专利名称：无线协作中继网络通信方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其是无线协作中继网络的技术领域。
背景技术：
协作的定义是指一组实体通过协同工作来达到一定的目标。协作背后的主要思想是每个合作者通过一致的行动都可以获得相应的增益。协作可以被看成一种通过给予、共享来获得一些好处的行为。受自然界中尤其是人类社会行为中协作行为模式的启示，学者们在无线通信中引用了协作的概念-协作通信。协作通信有助于相邻节点间实现天线、功率和计算能力的分享，从而提升整个网络性能。协作通信的概念是在中继信道模型的基础上，受多天线技术的启发而提出的。因此，中继技术可以看做是协作通信的特殊应用场景。
文献《A Cooperation Strategy Based on Nash Bargaining Solution in Cooperative Relay Networks》禾口文献《Fair Resource Sharing for Cooperative Relay Networks using Nash Bargaining Solutions》应用合作博弈论对协作中继网络中的用户合作问题展开研究。这两篇文献都采用了一个接入点和两用户的对称系统模型一方面， 两用户同为源节点，分别向作为目的节点的接入点发送数据；另一方面，用户又同为中继节点，协助另外一个用户进行数据的传输。在这样的系统模型下，假定用户可以以某种形式的资源(带宽或功率)进行协作，用户之间的合作被建模为两用户议价问题，并通过纳什议价解得到合作策略。仿真结果表明，在一定条件下，用户可以通过相互合作同时获益。这两篇文献的研究存在一定的局限性①源节点对应于相同的目的节点，这适用于有统一接入点的集中式网络，但是不适用于没有统一接入点，源节点对应的目的节点不相同的分布式网络；②仅仅考虑了两用户同为源节点时，两用户之间的协作，并未考虑到当有多个用户同为源节点时，如何选择协作对象。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线协作中继网络通信方法，使得当两个源节点分别对应于不同的目的节点时，仍然可以进行协作通信，并且当一个源节点可以与多个邻居源节点进行协作通信时，可以从中选取最优的邻居源节点作为协作节点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为 本发明提供一种无线协作中继网络通信方法，所述无线协作中继网络中存在多个源节点，不同的源节点S6对应不同的目的节点de， 其中，e为源节点标号，e e e = {1,2,-·-Ε)，E为源节点个数，i, j, k, in,CGe, 其特征在于，源节点Si选取协作节点的步骤为 步骤1、源节点Si分别计算自身节点与多个邻居源节点&之间的收益函数Ui (i， j)，选取使得的邻居源节点作为目标候选协作节点； 其中，j Φ ij+ej+ =丨1,2,. j丨，J为邻居源节点个数；Mmm是源节点Si预设的收益门限值，Umini>1; 步骤2、如果不存在目标候选协作节点，源节点Si放弃协作通信； 如果存在目标候选协作节点，执行步骤3 ； 步骤3、目标候选协作节点Sk计算自身节点与源节点Si之间的收益函数Uk(i，k)， 选取仏(/,幻> f/tmm的目标候选协作节点作为候选协作节点； 其中，k Φ i，ytd = a2,...M，K为目标候选节点个数；W是源节点Sk预设的收益门限值，/广>1; 步骤4、如果不存在候选协作节点，源节点Si放弃协作通信； 如果仅存在唯一的候选协作节点，执行步骤5。
如果存在多于一个的候选协作节点，执行步骤6。
步骤5、选取所述唯一的候选协作节点作为源节点Si的协作节点S。。
步骤6、针对于多于一个的候选协作节点中的每一个候选协作节点气，Si分别计算自身节点与气之间的代价函数Qdi，in)； 其中，in乒i ；肝《 = {1,2,...#}，N为候选节点个数； 步骤7、针对于每一个候选协作节点源节点\，Si根据收益函数巧 (MJ和代价函数Qdi，in)计算Si与\之间的仲裁函数Φ (i，in)； 步骤8、选取使得仲裁函数Φ (i，in)的值为最大值的候选协作节点作为源节点Si 的协作节点S。； 源节点Si与协作节点S。进行协作通信，即S。作为源节点Si与目的节点Cli之间的通信的中继节点，Si作为源节点S。与目的节点d。之间的通信的中继节点。
所述收益函数可以以信噪比或者吞吐量为基础来设定。
