[发明专利]兼顾速率和能量效率的公平中继选择方法

摘要

本发明公开了一种用于协作通信系统中兼顾速率和能量效率的公平中继选择方法。目的用户选择；目的用户初始化候选中继集合；目的用户遍历候选中继，计算基站经候选中继向目的用户传输时的可达速率；MS_k计算所有候选中继的调度权重并最终选定中继；依所选中继进行数据传输；MS_k不经中继协作直接接收基站发送的数据；MS_k采用比例公平算法更新所有移动用户的平均传输速率；本时隙传输结束，进入下一个传输周期，重复以上步骤，完成公平中继选择。本发明在中继调度权重中考虑了能量信息，避免了这些节点过度地为目的用户提供协助，从而改善了能量效率，因此，系统生存时间得以延长，可用于协作通信系统中继选择，保证用户通信。

主权项

1.一种兼顾速率和能量效率的公平中继选择方法，其特征在于，以第t个时隙为例，包括如下步骤：(1)基站根据终端可达速率和传输周期内的平均传输速率之比进行目的用户选择，选定目的用户MS_k；(2)用目的用户来初始化候选中继集合Ω：MS_k统计其与基站内可用的中继MS_i之间的信道状态，目的用户MS_k对其周围可用的中继进行筛选，即比较MS_i与MS_k之间的信道状态h_k,i和基站与MS_k间的信道状态h_k,0，仅保留满足条件|h_k,i|＞|h_k,0|的可用中继作为候选中继，并将h_k,i反馈给基站BS，|·|表示求模值运算；(3)目的用户遍历候选中继，计算基站经候选中继向目的用户传输时的可达速率：(3a)候选中继MS_i计算基站BS到MS_i的链路速率，并反馈给目的用户MS_k；(3b)MS_k计算其与MS_i的链路速率，并反馈给基站；(3c)MS_k根据BS到MS_i的链路速率和MS_k与MS_i的链路速率，MS_k计算确定时隙划分因子α_i的值，时隙划分因子α_i将一个传输时隙划分为两个阶段，其中，第一阶段基站向MS_i传输数据，时长为α_iT_S，第二阶段MS_i向MS_i传输数据，时长为(1‑α_i)T_S，T_S为一个时隙的长度；(3d)MS_k根据时隙划分因子α_i的值得到MS_i作为中继时,基站经MS_i向MS_k传输的可达速率；(3e)MS_k判断其是否获取系统中所有候选中继参与协作时链路的可达速率，如果已经全部获得，则执行步骤(4)，否则，返回执行步骤(3a)；(4)目的用户MS_k计算所有候选中继的调度权重并最终选定中继：(4a)MS_k根据基站经MS_i向MS_k传输的可达速率和目的用户MS_k的前(t‑1)个传输周期内的平均传输速率之比，以及传输过程最大能耗和中继转发能耗之比来确定各个候选中继的调度权重；(4b)MS_k比较候选中继集合中各个中继的调度权重，选择调度权重中最大候选中继，记作MS_l，计算基站直接向MS_k传输的直达速率比较基站经中继向MS_k传输的可达速率与基站直接向MS_k传输的直达速率若转至执行步骤5，反之转至执行步骤6；(5)根据步骤4选定的中继MS_l所对应的α_l，将一个传输周期划分成两个阶段；在第一个阶段，基站将数据发送给步骤4选定的MS_l；在第二个阶段，MS_l向目的用户MS_k转发数据，完成本时隙数据传输，转至执行步骤7；(6)目的用户MS_k直接接收基站发送的数据；(7)MS_k采用比例公平算法更新所有移动用户的平均传输速率；(8)本时隙传输结束，进入下一个传输周期，重复以上步骤。