充分考慮延時影響的中繼選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮延時影響的中繼選擇方法。首先測量計算源節(jié)點到各備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比、各備選中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間的鏈路信噪比，并將這些信道狀態(tài)信息以及各備選中繼節(jié)點存儲器中的隊列情況(包括隊列長度、存儲器空間大小等)反饋到源節(jié)點或者目的節(jié)點；其次源節(jié)點或目的節(jié)點根據(jù)信道狀態(tài)信息和備選中繼節(jié)點的隊列情況，計算各備選中繼節(jié)點的延時；最后源節(jié)點或者目的節(jié)點選出用于傳輸信息的中繼。本發(fā)明有利于保證不同業(yè)務對時延的要求以及中繼負荷的均衡，能根據(jù)業(yè)務對時延的敏感程度采取不同的中繼選擇策略，有利于提高系統(tǒng)的抗阻塞性能。
【專利說明】
充分考慮延時影響的中繼選擇方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及無線協(xié)作通信領域，具體涉及一種充分考慮延時影響的中繼選擇方 法。
【背景技術】
[0002] 協(xié)作分集是無線通信中對抗多徑效應的有效方法，通過引入中繼節(jié)點協(xié)助發(fā)送端 與接收端之間的信息通信，可以獲得分集增益，顯著提高網(wǎng)絡吞吐量和信息傳輸?shù)目煽啃浴?但是目前的中繼選擇方法主要考慮選擇信噪比最大的中繼節(jié)點，或者考慮功率消耗，往往 忽略了中繼延時對網(wǎng)絡性能的潛在顯著影響?？紤]中繼延時問題時，如何在中繼延時和信 道狀態(tài)之間進行最優(yōu)的結合來選取中繼，這樣既能保證較高的傳輸速率，又盡量減小業(yè)務 延時，是研究中繼選擇有必要的關鍵因素，特別是在數(shù)據(jù)業(yè)務日益增長的背景下，顯得尤為 重要。
[0003] 已有的中繼選擇方法中，有代表性的方法有max-max中繼選擇方法，選擇源節(jié)點到 中繼節(jié)點之間信噪比最大的鏈路以及中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間信噪比最大的鏈路進行傳 輸;還有max-1 ink中繼選擇方案，在某一時隙，當源節(jié)點到某個中繼節(jié)點的信噪比在包括所 有源節(jié)點到中繼節(jié)點以及中繼節(jié)點到目的節(jié)點鏈路的信噪比中最大時，選擇最大信噪比的 源節(jié)點到中繼節(jié)點鏈路或者中繼節(jié)點到目的節(jié)點鏈路進行傳輸。然而以上方法都沒有考慮 業(yè)務在中繼處的延時問題，特別是對于視頻會議，網(wǎng)絡電視等對網(wǎng)絡延時要求高的業(yè)務，這 些中繼選擇方法不一定適用，因此在中繼選擇中有必要兼顧考慮延時的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對已有的中繼選擇方法忽略業(yè)務在中繼節(jié)點處排隊帶來的延時問題，提 供一種考慮延時影響的中繼選擇方法。
[0005] 本發(fā)明首先測量計算源節(jié)點到各備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比、各備選中繼節(jié) 點到目的節(jié)點之間的鏈路信噪比為，并將這些信道狀態(tài)信息以及各備選中繼節(jié)點存儲器中 的隊列情況(包括隊列長度、存儲器空間大小等)反饋到源節(jié)點或者目的節(jié)點；其次源節(jié)點 或目的節(jié)點根據(jù)信道狀態(tài)信息和備選中繼節(jié)點的隊列情況，計算各備選中繼節(jié)點的延時； 最后源節(jié)點或者目的節(jié)點選出用于傳輸信息的中繼，同時將中繼選擇結果通知各中繼節(jié) 點。
[0006] 發(fā)明具有如下特點：
[0007] (1)在中繼選擇時考慮的中繼節(jié)點存儲器的隊列長度和存儲器空間大小，有利于 保證不同業(yè)務對時延的要求以及中繼負荷的均衡。
[0008] (2)根據(jù)業(yè)務對時延的敏感程度采取不同的中繼選擇策略，對時延敏感業(yè)務力求 減小業(yè)務時延，對時延不敏感業(yè)務則讓剩余存儲空間小的中繼節(jié)點優(yōu)先被選擇，以免發(fā)生 業(yè)務擁塞，有利于提尚系統(tǒng)性能。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明的系統(tǒng)模型由一個源節(jié)點S、一個目的節(jié)點D和含Nrelay個DF(decode-and-forward，譯碼轉發(fā))備選中繼節(jié)點組成，這些備選中繼節(jié)點具有一定存儲能力，構成了備選 中繼節(jié)點集Sreiay={l，2，. ..