一种协同中继选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种协同中继选择方法。
【背景技术】
[0002] 移动终端的协同通信技术可以突破移动终端天线个数的制约，通过多个移动终端 的互联互通形成虚拟多天线，通过联合接收、处理，形成有效的空间自由度，进而使单天线 移动终端获得多天线的增益，有效提升频谱效率，功率效率，可靠性等，如图1所示，1为基 站，2为移动终端，3为通信信息，各个移动终端2通过协同通信技术可以共享特定范围内的 其他移动终端的天线。尤其是在密集用户场景下，终端通过协同通信技术虚拟多天线可以 将密集用户之间多用户干扰严重的劣势转换为相互协作提升性能的优势。与多天线的单用 户相比，虚拟多天线中的用户间距更大，信道独立性更好，有效空间维度更多。与此同时，协 同通信技术通过移动终端之间的互联互通，可以用来实现未来多样化的连接和服务需求。
[0003] 由于处理、控制复杂度以及协作资源的限制，协同中继选择是协同通信系统中的 一项关键技术。在协作簇中，假设总共存在N个潜在协作用户，目的用户选择其中K个作为 协作伙伴，为自己提供中继服务，以提升通信速率和质量。过去在不同场景、不同协作方式 等情况下对中继选择进行了细致的分析，以优化目的用户的信噪比、分集增益、中断概率等 指标为目标，得到相应的中继选择准则与算法。
[0004] 但是现有的中继选择方法往往忽略移动用户之间的社交关系的影响。假设移动用 户之间是完全协作性的，即其协作行为是确定性的，然后根据一定的最优准则进行中继选 择是可以的。然而当协同通信的主体是移动用户的手持终端时，移动终端不是纯粹的功能 性中继，用户之间社交关系的客观影响使得每个移动用户的协作行为是随机变量。假设用 户A希望用户B与之协作，由于提供协作信号是一种付出性、帮助性行为，理所当然，用户B 根据二者的社交关系决定是否协作。如果二者是好朋友或者亲戚，那么用户B有强烈的意 愿帮助A。但是如果二者是陌生人，那么用户B的协作意愿自然会变弱，协作的可能性变小。 由于存在社会关系的影响，因此会对协作意愿，即协作概率存在很大的影响，使得在建立协 作关系的过程中各个移动用户之间的协作行为是随机变量。另外，即使用户B愿意协作，两 个用户之间的地理位置关系也会通过影响协作无线信道来影响协作信号的属性，进而影响 系统性能。总之，现有的方法忽略社交关系的影响，使得其选择的中继用户很可能并不会跟 目的用户协作，而再次重新选择必然消耗额外的资源，并降低系统的效率，从而恶化协同通 信的有效性和系统性能。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题提供一种综合考虑移动用户之间的社交关系与地理关 系的协同中继选择方法。
[0006] 为实现上述的发明目的，本发明公开了一种协同中继选择方法，所述方法包括以 下步骤：
[0007] S1、利用目的用户与移动用户的地理距离以及所述目的用户与所述移动用户的协 作概率计算所述目的用户与所述移动用户的综合距离度量值；
[0008] S2、利用所述步骤S1计算所述目的用户的多个所述综合距离度量值，并选择最大 的所述综合距离度量值对应的所述移动用户作为要建立协作关系的中继节点。
[0009] 优选地，所述协作概率根据所述移动用户与所述目的用户的社交信任水平计算得 到，其中所述社交信任水平通过匹配所述移动用户与所述目的用户的社交特征得到；所述 社交特性包括通讯录、家庭地址以及工作地址。
[0010] 优选地，所述协作概率与所述社交信任水平成正比。
[0011] 优选地，所述步骤S1中利用下面的公式计算所述综合距离度量值：
[0012]
[0013] 其中，Pi表示移动用户i与所述目的用户的协作概率表示所述移动用户i与所 述目的用户之间的所述地理距离，d为基站到所述目的用户的距离，K表示所述目的用户 到所述基站的路径损耗因子，0表示所述移动用户i到所述目的用户的路径损耗因子，P。 表示所述移动用户i与所述目的用户的协作信号的功率，y表示所述协作信号的带宽。
[0014] 优选地，所述步骤S2中，对多个所述综合距离度量值进行降序排序。
[0015] 本发明的上述技术方案具有如下优点：利用本发明提供的方法显著提高了中继选 择的成功概率，降低中继选择的开销，提升协同通信的效率和性能；另外，本发明的方法具 有低实现复杂度的优点，特别适用于体积受限的移动手持终端，具有显著的经济价值和广 阔的应用前景。
【附图说明】
[0016] 图1为现有技术中协同通信技术原理示意图；
[0017] 图2为本发明的一种协同中继选择方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例 用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0019] 图2为本发明的一种协同中继选择方法的流程图，方法包括以下步骤：
[0020] S1、利用目的用户与移动用户的地理距离以及目的用户与移动用户的协作概率计 算目的用户与移动用户的综合距离度量值；
[0021] 利用下面的公式计算综合距离度量值：
[0022]
[0023] 其中，Pi表示移动用户i与目的用户的协作概率，di表示移动用户i与目的用户之 间的地理距离，d为基站到目的用户的距离，k表示目的用户到基站的路径损耗因子，0表 示移动用户i到目的用户的路径损耗因子，P。表示协作信号功率，y表示协作信号带宽；
