则终止中继选择；在w达到上限W，或者l达到上限L时也终止选择；4)当步骤3)结束且有中继节点被成功选择，源节点使用被选中的中继节点以速度Rs进行传输；协作传输过程分为两个阶段：第一阶段，源节点将数据发送给中继节点；第二阶段，中继解码收到的数据，如果能够正确解码，则中继将解码的数据转发给目的节点，否则中继将不进行转发。