专利名称：协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，涉及协作中继网络中的中继节点选择方法，具体是一种协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法。在协作中继网络中，该方法可用于如何在多个中继节点之间均衡的分布负载。
背景技术：
协作中继技术由于能够实现更高分集增益，提高小区边缘信号质量，扩大小区覆盖面积而被认为是实现未来无线通信系统目标的良好解决方案之一。未来无线通信系统中的协作中继节点选择方法主要解决的是移动终端“与谁协作”的问题。尽管广泛认同未来中继节点将由运营商来部署，但是由于无线链路质量的多变性，业务QoS需求的多样性以及用户业务分布的不均衡性，需要集中式或者分布式地选择最优的中继节点进行用户接入 以及数据转发。协作中继传输的中继选择方法，其根本问题类似于移动自组织网络中的路由选择问题。但与路由选择问题不同的是，中继选择不仅需要中继节点的参与，更需要基站的参与进行集中式或者分布式控制，从而达到充分利用资源、提高系统容量的目的。目前所研究的中继选择策略一般都以不同的物理层参数(信噪比、功率、距离、路径损耗等)为依据，来选择最优的中继节点。而事实上，中继蜂窝小区中的每个移动台的吞吐量不仅取决于当前物理层的信道状况，还取决于当前小区中的基站和中继节点所服务的用户数以及MAC层的调度方法。如果当前中继服务的用户数过多，即使选择了最优的中继节点，仍然不能保证获得最大的用户吞吐量，这是因为无法保证中继节点有足够的资源，使得用户能够通过中继节点而获得协作传输增益。随着协作中继网络技术的迅速发展，协作中继网络中的中继节点有限的服务能力制约了整个网络传输效率，客观上需要一种基于负载均衡的中继节点选择方法，合理的在中继节点之间分配负载，并兼顾用户之间的公平性，以提高整个网络的传输效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提出了一种基于负载均衡、传输效率高、小区内用户可灵活公平选择中继节点、增强系统吞吐量的协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法。首先根据每个用户的具体信道状况以及中继节点服务的用户数目，每个用户以分布式的方式选择最优的中继节点，其次中继节点再根据具体的资源分配情况、用户业务的优先级以及加权信道相关调度方法进行用户选择。所提出的中继选择方法综合地考虑了物理层的信道状况以及MAC层的资源与用户状况，有效地利用中继节点选择来实现小区内的负载均衡，获得了吞吐量性能与用户公平性之间的折衷。本发明的技术方案是协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法，其特征在于采用分布式中继选择，通过两步中继选择来平衡小区内的负载分布，具体实现步骤包括(I)小区内的基站和中继节点周期性的广播导频信号，中继节点发送的导频信号中包含当前时隙内其服务的移动用户数；(2)根据接收到导频信号强度，选择两跳协作传输的小区内用户首先根据从本小区中每个中继节点接收到的导频信号计算信干噪比(SINR)，并且通过导频信号获知每个中继节点的服务用户个数；(3)上述用户又在邻小区中再选择一个具有最大接收信干噪比的中继节点，并记录其服务的用户数；本小区中的中继节点与邻小区的一个中继节点作为候选的中继节点；(4)用户在候选的中继节点中，计算在时刻t选择不同候选中继节点的两跳传输可达速率W，并建立中继节点选择函数，通过中继节点选择函数获取候选中继节点预测吞吐量；依据预测吞吐量值从大到小的顺序对所有候选中继节点进行排序，首先选择使得预测吞吐量最大的中继节点作为服务中继节点
权利要求
1.一种协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法，其特征在于采用分布式中继选择，通过两步中继选择来平衡小区内的负载分布，具体实现步骤包括 (1)小区内的基站和中继节点周期性的广播导频信号，中继节点发送的导频信号中包含当前时隙内其服务的移动用户数； (2)根据接收到导频信号强度，选择两跳协作传输的小区内用户首先根据从本小区中每个中继节点接收到的导频信号计算信干噪比(SINR)，并且通过导频信号获知每个中继节点的服务用户个数； (3)上述用户又在邻小区中再选择一个具有最大接收信干噪比的中继节点，并记录其服务的用户数；本小区中的中继节点与邻小区的一个中继节点作为候选的中继节点； (4)用户在候选的中继节点中，计算在时刻t选择不同候选中继节点的两跳传输可达速率，并建立中继节点选择函数，通过中继节点选择函数获取候选中继节点预测吞吐量；依据预测吞吐量值从大到小的顺序对所有候选中继节点进行排序，首先选择使得预测吞吐量最大的中继节点作为服务中继节点
2.根据权利要求I所述的协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法，其特征在于步骤6所述的用户的中继选择结果以及中继节点的用户调度结果之间的匹配是步骤4中的移动用户k首先建立了候选中继节点排序，选择了中继节点m，而根据步骤5中的用户调度函数，中继节点m也选择了调度移动用户k，则二者匹配。
3.根据权利要求2所述的协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法，其特征在于步骤5中的用户k的权重ω, ^ 1，其取值根据每个移动用户的业务类型来调节，权重ωk的值越大，用户的优先级越高。
4.根据权利要求3所述的协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法，其特征在于步骤5中的中继节点m所采用的与信道状况相关的资源调度因子Cim，其取值根据所采用的调度准则来调节，取值范围优选
。
全文摘要
本发明公开一种协作中继网络中基于负载均衡的中继选择方法，采用分布式两步中继选择，移动用户首先基于所构造的中继选择函数选择服务中继节点；中继节点再反向调度最优的移动用户，通过匹配选择实现基于负载均衡的中继选择，达到吞吐量和用户公平性之间的折中。选择过程中可实时选择权重值ωk和资源调度因子αm。本发明的计算过程简化，小区内用户可公平选择中继节点。本发明综合考虑了物理层信道状况以及MAC层的用户状况，使得每个小区的负载合理分布，进而提高了传输效率，增强系统吞吐量，提高了网络的整体性能。可在多个中继节点间通过中继选择实现资源和负载均衡，对无线协作网络进行性能优化。使有限无线资源得以高效利用，具有实用性。
文档编号H04W48/20GK102638872SQ20121012563
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者卢光跃, 江帆, 范九伦 申请人:西安邮电学院