[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

摘要

本发明公开了一种基于网络生命周期门限选择天线的MIMO中继选择方法，通过设置生命周期门限控制MIMO协作通信系统的天线选择以及基于天线选择结果从而完成中继选择。本发明在中继选择时考虑了中继节点的剩余能量，在存在电池供电的中继节点的协作通信网络中，能够平衡网络负荷，延长网络生命周期，并且相对于已有天线选择算法，计算复杂度大大降低。本发明不仅可用于由电池供电的中继节点构成的协作通信系统，同时适用于电池供电中继节点和电网供电中继节点共存的协作通信系统。

主权项

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rth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中的第i个中继节点：(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Ψ1i；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；αij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；Eij为在中继选择时刻j时第i个中继节点的剩余能量；Pij(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)对于一根被选天线集合Ψ1i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Ψ1i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Ψ2i；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Ψ2i中的任意天线组合，分别计算选择所述二根被选天线集合Ψ2i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Ψ1i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Ψ2i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Ψ3i；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Ψ3i中的任意天线组合，分别计算选择所述三根被选天线集合Ψ3i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Ψ1i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Ψ3i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Ψ4i；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。