所述源节点Si与协作节点S。进行协作通信的含义可以具体为 将Si和S。的传输数据时间分别划分为两个长度相等的时隙。Si在自身的第1个时隙发给Cli的信号，同时被S。接收，S。在自身的第1个时隙发给d。的信号，同时被Si接收。 Si在自身的第2个时隙将接收到的S。的信号，放大转发给d。，s。在自身的第2个时隙将接收到的Si的信号，放大转发给屯。
所述收益函数可以具体为
权利要求
1.一种无线协作中继网络通信方法，所述无线协作中继网络中存在多个源节点，不同的源节点S6对应不同的目的节点de，其中，e为源节点标号，eee =丨1，2,...五丨，E为源节点个数，i，j，k，in,CGe,其特征在于，源节点Si选取协作节点的步骤为步骤1、源节点Si分别计算自身节点与多个邻居源节点~之间的收益函数仏(1，j)，选取使得的邻居源节点作为目标候选协作节点；其中，j Φ iy+ej+ =丨1,2, ...J丨，J为邻居源节点个数；V是源节点Si预设的收益门限值，"广>1;步骤2、如果不存在目标候选协作节点，源节点Si放弃协作通信； 如果存在目标候选协作节点，执行步骤3 ；步骤3、目标候选协作节点Sk计算自身节点与源节点&之间的收益函数队(1，10，选取 Uk(Kk) > f/Γ1的目标候选协作节点作为候选协作节点；其中，k Φ i，yte^ = a2,...M，K为目标候选节点个数；W是源节点Sk预设的收益门限值，f/rn>i;步骤4、如果不存在候选协作节点，源节点Si放弃协作通信； 如果仅存在唯一的候选协作节点，执行步骤5。 如果存在多于一个的候选协作节点，执行步骤6。 步骤5、选取所述唯一的候选协作节点作为源节点Si的协作节点s。。 步骤6、针对于多于一个的候选协作节点中的每一个候选协作节点气，Si分别计算自身节点与\之间的代价函数Qdi，in)；其中，i ; ￡ =丨1,2,...#丨州为候选节点个数；步骤7、针对于每一个候选协作节点源节点\，Si根据收益函数巧 (MJ和代价函数 Ω^ , in)计算Si与\之间的仲裁函数Φ (i，in)；步骤8、选取使得仲裁函数Φ (i，in)的值为最大值的候选协作节点作为源节点Si的协作节点S。；源节点Si与协作节点S。进行协作通信，即S。作为源节点Si与目的节点Cli之间的通信的中继节点，Si作为源节点S。与目的节点d。之间的通信的中继节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收益函数以信噪比或者吞吐量为基础来设定。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述源节点Si与协作节点S。进行协作通信的含义具体为将Si和S。的传输数据时间分别划分为两个长度相等的时隙。Si在自身的第1个时隙发给Cli的信号，同时被S。接收，S。在自身的第1个时隙发给d。的信号，同时被Si接收。Si 在自身的第2个时隙将接收到的S。的信号，放大转发给d。，s。在自身的第2个时隙将接收到的Si的信号，放大转发给屯。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述收益函数具体为
其中，表示从节点Si到节点Cli之间链路上的发射功率，^V,表示从节点Sj到节点Cli 之间链路上的发射功率。&，4表示从节点Si到节点Cli之间的信道增益，G~，d,表示从节点Sj 到节点Cli之间的信道增益，表示从节点Si到节点~之间的信道增益。各接收端的噪声功率相等，用ο2表示。想
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述代价函数Qi(i，in)具体为
其中，C,，d,表示从节点Si到节点Cli之间链路上的发射功率，及A表示从节点Si到节点 《之间链路上的发射功率。想
6.如权利要求1-5所述的方法，其特征在于，所述收益函数Φ(i，in)具体为
其中，α和β为加权因子，且α+β = 1，0 < α < 1，0 < β < 1。
全文摘要
一种无线协作中继网络通信方法，该网络包括多个源节点及其各自对应的不同的目的节点。本发明通过构造收益函数、代价函数和仲裁函数，可以使得当两个源节点分别对应于不同的目的节点时，仍然可以进行协作通信，并且当一个源节点可以与多个邻居源节点进行协作通信时，可以从中选取最优的邻居源节点作为协作节点。
文档编号H04W52/46GK102186220SQ20111011023
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者田耘, 袁志巍, 高展宏, 云峻岭, 刘斌, 秦彪 申请人:西瑞克斯(北京)通信设备有限公司