一种基于节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法。所述方法包括：将中继节点类型分为中继基站和中继用户设备；中继节点位置作如下区分：(1)将中继基站区分为边界中继基站、多边界中继基站和普通中继基站；(2)将中继用户设备区分为边界中继用户设备、多边界中继用户设备和普通中继用户设备；选择候选中继节点，构成候选中继节点集合；从候选中继节点集合之中选择中继节点。本发明专利技术在中继节点选择中同时考虑了节点类型和位置，并兼顾了信道状态、业务时延、信令开销等现实因素，具有实用性强、灵活性好的特点，拥有很好的中继选择性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法
本专利技术涉及移动通信
，具体涉及一种基于节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法。
技术介绍
近年来，通过中继节点辅助源节点进行数据传输的协同通信获得了极大的关注，其中，中继选择是协同通信可以获得更优性能的关键因素之一。中继选择的基本方法是最佳中继选择(BRS:BestRelaySelection)方法，BRS从待选中继节点中选择出最佳中继，在中继节点处将接收到的数据进行转发，其选择的依据是对每条中继链路进行信道测量，根据测量判断哪一个中继在转发信息时拥有最强的路径。此外，还有基于中断概率的中继选择策略、基于误比特率的中继选择概率、基于功率分配的中继选择等。在协同通信系统中，中继节点的类型是多样的，既可以是基站，也可以是用户设备，不同类型的中继节点各具特点，中继能力也存在差异。就基站和用户设备比较而言，基站的处理能力远高于用户设备，而且基站可以采用电源供电，而移动用户设备则是电池供电，待机时间较短，移动用户设备具有移动性，数量众多，处于小区的各个位置。因此，在中继选择问题上，针对不同的中继节点类型应该采取区别的选择策略。同时，研究表明，中继选择的性能与中继节点的位置存在紧密的关联，因此在中继选择中考虑中继节点所处的位置是非常必要的。
技术实现思路
基于以上考虑，本专利技术提出了一种基于中继节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法，该方法除了针对中继节点类型和位置做出相应的中继选择外，还可以适应不同信道类型的变化，具有广泛的适用性和很好的灵活性。本专利技术根据中继节点的类型和位置对中继节点进行了科学的分类，提供了一种基于节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法，而未来的移动通信网络就是具有多种类型节点的网络。本专利技术将移动协同通信系统在各种移动衰落信道下的频带利用率和中断概率分别统一在一个数学表达式中，通过建立信道统计特性如莱斯因子到移动衰落信道的映射在中继节点的选择中充分考虑了信道状态这个重要因素，具有很好地适应性和灵活性，拥有良好的中继选择性能。本专利技术在中继选择过程中充分考虑负荷平衡、业务时延、链路自适应等现实因素，有利于在实际商业运营中发挥重要的资源配置作用。下面叙述本专利技术的技术方案。一种基于节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法，包括：将中继节点类型分为中继基站和中继用户设备；中继节点位置作如下区分：(1)将中继基站区分为边界中继基站、多边界中继基站和普通中继基站，其中多边界中继基站定义为与三个或者三个以上小区基站的距离中，两两距离之差小于多边界距离门限Δmd的中继基站；边界中继基站定义为与两个小区基站的距离之差小于边界距离门限Δdd的非多边界中继基站的中继基站；普通中继基站定义为除边界中继基站和多边界中继基站之外的中继基站；(2)将中继用户设备区分为边界中继用户设备、多边界中继用户设备和普通中继用户设备，其中，多边界中继用户设备定义为接收到的三个或者三个以上最强小区参考信号中，两两参考信号强度之差小于多边界信号门限Ωms的中继用户设备；边界中继用户设备定义为接收到的两个最强小区参考信号的强度之差小于边界信号门限Ωds的非多边界中继用户设备的中继用户设备；普通中继用户设备定义为除边界中继用户设备和多边界中继用户设备之外的中继用户设备；选择候选中继节点，构成候选中继节点集合；从候选中继节点集合之中选择中继节点。具体实施方式下面结合实施例作出更详细的描述，有助于理解本专利技术以及应用效果。本专利技术中，根据中继节点类型的不同，将中继节点区分为中继基站(简称中继BS：RelayBaseStation)和中继用户设备(简称中继UE：RelayUserEquipment)两类，同时根据中继BS和中继UE所处的位置的差异，对中继基站和中继用户设备进行了更进一步的区分：(1)将中继BS区分为边界中继BS、多边界中继BS和普通中继BS，其中多边界中继BS定义为与三个或者三个以上小区基站的距离中，两两距离之差小于多边界距离门限Δmd的中继BS；边界中继BS定义为与两个小区基站的距离之差小于边界距离门限Δdd的非多边界中继BS的中继BS；普通中继BS为除边界中继BS和多边界中继BS之外的中继BS。(2)将中继UE区分为边界中继UE、多边界中继UE和普通中继UE，其中，多边界中继UE定义为接收到的三个或者三个以上最强小区参考信号中，两两参考信号强度之差小于多边界信号门限Ωms的中继UE；边界中继UE定义为接收到的两个最强小区参考信号的强度之差小于边界信号门限Ωds的非多边界中继UE的中继UE；普通中继UE为除边界中继UE和多边界中继UE之外的中继UE。