[0024]S2、利用所述步骤S1计算所述目的用于的多个所述综合距离度量值，并选择最大 的所述综合距离度量值对应的所述移动用户作为要建立协作关系的中继节点。
[0025]该综合距离度量值反映了在同时考虑社交与位置关系时移动用户i与目的用户 的综合距离。给定物理关系（即移动用户i与目的用户之间的地理距离），社交信任程度越 高（即社交信任水平），综合距离越近，综合距离标准（即综合距离度量值）越大；类似的， 给定社交关系（即社交信任水平），物理距离（即移动用户i与目的用户之间的地理距离） 越近，综合距离越近，综合距离（即综合距离度量值）标准越大。根据社交关系与物理关系 计算移动用户之间的综合距离，并选择综合距离最近的作为协作中继。
[0026] 进一步地，协作概率根据移动用户与目的用户的社交信任水平计算得到，其中社 交信任水平通过匹配移动用户与目的用户的社交特征得到，也可以通过直接读取在线社交 网络中的关系得到；社交特性包括通讯录、家庭地址以及工作地址等，例如若通讯录相同的 或相关的内容越多则移动用户与目的用户的社交特征的匹配程度越高，则社交信任水平越 高，则协作概率越大；再例如若通讯录和家庭地址的匹配程度都很高，则移动用户与目的用 户的社交特征的匹配程度越高，则社交信任水平越高，则协作概率越大。
[0027] 进一步地，协作概率与社交信任水平成正比。社交信任水平越高则协作概率越大。
[0028] 进一步地，步骤S2中，多个综合距离度量值进行降序排序。
[0029] 另一个实施例：
[0030] 假设目的用户需要从A和B两个移动用户中选择一个作为协作中继。用户A与目 的用户的社交关系（社交信任水平）比用户B强，因此用户A与目的用户的社交距离更近。 然而，从位置关系上来讲，用户A与目的用户的物理距离更近。那么需要综合考虑两层距 离，选择离目的用户较近的移动用户作为中继节点。
[0031] 根据综合距离度量值计算得到用户A，B与目的用户之间的综合距离叫和mB。如 果mA>mB，则将用户A选做协作中继；反之，如果mA〈mB，将用户B选做协作中继。
[0032] 利用本发明提供的上述方法显著提高了中继选择的成功概率，降低中继选择的开 销，提升协同通信的效率；提升协同通信的有效性，既可以通过复用增益提高移动用户的通 信速率，也可以通过分集增益（复用增益和分集增益是多天线系统能够提供的两种增益， 分别用来提升通信速率和通信可靠性。通过形成虚拟多天线，协同通信可以拿到这两种增 益）改善移动用户的通信可靠性。同时该方法具有实现复杂度低，特别适用于体积受限的 移动手持终端，具有显著的经济价值和广阔的应用前景。
[0033] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
【主权项】
1. 一种协同中继选择方法，其特征在于，所述方法包括w下步骤： 51、 利用目的用户与移动用户的地理距离W及所述目的用户与所述移动用户的协作概 率计算所述目的用户与所述移动用户的综合距离度量值； 52、 利用所述步骤S1计算所述目的用户的多个所述综合距离度量值，并选择最大的所 述综合距离度量值对应的所述移动用户作为要建立协作关系的中继节点。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协作概率根据所述移动用户与所述 目的用户的社交信任水平计算得到，其中所述社交信任水平通过匹配所述移动用户与所述 目的用户的社交特征得到。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述社交特性包括通讯录、家庭地址W及 工作地址。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述协作概率与所述社交信任水平成正 比。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中利用下面的公式计算所述 综合距离度量值：其中，Pi表示移动用户i与所述目的用户的协作概率，di表示所述移动用户i与所述 目的用户之间的所述地理距离，d为基站到所述目的用户的距离，K表示所述目的用户到 所述基站的路径损耗因子，0表示所述移动用户i到所述目的用户的路径损耗因子，P。表 示所述移动用户i与所述目的用户的协作信号的功率，y表示所述协作信号的带宽。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，对多个所述综合距离度量 值进行降序排序。
【专利摘要】本发明涉及一种协同中继选择方法，所述方法包括以下步骤：利用目的用户与移动用户的地理距离以及所述目的用户与所述移动用户的协作概率计算所述目的用户与所述移动用户的综合距离度量值；计算所述目的用户的多个所述综合距离度量值，并选择最大的所述综合距离度量值对应的所述移动用户作为要建立协作关系的中继节点。利用本发明提供的方法显著提高了中继选择的成功概率，降低中继选择的开销，提升协同通信的效率和性能。
【IPC分类】H04W40/22, H04B7/155, H04W88/04, H04B7/02
【公开号】CN104936252
【申请号】CN201510282859
【发明人】葛宁, 毛洪亮, 冯伟
【申请人】清华大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月28日