用于解決多用戶無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)作沖突的中繼選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明協(xié)作通信的技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及用于解決多用戶無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)作沖突問題的 中繼選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，協(xié)作通信技術(shù)發(fā)展迅速，由于只需在每個設(shè)備上配置單根天線，通過用戶 間的資源共享就能夠達到與多輸入多輸出系統(tǒng)相同的分集效果，降低了成本的同時還縮減 了系統(tǒng)體積，因此越來越多的研究者致力于協(xié)作通信技術(shù)的研究。其中，單中繼的協(xié)同方法 W其簡單易實現(xiàn)的優(yōu)勢被廣泛地認為是一種可靠的通信技術(shù)，但在多用戶協(xié)作網(wǎng)絡(luò)場景中 應(yīng)用單中繼協(xié)同技術(shù)存在著最佳中繼沖突問題。目前，有關(guān)針對解決該問題的研究比較有 限。ElzbietaBeres等人提出了在多用戶網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)選擇，按序選擇和分布式選擇=種 中繼選擇方法，在一定程度上降低了多用戶網(wǎng)絡(luò)最佳中繼選擇沖突的可能。 陽003] 然而，ElzbietaBeres等人提出的選擇方法存在著一些不足，其中的分布式方法， 在每個用戶只考慮一個有效中繼節(jié)點的情況下，節(jié)點沖突的可能仍然會比較高。
[0004] 本發(fā)明針對多用戶無線協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，采用=種可靠的集中式選擇方法協(xié)調(diào)選擇出每 個用戶的最佳中繼，包括最優(yōu)中繼選擇和次優(yōu)中繼選擇方法，次優(yōu)中繼選擇方法又分別從 用戶和中繼節(jié)點兩種角度進行中繼選擇，相比于之前的中繼選擇方法，本發(fā)明能夠更好地 改善多個用戶最佳中繼選擇沖突的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對W上現(xiàn)有的不足，提出了一種對中繼選擇沖突問題有所改善、提高整個網(wǎng)絡(luò) 的傳輸可靠性的中繼選擇方法。。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種用于解決多用戶無線網(wǎng)絡(luò)協(xié) 作沖突的中繼選擇方法，包括采用最優(yōu)中繼選擇法進行中繼選擇的步驟，其中所述無線網(wǎng) 絡(luò)為協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，包含M個用戶和M個相應(yīng)的目的節(jié)點，無線網(wǎng)絡(luò)中沒有中繼節(jié)點，當一個用 戶傳輸數(shù)據(jù)時，其他用戶就被認為是中繼節(jié)點，各個用戶相互協(xié)作，其特征在于，中繼選擇 方法還包括次優(yōu)中繼選擇法；所述次優(yōu)中繼選擇方法包括分別從用戶角度進行中繼選擇的 步驟和中繼節(jié)點角度進行中繼選擇的步驟。
[0006]進一步的，所述網(wǎng)絡(luò)中用戶的傳輸過程如下：首先，用戶Si發(fā)送數(shù)據(jù)給自己的目的 節(jié)點山，其他M-I個用戶嘗試接收Si的數(shù)據(jù)，接收成功的用戶加入第一集合A1 (Si);其次， 若用戶Si的數(shù)據(jù)傳輸成功，目標節(jié)點返回確認ACK帖給S1，不需要進行協(xié)作傳輸；若傳輸失 敗，目的節(jié)點W與Si相同的速率反饋否決NACK帖，Ai(Si)中能夠成功接收NACK帖的用戶加 入第二集合Az(Si),在第二集合Az(Si)中選擇出最佳中繼并由該中繼節(jié)點將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給目 的節(jié)點山。
[0007] 進一步的，所述采用最優(yōu)中繼選擇法進行中繼選擇的步驟具體為：將每個用戶的 中繼選擇情況，即集合Az(Si)中的所有節(jié)點進行全遍歷，從所有的中繼選擇情況中選擇一 組中繼節(jié)點使得M條傳輸鏈路成功的個數(shù)最大化，可表示如下：
[0008] {?-(A)，...；)} =一，' J '甲ax /'如)，…，％為,;r (? )} ( 1 ) 巧r化.片.別A J居-Uv.')、