为了便于区分，我们根据中继选择的不同阶段，将候选中继节点集合形成之前目的节点检测到的中继BS和中继UE称为待选中继BS和待选中继UE，选入候选中继节点集合的待选中继BS和待选中继UE称为候选中继BS和候选中继UE。由于小区边界区域是信号不稳定、干扰多发的常见区域，对于同类型中继节点，首先选择普通中继节点作为中继节点，其次选择边界中继节点作为中继节点，最后考虑多边界中继节点作为中继节点。由于中继UE存在缓存小、电池供电、处理能力弱等因素，不适合进行高速率、长时间的业务传输；因此，中继UE仅用于当中继BS繁忙的时候对低速率的实时业务如话音业务等进行中继；或者没有中继BS能够执行当时的中继任务时使用中继UE进行中继。同时，考虑到中继UE与目的节点之间的通信受到的限制较多，不宜进行大量的信令传输，宜采用慢速链路自适应或者固定速率传输。当中继节点满足以下条件之一时，认为该中继节点处于“繁忙”状态：(1)节点的缓存资源被占用百分比达到α％(70≤α≤100)以上(含α％)；(2)节点的负荷达到δ％(70≤δ≤100)以上(含δ％)。当中继节点的负荷在ε％(0≤ε≤30)以下(含ε％)时，认为该中继节点处于“空闲”状态。衡量某时刻节点负荷的具体指标可以是该时刻节点发射功率与节点最大发射功率之比；也可以是该时刻节点被占用信道数与节点最大可用信道数之比；或者该时刻节点占用资源与节点最大可用资源之比等。处于“繁忙”状态的待选中继BS、候选中继BS、待选中继UE、候选中继UE相应称为待选繁忙中继BS、候选繁忙中继BS、待选繁忙中继UE、候选繁忙中继UE；处于“空闲”状态的待选中继BS、候选中继BS、待选中继UE、候选中继UE相应称为待选空闲中继BS、候选空闲中继BS、待选空闲中继UE、候选空闲中继UE。在上述基础上，本专利技术所述的中继选择方法包括两个主要步骤：(一)选择候选中继节点，构成候选中继节点集合。首先，有中继要求的目的节点测量接收到的来自各待选中继BS和待选中继UE的参考信号，对于每一个待选中继BS或待选中继UE，执行以下过程：(1)通过测量计算获得该待选中继BS或待选中继UE到目的节点链路的信噪比平均值根据公式：计算得到该待选中继BS或待选中继UE到目的节点链路的信噪比中断门限γο，当信号的信噪比小于信噪比中断门限γο时，通信链路将发生中断，其中(2)根据公式：计算得到该待选中继BS或待选中继UE到目的节点链路的中断概率Pout和传输效率η。其次，得到各待选中继BS和待选中继UE到目的节点链路的中断概率和传输效率后，将中断概率小于或等于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法，包括：将中继节点类型分为中继基站和中继用户设备；中继节点位置作如下区分：(1)将中继基站区分为边界中继基站、多边界中继基站和普通中继基站，其中多边界中继基站定义为与三个或者三个以上小区基站的距离中，两两距离之差小于多边界距离门限Δmd的中继基站；边界中继基站定义为与两个小区基站的距离之差小于边界距离门限Δdd的非多边界中继基站的中继基站；普通中继基站定义为除边界中继基站和多边界中继基站之外的中继基站；(2)将中继用户设备区分为边界中继用户设备、多边界中继用户设备和普通中继用户设备，其中，多边界中继用户设备定义为接收到的三个或者三个以上最强小区参考信号中，两两参考信号强度之差小于多边界信号门限Ωms的中继用户设备；边界中继用户设备定义为接收到的两个最强小区参考信号的强度之差小于边界信号门限Ωds的非多边界中继用户设备的中继用户设备；普通中继用户设备定义为除边界中继用户设备和多边界中继用户设备之外的中继用户设备；选择候选中继节点，构成候选中继节点集合；从候选中继节点集合之中选择中继节点。

【技术特征摘要】
1.一种基于节点类型和位置的协同通信系统中继选择方法，包括：将中继节点类型分为中继基站和中继用户设备；中继节点位置作如下区分：(1)将中继基站区分为边界中继基站、多边界中继基站和普通中继基站，其中多边界中继基站定义为与三个或者三个以上小区基站的距离中，两两距离之差小于多边界距离门限Δmd的中继基站；边界中继基站定义为与两个小区基站的距离之差小于边界距离门限Δdd的非多边界中继基站的中继基站；普通中继基站定义为除边界中继基站和多边界中继基站之外的中继基站；(2)将中继用户设备区分为边界中继用户设备、多边界中继用户设备和普通中继用户设备，其中，多边界中继用户设备定义为接收到的三个或者三个以上最强小区参考信号中，两两参考信号强度之差小于多边界信号门限Ωms的中继用户设备；边界中继用户设备定义为接收到的两个最强小区参考信号的强度之差小于边界信号门限Ωds的非多边界中继用户设备的中继用户设备；普通中继用户设备定义为除边界中继用户设备和多边界中继用户设备之外的中继用户设备；选择候选中继节点，构成候选中继节点集合；从候选中继节点集合中选择中继节点，其步骤是：(1)当候选中继基站并非都处于“繁忙”状态时：依照候选空闲普通中继基站、候选空闲边界中继基站、候选空闲多边界中继基站、候选普通中继基站、候选边界中继基站、候选多边界中继基站、候选繁忙普通中继基站、候选繁忙边界中继基站、候选繁忙多边界中继基站、候选空闲普通中继用户设备、候选空闲边界中继用户设备、候选空闲多边界中继用户设备、候选普通中继用户设备、候选边界中继用户设备、候选多边界中继用户设备、候选繁忙普通中继用户设备、候选繁忙边界中继用户设备、候选繁忙多边界中继用户设备的顺序选取一个或多个作为中继节点；(2)当候选中继基...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖琨，谭琛，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45