[發明專利]大規模中繼網絡中基于隨機接入的盲中繼選擇方法

有效

• 申請號: 201410577919.7
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104320827B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 宮豐奎;歐陽逢辰;張軍山;王勇;葛建華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,黎漢華

技術領域

本發明屬于無線通信領域，特別涉及一種盲中繼選擇方法，適用于具有大量非特質性中繼并缺乏中繼信息收集手段的大規模中繼網絡。

背景技術

協作中繼技術是一種將參與協作的中繼運用到無線網絡的新興技術。它能夠為有著較差信道環境的用戶提供可靠的數據傳輸服務，提高無線信道的傳輸速率和傳輸可靠性，增加系統的覆蓋范圍和系統的健壯性，在不增加系統復雜度的情況下不僅降低了終端的功耗和帶寬，還可以明顯提高系統的頻譜效率、吞吐率和容量。目前有很多研究中繼選擇的相關工作。在2009年Y.Jing和H.Jafarkhani在IEEE Transaction on Wireless Communications上發表的文章“Single and multiple relay selection schemes and their achievable diversity orders”總結了目前存在的數種單中繼選擇算法，并將中繼選擇的場景擴展到了多中繼的情況。在2011年S.Park,D.Kim和S.Nam,在IEEE Transaction on Wireless Communications上發表的文章“Adaptive threshold based relay selection for minimum feedback and channel usage”中提出了一種基于單比特反饋可調節閾值的中繼選擇算法，它能夠很好地降低對信道狀態信息更新量的需求。進一步的，在2012年D.S.Michalopoulos,H.A.Suraweera,G.K.Karagiannidis,和R.Schober在IEEE Transactions on Communications上發表的文章“Amplify-and-forwar drelay selection with outdated channel estimates”研究了過時的信道狀態信息對中繼選擇性能的影響。然而,以上方案都需要收集中繼的信息并進行對比選擇最優中繼。更新這些信息需要消費大量的頻譜以及時間，并且十分復雜。這就導致了這些方案只能停留在實驗室仿真甚至是理論研究的層面。在諸如分布式動態大規模中繼網絡這樣的實際場景中，通過窮舉對比的方式來在大量中繼中選擇最優中繼就顯得非常不現實了。2011年，S.Cho,W.Choi和K.Huang在IEEE Vehicular Technology Conference上發表的文章“QoS provisioning relay selection in random relay networks”介紹了一種基于地理區域的隨機中繼選擇方案框架，選擇特定區域之中的中繼以滿足特定的服務質量，然而該方案沒有給出具體的幀結構和實現方法。在2013年，B.Li,H.Li,W.Wang,Z.Hu和Q.Yin在IEEE Wireless Communications Letters上發表的“Energy-effective relay selection by utilizing special diversity for random wireless sensor networks”提出了一種具有方向性的高能效隨機中繼選擇方案，其中的隨機中繼選擇區域由半徑和夾角決定，然而，該方案只討論了如何最大限度地從能效角度提高單跳中繼的距離,卻沒有討論如何在目標節點確定時如何合理分配兩跳距離的關系，在具體實施時難以滿足目前廣泛存在的多跳場景需求。

發明內容

本發明的目的在于針對大規模中繼網絡中，由于其大規模和盲節點特性引起地用戶難以收集中繼實時信息的問題，提出一種基于隨機接入的盲中繼選擇方法，以降低大量中繼之間由于競爭導致地高沖突概率，滿足多跳場景需求。

為實現上述目的，本發明通過使用時隙ALOHA的方式來選擇可用中繼，該方式是一種能夠通過隨機方法選取滿足給定條件中繼的高效選擇策略，其能夠在需要少量甚至不需要中繼信息的情況下，滿足多跳場景需求。本發明還通過引入一種“可用中繼區域”的概念來對可用中繼進行預選擇，以降低沖突概率。其具體實現步驟包括如下：

(1)源節點識別可用中繼：

(1a)將當前幀從幀頭開始的2M個時隙劃分為M個連續的“廣播-應答”對，其中M為“廣播-應答”對個數的上限值，設定為6；

(1b)源節點計算用戶需求速率R_r：