，Nreiay}。這些備選中繼節(jié)點可以是雙工中繼，也可以是半雙工 中繼。假設源節(jié)點與目的節(jié)點之間不存在有效的直接路徑。源節(jié)點S到第i(ies ralay)個備選 中繼節(jié)點之間的鏈路和第i個備選中繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的鏈路構成備選中繼鏈路i。 定義源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比為γ Sl，第i個備選中繼節(jié)點到目的節(jié) 點D之間的鏈路信噪比為γ lD，第i條備選中繼鏈路的等效信噪比為;4 = niinl/、.,.,;。]。根據(jù) 延時的定義，定義第1個備選中繼節(jié)點處的延時1^ = 〇1/111；[11{05:1，(^}。其中，01表示第：[個備 選中繼節(jié)點存儲空間內(nèi)的隊列大小，Qti表示第i個備選中繼節(jié)點存儲空間大小，Csi = 10g2 (1 + ySi)表示源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的信道容量，CiD = log2(l+YiD)表示第i個備 選中繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的信道容量。
[0010]本發(fā)明共分三種情形。
[0011]情形1:時延敏感業(yè)務的中繼選擇，包括步驟如下：
[0012] ⑴測量計算源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比γ5ι、第i個備選中 繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的鏈路信噪比γ lD，并將這些信道狀態(tài)信息以及各備選中繼節(jié)點存 儲器中的隊列情況(包括隊列長度、存儲器空間大小等)反饋到源節(jié)點或者目的節(jié)點。
[0013] ⑵源節(jié)點或目的節(jié)點根據(jù)信道狀態(tài)信息和備選中繼節(jié)點的隊列情況，利用1\ = Qi/min{Csi，CiD}計算各備選中繼節(jié)點的延時。
[0014] (3)源節(jié)點或者目的節(jié)點
選出第f個備選中繼節(jié)點作為 轉發(fā)數(shù)據(jù)的中繼，其中α為敏感因子且為正數(shù)。
[0015] (4)將中繼選擇結果通知各中繼節(jié)點。
[0016] 情形2:時延不敏感業(yè)務的中繼選擇，包括步驟如下：
[0017] ⑴測量計算源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比γ5ι、第i個備選中 繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的鏈路信噪比γ lD，并將這些信道狀態(tài)信息以及各備選中繼節(jié)點存 儲器中的隊列情況(包括隊列長度、存儲器空間大小等)反饋到源節(jié)點或者目的節(jié)點；
[0018] (2)源節(jié)點或者目的節(jié)點
選出第P個備選中繼節(jié)點作 為轉發(fā)數(shù)據(jù)的中繼，其中β為非敏感因子且為負數(shù)。
[0019] ⑶將中繼選擇結果通知各中繼節(jié)點。
[0020] 情形3:當中繼節(jié)點處同時存在時延敏感業(yè)務和時延不敏感業(yè)務時，中繼選擇方法 采用情形1中的方法。
[0021] 下面利用具體數(shù)據(jù)加以演算，有利于充分理解本發(fā)明的方案和效果。
[0022]假設:Nreiay = 3，即系統(tǒng)中有3個DF中繼，每個中繼節(jié)點存儲空間內(nèi)的列隊大小:Qi =2，Q2 = 3，Q3 = 4;中繼節(jié)點存儲空間大小:Qti = Qt2 = Qt3 = 5;源節(jié)點S至lj中繼節(jié)點之間的鏈 路的信噪比為：γ si = 7.9433，γ S2 = 15.8489，γ S3 = 19.9526;中繼節(jié)點到目的節(jié)點D的鏈路 信噪比為：γω = 6·3096, y2D = 31.6228, γ3? = 15·8489〇α = 1，β = -1〇
[0023] 情形1:時延敏感業(yè)務的中繼選擇，具有步驟如下：
[0024] (1)測量計算源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比ySl、第i個備選中 繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的鏈路信噪比γ lD，并將這些信道狀態(tài)信息以及各備選中繼節(jié)點存 儲器中的隊列情況(包括隊列長度、存儲器空間大小等)反饋到源節(jié)點或者目的節(jié)點。
