一種df協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中的多中繼選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線協(xié)作通信領(lǐng)域，具體涉及DF協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中的多中繼選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] DF協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中繼選擇包括單中繼選擇和多中繼選擇，多中繼選擇能形成虛擬 ΜΠΚ)效應(yīng)。多中繼選擇已有一些技術(shù)成果，例如基于信道波束形成算法的多AF中繼選擇方 案，在波束形成的基礎(chǔ)上遍歷計(jì)算所有中繼節(jié)點(diǎn)組合的信噪比，選取信噪比最大的那一組 中繼節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)；基于人工蜂群算法的多中繼選擇方案，在人工蜂群算法基礎(chǔ) 上遍歷計(jì)算所有中繼節(jié)點(diǎn)組合的信噪比，尋求最佳信噪比的中繼節(jié)點(diǎn)組合作為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié) 點(diǎn)。這些多中繼選擇方案的主要不足在于：當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)很多的情況下，計(jì)算的復(fù)雜度很高， 增加了系統(tǒng)的負(fù)。為了降低系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，人們提出的兩用法可以降低復(fù)雜度，但是對(duì)應(yīng)的多中 繼選擇方案只是針對(duì)某一種單一的信道類型，是一種理想的模型。當(dāng)通信系統(tǒng)同時(shí)存在多 種信道時(shí)，這些方案不能很好的實(shí)現(xiàn)多中繼選擇，導(dǎo)致在復(fù)雜的通信系統(tǒng)中喪失靈活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所提供的DF協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中多信道的多中繼選擇方法，具有計(jì)算復(fù)雜度低和 性能良好的優(yōu)點(diǎn)，適用于相同信道類型中的多中繼選擇和不同信道類型中的多中繼選擇， 全面考慮了現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中的可能信道情況，有很好的適用性。
[0004] 方案一：所有鏈路的信道類型相同時(shí)的多中繼選擇
[0005] (1)定義源節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)之間鏈路的信道系數(shù)為Fi，第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到 目的節(jié)點(diǎn)之間鏈路的信道系數(shù)為&，i= 1，2,...，N，N為中繼節(jié)點(diǎn)總數(shù)，候選中繼節(jié)點(diǎn)的信 道容量門限為R;選取信道容量大于R所對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)作為候選中繼節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成候選中繼 節(jié)點(diǎn)集合D= {dj,j= 1，2,…，Μ}，Μ彡N。
[0006] (2)將候選中繼節(jié)點(diǎn)組合成2Μ個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合，用ak，,= 1表示第 k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)被選為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)，aki = 0表示 第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)不被選作轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)；利用公式：
'遍歷計(jì)算所有候選中繼節(jié)點(diǎn)組合所對(duì)應(yīng)的信噪比Tuγ2，~ ，Yk;
[0007] 其中：k= 1，2,…，2M;P。是源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率；Pkij是第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中 第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率是源節(jié)點(diǎn)到第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中第j個(gè)候選中 繼節(jié)點(diǎn)之間鏈路的信道系數(shù)；]是第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合的第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)到目的 節(jié)點(diǎn)之間鏈路的信道系數(shù)；σ2是噪聲功率。
[0008] (3)選取信噪比最大的候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中的非零元素對(duì)應(yīng)的候選中繼節(jié)點(diǎn)作為 轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)。
[0009] 方案二：各鏈路的信道類型相同或不同時(shí)的多中繼選擇
[0010] (1)定義源節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)之間鏈路的信道系數(shù)為Fi，第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到 目的節(jié)點(diǎn)之間鏈路的信道系數(shù)為&，i= 1，2,. . .，N，N為中繼節(jié)點(diǎn)總數(shù)，候選中繼節(jié)點(diǎn)的信 道容量門限為R;選取信道容量大于R所對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)作為候選中繼節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成候選中繼 節(jié)點(diǎn)集合D= {dj,j= 1，2,…，Μ}，Μ彡N。
[0011] (2)將候選中繼節(jié)點(diǎn)組合成2Μ個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合，用ak, ,= 1表示第k個(gè)候選 中繼節(jié)點(diǎn)組合中第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)被選為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)，aki_j= 0表示第k個(gè)候選中繼節(jié) 點(diǎn)組合中第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)不被選作轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)；把第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中不為 〇的元素所對(duì)應(yīng)的候選中繼節(jié)點(diǎn)重新排列，構(gòu)成一個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)集合Qk={e1 = 1，2,…，Lk}，Lk<M，Lk是第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中不為0的元素的數(shù)目；利用公式：
[0012]
[0015] 遍歷計(jì)算所有候選中繼節(jié)點(diǎn)組合的中斷概率Pdp2,…，Pk;
