[發明專利]一種基于能效的用戶間協作多播方法

有效

• 申請號: 201210215715.X
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102740236A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 王軍星;王霞;陳志剛;姚遠
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W4/06
• 分類號: H04W4/06;H04W52/02;H04L1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于能效的用戶間協作多播方法,對于一個蜂窩小區，該蜂窩小區包括一個基站，N個多播用戶，多播占用的帶寬為B，其特征在于：

1)把多播過程分為兩個階段,第一階段基站給所有用戶多播數據，保證一部分信道條件好的用戶正確譯碼，估計剩余信道條件差的用戶到正確譯碼用戶之間的信道狀態信息，找到一個與每個信道條件差的用戶信道條件最好的正確譯碼的用戶，并將該正確譯碼的用戶作為中繼；

2）在第二階段，利用已估計的中繼用戶到剩余信道條件差的用戶之間的信道狀態信息，對每個中繼的功率進行合理分配，再利用選擇的中繼給剩余信道條件差的用戶多播數據。

2.根據權利要求1所述的基于能效的用戶間協作多播方法，所述的步驟1)的具體方法如下：

1-1)把多播過程分為兩個階段，第一階段基站發射功率P_b，P_b=αP，P為整個多播過程基站和中繼消耗的總功率，α為基站發射功率占總功率的比例，數據包長為B_o；則第一階段位于小區中(l_i,θ_i)位置處的用戶i的接收信號為：

yibd=Pbli-ηhix+ni]]>

x是基站的發射信號，上標‘bd’表示基站給用戶發數據，l_i表示用戶i和基站之間的距離，θ_i為用戶i和基站的相角，η為路徑損耗系數，h_i是用戶i所受的小尺度衰落，h_i~cN(0,1)，即是零均值單位方差的復高斯隨機變量，n_i是加性高斯白噪聲，方差N₀，則用戶i的接收信噪比為：

SNRibd=Pb|hi|2li-ηN0;]]>

1-2)對第一階段所有用戶的接收信噪比按降序排列，組成信噪比矢量定義第一階段正確譯碼用戶所占的比例C，則第一階段正確譯碼用戶的集合G={1,2,3，...,N*C}，剩余信道條件差的用戶的集合B={N*C+1,N*C+2,...,N}，第一階段的多播數據速率為所需時間為估算N*(1-C)個信道條件差的用戶與正確譯碼用戶之間的信道狀態信息：

Hi,j=|hij′|2=lij-η|hij|2]]>{i∈B;j∈G}；

(lij)2=li2+lj2-2li*lj*cos(θi-θj)]]>

h′_ij為為第i個信道條件差的用戶到第j個正確譯碼用戶之間的信道系數，H_i，j為信道系數h′_ij的模值平方，l_ij為第i個信道條件差的用戶到第j個正確譯碼用戶之間的距離，h_ij為第i個信道條件差的用戶到第j個正確譯碼用戶之間的瑞利衰落；對于第i個信道條件差的用戶，找到一個與其信道條件最好的正確譯碼用戶，即最大H_i，j對應的j，將該正確譯碼的用戶作為中繼，并將該正確譯碼用戶在集合G中對應的編號放在集合Relay中，刪除Relay中重復元素，則Relay中各元素即為所選擇的中繼，中繼個數為N_r。

3.根據權利要求1所述的基于能效的用戶間協作多播方法，所述步驟2)的具體步驟如下：

2-1)第二階段，利用已估計出的信道條件差的用戶與正確譯碼用戶之間的信道狀態信息，得到中繼功率分配歸一化矢量

βj=HjΣi=1NrHi=|h′1j+h′2j+...+h′N*(1-C)j|2Σi=1Nr|h′1i+h′2i+...+h′N*(1-C)i|2]]>

H_j為中繼j與所有信道條件差的用戶的信道系數模值平方，反映了中繼j與所有信道條件差的用戶的整體信道狀態；

2-2)第二階段第i個信道條件差的用戶利用中繼得到的接收信號為：P_r是第二階段所有中繼總發射功率，滿足P_b+P_r=P，上標‘rd’表示中繼給用戶發數據；

2-3)第二階段第i個信道條件差的用戶接收來自中繼用戶的接收信噪比為：SNRird=Pr*|Σjβj*lij-ηhij|2N0=P*(1-α)*|Σjβj*lij-ηhij|2N0]]>

利用最大比合并方式得到信道條件差的用戶i在第一階段和第二階段合并后的接收信噪比：

SNRi=SNRibd+SNRird=Pb|hi|2li-η+Pr|Σjβj*lij-ηhij|2N0]]>

為了保證在第二階段所有信道條件差的用戶都能正確接收并譯碼數據，取第二階段接收信噪比最小的用戶的可接收的數據速率為第二階段的多播速率v₂=Blog₂(1+min(SNR_i))，其中，min(SNR_i)為第二階段接收信噪比最小的用戶對應的接收信噪比。