[0009] 其中，函數(shù)f(0表示為傳輸成功的鏈路數(shù)，S油;Hs 1)表示為第i個用戶和其對 應(yīng)的目的節(jié)點在中繼節(jié)點r(Si)的作用下進行協(xié)作傳輸。
[0010] 進一步的，次優(yōu)中繼選擇法中，所述從用戶角度進行中繼選擇的步驟具體為：（同 權(quán)利要求書中的問題） W11] 設(shè)IAz(Si)I表示用戶Si的集合Az(Si)中中繼節(jié)點的個數(shù)，則具體步驟如下： 陽01引第1步：將IAz(Si)I按照從小到大的順序排列，選出最小值IAz(S)Lm;
[001引第2步：若IAz(S)U= 1，則選擇運唯一的節(jié)點為該用戶的最佳中繼節(jié)點，若IAz(S)Lm> 1，貝>1由主控節(jié)點判斷Az(S)min中各中繼節(jié)點被共享的次數(shù)，選擇被共享次數(shù)少 的節(jié)點作為中繼，若存在多個共享次數(shù)最小的，則隨機選擇一個，設(shè)被選擇的節(jié)點為ri;
[0014]第3步：更新剩余所有與ri有關(guān)的集合Az(Si)，將ri從運些集合中刪除；
[0015] 第4步：返回到步驟1繼續(xù)進行迭代過程，直到M個用戶完成中繼選擇。
[0016] 進一步的，次優(yōu)中繼選擇法中，中繼節(jié)點角度進行中繼選擇的步驟具體為：設(shè) Asb)表示的是所有分享中繼節(jié)點用戶的集合，IAsb)I表示中繼節(jié)點共享集合中用 戶的個數(shù)，貝U
[0017] 第1步：將中繼節(jié)點按照被共享的次數(shù)N從小到大排序，選出N最小的中繼節(jié)點 Tl; 陽〇1引第2步：若lAsh)I= 1，則將ri分配給運唯一的用戶；若lAsh)I> 1，則將共享ri的所有用戶的IAz(Si)I從小到大排序，優(yōu)先選擇IAz(Si)I小的用戶進行分配，如果存在多 個最小的情況，則ri隨機選擇一個用戶進行協(xié)作，設(shè)被協(xié)作的用戶為S 1;
[0019]第3步：更新剩余所有包含Si的共享集合，將S1從運些集合中刪除；
[0020] 第4步：返回到步驟1繼續(xù)進行迭代過程，直到M個用戶完成中繼選擇。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：
[0022] 本發(fā)明提出的立種中繼選擇方法中，最優(yōu)選擇方法的性能最好，但復雜度最高，兩 種次優(yōu)選擇方法的性能次之，復雜度相對較低，=種方法都能較好地改善多用戶無線網(wǎng)絡(luò) 的沖突問題。尤其是兩種次優(yōu)的中繼選擇方法，充分利用了反饋機制帶來的優(yōu)勢，即每個用 戶存在多個有效的中繼節(jié)點，從用戶角度進行中繼選擇的方法考慮到讓有效中繼個數(shù)少的 用戶優(yōu)先進行中繼選擇，而從中繼節(jié)點角度進行中繼選擇的方法則是考慮到優(yōu)先分配被共 享次數(shù)少的中繼，兩種方法的目標均是為了盡可能地避免沖突發(fā)生，從而提高無線通信系 統(tǒng)的傳輸可靠性。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例從用戶角度分析的次優(yōu)中繼選擇方法流程圖；
[0024]圖2是本發(fā)明從中繼節(jié)點角度分析的次優(yōu)中繼選擇方法流程圖。 具體實施例
[00巧]W下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步說明：
[00%] 用于解決多用戶無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)作沖突問題的中繼選擇方法，首先設(shè)定該多用戶無 線協(xié)作網(wǎng)絡(luò)有M個用戶，分別表示為Si,S2,…，Sm,M個目的節(jié)點，分別表示為di，d2,…，dM， 沒有中繼節(jié)點，各個用戶間相互協(xié)作。當用戶Si發(fā)送數(shù)據(jù)時，其他M-I個用戶嘗試接 收Si的數(shù)據(jù)，即充當中繼節(jié)點的角色。各個信道間相互獨立且服從瑞利衰落模型。設(shè)用 戶Si與其對應(yīng)的目的節(jié)點CU之間的信道增益為馬,4 ,用戶與中繼節(jié)點間的信道增益為 …，中繼節(jié)點與目標節(jié)點間的信道增益為。對于信道對等性方 面，假設(shè)所有的信道都是可逆的，等效的，即A、,/ =A,a.、，A、.,. 二。不失一 般性，系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)時會受到均值為0,方差為N。的加性高斯白噪音的干擾。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中 的每個節(jié)點均配置單根天線且采用半雙工模式，用戶與目的節(jié)點之間的傳輸頻率效率為R。
[0027] 用戶的傳輸過程為：首先，用戶Si發(fā)送數(shù)據(jù)給自己的目的節(jié)點，M-I個用戶