[0016] 其中：k= 1，2，···，2Μ;γth是信噪比中斷門限；分別表示源 節(jié)點(diǎn)到第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì)應(yīng)的等效候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的第1，第2，· ··，第 Lk個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)之間鏈路的伽馬分量數(shù)目；Af:Κλ'2>，…,分別表示第k個(gè)候 選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì)應(yīng)的等效候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的第1，第2,…，第Lkf等效候選中繼 節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間鏈路的伽馬分量數(shù)目；htl表示源節(jié)點(diǎn)到第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì) 應(yīng)的等效候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的第1個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)之間鏈路的第hkil個(gè)伽馬分量， 的含義以此類推；ntl表示第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì)應(yīng)的等效候選中繼節(jié)點(diǎn) 集合中的第1個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間鏈路的第nkil個(gè)伽馬分量， 的含義以此類推；Pc是源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率；Pkil是第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì)應(yīng)的等效候選 中繼節(jié)點(diǎn)集合中的第1個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率；都是源節(jié)點(diǎn) 到第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì)應(yīng)的等效候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的第1個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)之 間鏈路的第hkll個(gè)伽馬分量的參數(shù)；都是第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì)應(yīng) 的等效候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的第1個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間鏈路的第nkil個(gè)伽 馬分量的參數(shù)；X是大于〇的正整數(shù)，X= 1，2,…，Lk，m是大于0的正整數(shù)，m= 1，2,…，Lk; q是大于〇的正整數(shù)，
都是第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì)應(yīng) 的等效候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的第X個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間鏈路的第nkiX個(gè)伽 馬分量的參數(shù)；、??：2)都是第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合對(duì)應(yīng)的等效候選中繼節(jié)點(diǎn)集合 中的第m個(gè)等效候選中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間鏈路的第個(gè)伽馬分量的參數(shù)；σ2是噪聲 功率。
[0017] (3)選取中斷概率最小的候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中的非零元素對(duì)應(yīng)的候選中繼節(jié)點(diǎn)作 為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)。
[0018] 對(duì)應(yīng)不同的衰落信道，上面所述的伽馬分量參數(shù)有不同的取值，是已有成果，不再 贅述。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 系統(tǒng)模型由一個(gè)源節(jié)點(diǎn)s、一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)d和含Ν個(gè)DF(decode-and_forward，譯 碼轉(zhuǎn)發(fā)）類型的中繼節(jié)點(diǎn)集rralay={1，...，N}組成，不考慮源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的直接路 徑，源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間的通信分為兩跳，第一跳是源節(jié)點(diǎn)廣播數(shù)據(jù)，各中繼節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù) 并進(jìn)行譯碼，第二跳是所選中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)譯碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新編碼并轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。
[0020] 方案一：所有鏈路的信道類型相同時(shí)的多中繼選擇，具體步驟如下：
[0021] (1)通過(guò)測(cè)量、計(jì)算得到源節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)（記為源_i中繼）之間鏈路的 信道系數(shù)Fdi= 1，2,…，N和第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)（i中繼-目的）之間鏈路的信 道系數(shù)i= 1，2,…，Ν。
[0022] (2)選取候選中繼節(jié)點(diǎn)：把源-i中繼之間鏈路的信道系數(shù)F0 = 1，2，···，Ν 代入公式
汁算這Ν個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)源-i中繼之間鏈路的信噪比 抓％，訓(xùn)％，…，★其中P。是源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，ο2是噪聲功率。再由通過(guò)公式
卜算源_i中繼之間鏈路的信道容量(7 C···C選取候 選中繼節(jié)點(diǎn)的容量門限是R，在，…，C、％中尋找信道容量比R大所對(duì)應(yīng)的中繼節(jié) 點(diǎn)作為候選中繼節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成候選中繼節(jié)點(diǎn)集合D= {dj,j= 1，2, "·，Μ}，Μ彡N。
[0023] (3)將候選中繼節(jié)點(diǎn)組合成2Μ個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合，用aki_j= 1表示第k個(gè)候選 中繼節(jié)點(diǎn)組合中第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)被選為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)，aki_j= 0表示第k個(gè)候選中繼節(jié) 點(diǎn)組合中第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)不被選作轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)，例如atl，at2，…，atM的一個(gè)組合是 ' 001Γ，表示第3、4個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)被選為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)。把源節(jié)點(diǎn)到第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn) 組合中第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)之間鏈路的信道系數(shù)fki]和第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中第j個(gè) 候選中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間鏈路的信道系數(shù)gki]代入公式 遍歷計(jì)算所有候選中繼節(jié)點(diǎn)組合所對(duì)應(yīng)的信噪比Ti，γ2，…，yk。
[0024] 其中：k= 1，2,…，2M;P。是源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率；Pkij是第k個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中 第j個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率；σ2是噪聲功率。
[0025] (4)選取信噪比最大R1 =max{γuγ2，…yk}的候選中繼節(jié)點(diǎn)組合中的非零元素 對(duì)應(yīng)的候選中繼節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點(diǎn)。
[0026] 方案二、各鏈路的信道類型相同或不同時(shí)的多中繼選擇，具體步驟如下：
[0027] (1)通過(guò)測(cè)量、計(jì)算得到源節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)（記為源_i中繼）之間鏈路的 信道系數(shù)Fdi= 1，2,…，N和