一种无线通信网络中多源单中继系统的协作中继策略的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，涉及放大再转发模式下的协作通信技术，提出了 一种无线通信网络中多源单中继系统的协作中继策略。
【背景技术】
[0002] 有关无线通信系统的形态分类，从网络组网的角度出发，可归纳为目前两类应用 最广泛的拓扑形态：1、无线蜂窝网（WirelessCellularNetwork，WCN)，一种基于点对多 点（PointtoMultipoint，PMP)结构的移动通信网络；2、无线自组织网络（MobileAdhoc Network，MANET)，一种可由独立节点分布式动态自组成网、无固定拓扑结构和基础设施的 移动通信网络。
[0003] 在传统PMP网络中，基站是网络中唯一的资源分配管理和任务协调、调度设备，而 用户作为被管理设备始终处于从属和被动的地位。无线自组织网络的出现和发展，开始将 本来完全由基站控制的网络行为决策更多地放在用户站执行，网络中的用户站也逐渐表现 出更强的自治性。另外，由于无线自组织网络中用户之间的对等公平性，伴随而来的就是 用户站之间的竞争与协作问题，这一问题在对网络稀缺有效资源进行分配时表现的更为明 显。同时，由于通信系统在无线资源优化和利用方面存在着的固定局限性，导致有限资源 与迅速增长的业务需求之间的矛盾不能有效解决，由此而产生的无线通信瓶颈问题日益突 出。
[0004] 针对无线通信瓶颈的出现，研宄人员提出了无线协作中继通信技术，有效解决了 这些问题。协作中继（CooperativeRelay)的基本的工作思想就是设立中继节点，从而使 中继以转发信息副本的方式来协助数据源节点进行数据的传输。由于Adhoc网络需要处 理诸如分布式控制、动态路由设计、移动性管理等一系列问题，而它本身的网络不同于传统 PMP网，并没有固定的基础设施，所以当端到端的通信距离超过了它们之间天线的覆盖范围 时，就可以通过这两个节点之间的中继节点进行协作中继转发来完成通信传输。
【发明内容】
[0005] 发明目的：本发明旨在解决非对称多源单中继协作系统中的节点协作与竞争问 题，兼顾系统的有效性和公平性，给出了一种基于放大再转发模式的多源单中继系统协作 中继策略。
[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] 针对无线通信网络中的非对称多源（节点）_单中继（节点）协作系统，提供一种 基于放大再转发协议的协作中继策略。系统建模为供不应求的卖方市场，且买方之间展开 非协作博弈。协作中继策略主要包括中继节点协作功率资源的价格策略和分配策略以及源 节点的中继选择策略：价格策略顾及了源节点之间的公平性，同时有效刺激中继节点参与 协作；分配策略基于分布式求解算法得到纳什均衡解，从而确定分配功率值，保证了各源节 点效用的最优性；选择策略从系统整体性能最优角度考虑，给出了源节点是否参与中继的 标准。
[0008] 一种无线通信网络中多源单中继系统的协作中继策略，为激励自私的中继节点为 多个源节点提供协作功率资源，首先确定各源节点对中继节点的资源补偿策略，然后给定 中继节点对所有源节点的协作功率资源支持，以确保每个源节点的效用达到最优，最后为 确保系统性能最优，对于系统中的某个源节点，若其与中继节点间的距离大于其与目的节 点间的距离，则此源节点选择放弃中继策略；该方法的具体实现过程为：
[0009] (1)在任意源节点Si接受中继节点R的协助向目的节点D发送信息的协作过程， 确定源节点Si的接收信噪比SWg为：
[0010]
【主权项】
1. 一种无线通信网络中多源单中继系统的协作中继策略，其特征在于：为激励自私的 中继节点为多个源节点提供协作功率资源，首先确定各源节点对中继节点的资源补偿策 略，然后给定中继节点对所有源节点的协作功率资源支持，以确保每个源节点的效用达到 最优，最后为确保系统性能最优，对于系统中的某个源节点，若其与中继节点间的距离大于 其与目的节点间的距离，则此源节点选择放弃中继策略；该方法的具体实现过程为： (1) 在任意源节点Si接受中继节点R的协助向目的节点D发送信息的协作过程，确定 源节点Si的接收信噪比为：
其中，i e {1，2,…，N}，N为源节点的个数，Qi表示的S i发送功率，P R提供给S ^勺 协作功率值，giD、giK和g m分别为从S jlj D、从S jlj R和从R到D的三条信道传输幅度衰减 参数； (2) 根据步骤（1)，给出任意源节点Si对中继节点R的协作功率补偿策略，即设定R对 Si的单位功率资源价格c i; (3) 根据步骤（2)，确定任意源节点Si的效用值U i为： U , = \og2(\ +SNR^-CiP (4) 根据步骤（3)，确定中继节点R对各源节点最优功率分配策略值 (5) 根据步骤（4)，选择性放弃中继节点对部分源节点的协作支持，即：若源节点与中 继节点间的距离大于其与目的节点间的距离，则放弃中继节点对该源节点的协作支持。
2. 根据权利要求1所述的无线通信网络中多源单中继系统的协作中继策略，其特征在 于：所述步骤（2)具体包括如下步骤： (21) 保持单位功率资源价格Ci的定义形式与接收信噪比的定义形式的一致性， 将改写为：
(22) 根据步骤（21)，并考虑源节点的自私性，即：当其自身的资源需求上升时，希望的 应该是价格随之下降；给出单位功率资源价格C i的设计为：
其中，P =也，P2，…，PN}表示中继节点提供给全部源节点的协作功率集合，中继节点 R自身具备的协作功率为Pk，且满足Σ<巧，b是一个非负的价格调节参数。
3. 根据权利要求1所述的无线通信网络中多源单中继系统的协作中继策略，其特征在 于：所述步骤（4)中，最优功率分配策略值/f的求解依赖于博弈理论中的分布式求解算法， 即：
其中，Pi(t)为源节Asi在第t个博弈阶段被分配到的协作功率，θ i是源节Asi的策略 调整参数，用于控制算法的收敛速度；该分布式求解算法最终收敛值即为需要求得的if。
【专利摘要】本发明针对无线通信网络中的非对称多源(节点)-单中继(节点)协作系统，提供了一种基于放大再转发协议的协作中继策略。系统建模为供不应求的卖方市场，且买方之间展开非协作博弈。协作中继策略主要包括中继节点协作功率资源的价格策略和分配策略以及源节点的中继选择策略：价格策略顾及了源节点之间的公平性，同时有效刺激中继节点参与协作；分配策略基于分布式求解算法得到纳什均衡解，从而确定分配功率值，保证了各源节点效用的最优性；选择策略从系统整体性能最优角度考虑，给出了源节点是否参与中继的标准。
【IPC分类】H04W72-04
【公开号】CN104735796
【申请号】CN201510157793
【发明人】衡伟, 龙芳, 梁天
【申请人】东南大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月3日