[0025] (2)源節(jié)點或目的節(jié)點根據(jù)信道狀態(tài)信息和備選中繼節(jié)點的隊列情況，利用1\ = Qi/min{Csi，CiD}計算各備選中繼節(jié)點的延時。
[0026] 根據(jù)公式Csi = log2(l+ γ si)，可以計算出Csi = 3 · 1608，Cs2 = 4.0746，Cs3 = 4.3891; 根據(jù)公式(^=1〇82(1+丫^)，可以計算出(^ = 2.8698，(^ = 5.0278，(^ = 4.0746;最后根據(jù) 公式Ti = Qi/min{Csi，CiD}計算出備選中繼Ri的延時Ti = 0.6969，備選中繼R2的延時T2 = 0.7363，備選中繼1?3的延時了3 = 0.9817。
[0027] (3)源節(jié)點或者目的節(jié)點
選出第f個備選中繼節(jié)點作為轉發(fā)數(shù) 據(jù)的中繼，其中α = 1;各條中繼鏈路的等效信噪比A =6. 3096,么=15. 8489，；4:=15. 8489; 根據(jù)計算；=12. 6666，=33. 0956=42. 3006。因此備選中繼節(jié)點R3被選 中來轉發(fā)數(shù)據(jù)。
[0028] (4)將中繼選擇結果通知給各中繼節(jié)點。
[0029] 情形2:時延不敏感業(yè)務的中繼選擇，具體步驟如下：
[0030] (1)測量計算源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比ySi、第i個備選中 繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的鏈路信噪比γ lD，并將這些信道狀態(tài)信息以及各備選中繼節(jié)點存 儲器中的隊列情況(包括隊列長度、存儲器空間大小等)反饋到源節(jié)點或者目的節(jié)點；
[0031] ⑵源節(jié)點或者目的節(jié)點
選出第備選中繼節(jié)點作為轉發(fā) 數(shù)據(jù)的中繼，其中β=-1;各條中繼鏈路的等效信噪比'=6· 3096'=15. 8489, A =15. 8489; 根據(jù)計算;=0. 3141，= 2. 1449，;4產(chǎn)〗=5. 8305。因此備選中繼節(jié)點R3被選中 來轉發(fā)數(shù)據(jù)。
[0032] (3)將中繼選擇結果通知給各中繼節(jié)點。
【主權項】
1. 一種充分考慮延時影響的中繼選擇方法，所述方法包括： (1) 測量計算源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比YS1、第i個備選中繼節(jié) 點到目的節(jié)點D之間的鏈路信噪比γ lD，并將這些信道狀態(tài)信息以及各備選中繼節(jié)點存儲器 中的隊列情況反饋到源節(jié)點或者目的節(jié)點； (2) 源節(jié)點或者目的節(jié)點根據(jù)信道狀態(tài)信息和備選中繼節(jié)點的隊列情況，利用公式T1 = Qi/min{Csi，CiD}，計算各備選中繼節(jié)點的延時;其中：Ti表示第i個備選中繼節(jié)點的延時;Csi = log2(l+γsi)，表示源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的信道容量;CiD = log2(l+γiD)，表 示第i個備選中繼節(jié)點到目的節(jié)點D之間的信道容量;Q1表示第i個備選中繼節(jié)點存儲空間 內(nèi)的列隊大小； (3) 源節(jié)點或者目的節(jié)點根據(jù)公?，選出第P個備選中繼節(jié)點作為 轉發(fā)數(shù)據(jù)；其中：α為敏感因子且為正數(shù)；?4表示第i條備選中繼鏈路的等效信噪比，表示備選中繼節(jié)點集，Nre3Iay代表備選中繼節(jié)點 總數(shù)。2. -種充分考慮延時影響的中繼選擇方法，所述方法包括： (1) 測量計算源節(jié)點S到第i個備選中繼節(jié)點之間的鏈路信噪比γ5ι、第i個備選中繼節(jié) 點到目的節(jié)點D之間的鏈路信噪比γ lD，并將這些信道狀態(tài)信息以及各中繼節(jié)點存儲器中的 隊列情況反饋到源節(jié)點或者目的節(jié)點； (2) 源節(jié)點或者目的節(jié)點根據(jù)公￥選出第P個備選中繼節(jié)點 作為轉發(fā)數(shù)據(jù);其中：β為非敏感因子且為負數(shù)表示第i個備選中繼節(jié)點存儲空間內(nèi)的列 隊大小;Qtl表示第i個備選中繼節(jié)點存儲空間大小;？4表示第i條備選中繼鏈路的等效信噪 bt_示備選中繼節(jié)點集，Nre3Iay代表備選中繼節(jié) 點總數(shù)。
【文檔編號】H04W28/08GK106028395SQ201610297552
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月7日
【發(fā)明人】何杰, 肖琨, 黨沖
【申請人】廣西師范大學