协作通信中一种基于绿色节能的中继节点分配方法
【专利摘要】协作通信中的一种基于绿色节能的中继分配方法，针对现有仅仅从引入中继节点的能效增益角度考虑来分配中继节点，而忽略了引入中继节点时候存在的潜在干扰，资源没有得到最大化的利用。本发明通过综合衡量引入中继节点时的能效增益和干扰开销，从系统总性能角度进行考虑。在采取同样的发送功率情况下获得更大的系统容量，从而提升系统能效，达到绿色节能的效果。
【专利说明】协作通信中一种基于绿色节能的中继节点分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及协作通信【技术领域】，特别涉及分布式网络中协作通信中继节点的分配方法。
【背景技术】
[0002]绿色通信是节能减排、绿色环保理念在通信行业的体现。随着通信行业的飞速发展，通信在渗入人们生活的同时，与社会、环境的不和谐现象也日益明显。资源过度使用、巨大的能耗与污染等，引起人们越来越多的关注。特别是在能源日益短缺的今天，如何节约能源、降低能耗成为通信业研究的一个热点问题。协作通信能有效地提升无线网络性能，通过应用协作通信，源节点可以通过其他空闲节点转发数据，从而在不用配备多天线情况下实现空间分集增益，减少设备复杂性和成本。
[0003]在移动通信系统中，绿色节能的思路有以下2种。第一，系统在相同的发送总功率下，通过有效地分配中继节点来提升信道容量，从而提升系统能效。
其中能效第二，系统通过降低发送功率达到相同的系统容量，同样能
总的发送功牛.够达到节能的效果。
[0004]源节点向目的节点传输信息时，由于距离、信道衰落等原因，传输速率可能达不到理想状态。如果有合适的中继节点帮助转发源节点的信息，往往能提升传输性能。而协作通信的性能与中继节点的分配有着密切关系，有效的分配算法能更合理的配置资源。
[0005]基于此，文献:GuoT, Carrasco R.Cooperative Relay-Based Auto-Rate MACfor Multirate Wireless Networks[J].1EEE.Trans on Wireless Communications.2009，12 (12): 5938-5947提出一种根据测量的瞬时信道状态信息来分配中继节点的方法CRBAR(cooperative relay-based auto rate)。文献Cao B,Feng G, Li Y.A Game TheoreticApproach for Cooperative Transmission Strategy in Wireless Networks.2012.12(7):1710-1715.针对选取协作中继带来的业务流竞争问题，提出了基于博弈模型的中继节点选择。
[0006]上述两种方法只从部署中继节点带来的增益角度考虑，仅仅从需要协作的节点或者业务流角度出发，忽略了引进中继节点后随之而来的额外干扰，甚至选择了带来干扰大于增益的中继节点，从而造成采取协作之后获得的能效反而比直传时候更差。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术存在的上述问题，我们提出了一种基于绿色节能的中继节点分配方法，综合考虑协作节点带来的增益以及额外干扰，从而选择合适的中继节点，合理地分配资源。在采取同样的发送功率下，提升系统容量从而能效得到提升，达到了绿色节能目的。
[0008]本发明解决上述问题的技术方案是:将需要采取协作的源节点和可以提供协作的中继节点分别定义为拍卖中的买卖双方；每一轮拍卖一个中继节点，也就是说拍卖的轮数等于可提供协作的中继节点的个数；每一轮拍卖的中继节点为每个源节点可提供的能效增益作为各自的买方报价，将该中继节点对干扰范围内业务流造成的干扰带来的能效减少作为卖方要价。拍卖的过程中，会出现以下两种情况:一，该轮拍卖中所有的买方报价均小于卖方要价则拍卖失败，表明该轮拍卖的协作节点不参与协作，并退出所有接下来的拍卖。二，假如该轮有多个源节点报价大于要价，则将这些源节点报价进行比较，最大报价者本轮拍卖中胜出，而其也将退出接下来的所有拍卖。
[0009]具体采用如下技术手段实现:协作通信中一种基于绿色节能的中继节点分配方法，其特征在于，获取网络中业务流和空闲中继节点信息，将这些业务流和中继节点分别
置于需要采取协作的业务流池和空闲中继节点池；根据各业务流直传时的信道容量、业务流采取第j个协作节点协作之后的信道容量为、节点发送功率P，调用公式:
【权利要求】
1.协作通信中一种基于绿色节能的中继节点分配方法，其特征在于，获取网络中业务流和空闲中继节点信息，将这些业务流和中继节点分别置于需要采取协作的业务流池和空闲中继节点池；根据各业务流直传时的信道容量Zf7、业务流采取第j个协作节点协作之后的信道容量为Jf/、节点发送功率P，调用公式:.业务流报价=(O' - R「r ) /p计算买方报价；根据协作前空闲中继节点干扰范围内的业务流直传信道容量k kYdRft、协作之后协作节点干扰范围内的业务流Gj的信道容量[/?丨.，调用公式:?I
k k中继节点要价=( Σ~一Σ K ) /p计算卖方要价；按照空闲中继节点个数确定拍
i ?卖轮数，所有需要采取协作的业务流依次独立对每轮拍卖的中继节点进行报价；如最大业务流报价大于中继节点要价，该中继节点为最大报价的业务流提供协作；如业务流最大报价小于中继节点要价，则该中继节点不参与本轮业务流的协作；直至业务流池和空闲中继节点池中的所有业务流和中继节点都比较结束，完成协作通信中节点分配。
2.根据权利要求1所述的中继节点分配方法，其特征在于，所述各业务流直传时的
Rdt=W1q (I +_^........信道容量根据公式:A Wiot2U ++ [ p,hK ^ ;获得，其中W是信道带宽，σ 2是信道白噪声，P是`节点发送功率，4.是源节点到目的节点的信道衰落系数， 表示该轮第k个中继节点干扰范围内业务流的集合中的源节点Sj, (j=l, 2，Lkj)到目的节点d」，(j=l, 2，Lkj)的信道衰落系数。
3.业务流采取协作之后的信道容量根据公式:
PKrj _ PKJ± =Elog20.P............-Tk- + --^^)获得，其中，W 为信道带
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σ σ宽，为源节点si(i=1，2 Lm)到目的节点dj(j=l, 2 Lm)的信道衰落系数。表示该轮第k个中继节点干扰范围内业务流的集合中的源节点Sj, (j=l, 2, Lkj)到目的节点dj, (j=l, 2，Lkj)的信道衰落系数，σ 2表示信道白噪声，hSi,r.，|>4分别表示源节点到中继节点，中继节点到目的节点的信道衰落系数。
4.根据权利要求1所述的中继节点分配方法，其特征在于，空闲中继节点干扰范围内的业务流直传信道容量念 R 根据公式:
【文档编号】H04W40/22GK103517366SQ201310478195
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】李云, 陈权, 曹傧, 刘期烈, 刘剑锋, 封彬, 魏武, 李国军 申请人:重庆邮电大学