基于数据缓存的中继网络下的协作方法技术

本发明专利技术提供了一种基于数据缓存的中继网络下的协作方法，本发明专利技术针对提出了可以保证连续传输的非绝对优先级协作中继策略，并提出了配置最优优先级策略的方法。本发明专利技术主要通过引入协作中继SU，扩大了PU的覆盖范围，提升了整个系统的通信能力。设计了满足一定服务质量要求(SU和PU的端到端时延)的优先级策略，解决了其他传输策略中用户间公平性不佳或系统连续传输难以保证等问题，在取得PU吞吐量较大提升的同时，兼顾了PU和SU的服务质量要求。同时赋予了系统可依据PU和SU服务质量需求变化动态调整分配传输能力的性质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于数据缓存的中继网络下的协作方法。
技术介绍
通信终端的增加导致了小区内数据请求量的剧增，对通信系统的传输性能以及小区的覆盖面积提出更高的要求。针对这一问题，将小区的某些节点内设置为协作中继的策略被广泛使用。二级用户(下称SU)作为中继节点，协助对一级用户(下称PU，primaryuser)传输范围外目的地的通信，从而扩大一级站点的覆盖范围，提升通信质量；同时SU与PU共享频谱等无线资源完成二级通信，提升整个网络通信能力。在含协作中继的网络中，通常会在各传输节点加入数据缓存。当传输发生中断时，数据可以停留在缓存中等待下一个时隙的发送，从而减少了重传，提高了系统时延性能。在小区中布置中继的关键是提出恰当的合作协议。协议一方面要充分利用中继的特性，使网络的传输性能得到最大的发挥；一方面要同时满足一二级用户服务质量的要求，并确保其传输的公平性。现有技术一的技术方案：有学者针对多用户协作传输场景提出了一种中继策略。但其主要分析了两个用户的时延和吞吐量等性能。其中两个用户采取如下的协作方案：1.PU总是比SU有更高的优先级接入信道。当PU有数据待发送时，它将一个数据发送给SU和目的地。如果目的地能解码这一数据包，它将从PU离开进入目的地。如果SU能解码而目的地不能，它将进入SU由SU负责发送。否则这一数据包停留在PU中。2.当PU没有数据待发送，SU接入信道。它将首先尝试从Q21即PU的中继队列中选择一个数据包发送，如果Q21空，将从Q22即SU自己的数据包中选择一个发送。在以上协作方案的基础上可以加入以下参数，pa表示SU有权力拒绝提供中继服务，当PU发送数据包时，SU只有pa的概率会将其缓存在Q21中；α表示SU可以决定当其传输时从Q21还是Q22提取数据，即优先级参数，每次传输之前SU生成01之间的随机数，如果小于α即从发送PU的数据，否则发送自己接收的。并设计了通过优化pa和α使得PU端到端时延最小的算法。现有技术一的缺点：技术一研究了两个用户之间的协作模型。但其中的两个用户有绝对的优先级，即SU优先发送来自PU的数据包，没有时才会考虑SU自己的数据。同时协议中一个时隙内没有分片的概念，这意味着PU和SU不是公平传输，只有PU不发送数据的间隙SU才有权限接入信道。在加入α和pa后用户间公平性的问题得到一定保证，但引入了系统不能连续传输的问题——当SU选择发送某一队列中的数据时，如果这一队列没有数据而另一队列有，这个时隙SU就会空闲。这意味着系统的传输潜力没有完全发挥。现有协作中继网络中的传输策略在PU和SU之间设置绝对优先级关系，产生了用户间公平性不佳和无法满足不同服务质量要求的问题。而设置了非绝对优先级后往往导致系统不能连续传输，影响了系统的传输性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于数据缓存的中继网络下的协作方法，能够保证连续传输的非绝对优先级协作中继策略。为解决上述问题，本专利技术提供一种基于数据缓存的中继网络下的协作方法，包括：将一个时隙划分为两个片，第一个片用于二级用户SU发送数据，第二个片用于一级用户PU，其中，一级用户PU、二级用户SU以及他们分别对应的目的地节点PD和SD分别构成协作网络的四个节点，PU借助SU的中继转发才能将数据包发送给PD，同时SU也有自己产生的数据发送给SD，Q1表示储存一级用户产生的数据包的队列，Q3表示储存二级用户产生的数据包的队列，SU处的中继队列用Q2表示，假定所有队列都有无限的容量、每个数据包的大小为B，并且中继系统是分时隙传输的，每个时隙长度固定为T秒；在第一个片中，如果Q2和Q3同时非空，二级用户根据一个优先级参数α进行选择发送自己接收的数据包或者中继一级用户的数据包，二级用户有α的概率发送Q2的数据包，有1-α的概率发送Q3的数据包，如果两个队列中，一个队列有数据包，另一个队列为空，则不考虑优先级参数α，二级用户一律发送有数据包的那个队列中的数据。进一步的，在上述方法中，二级用户一律发送有数据包的那个队列中的数据之后，还包括：如果对应的目的地节点SD或者PD成功的解码出数据包的内容，目的地节点SD或者PD会广播一个应答消息来告知二级用户，二级用户收到这个消息后就会将刚才发送的数据包从队列中删除，否则这个数据包会留在相应的队列中等待下一次的传输机会。进一步的，在上述方法中，二级用户收到这个消息后就会将刚才发送的数据包从队列中删除，否则这个数据包会留在相应的队列中等待下一次的传输机会之后，还包括：在第二个片中，数据包到达一级用户PU、二级用户SU。进一步的，在上述方法中，第二个片中，数据包到达一级用户PU、二级用户SU之后，还包括：如果Q1非空，一级用户会发送一个数据包，如果二级用户成功解码这个数据包，二级用户会广播一个应答消息，一级用户收到这个应答消息后就会将数据包从队列中删除，否则它会留在相应的队列中等待下一次的传输机会。进一步的，在上述方法中，二级用户根据一个优先级参数α进行选择发送自己接收的数据包或者中继一级用户的数据包之前，包括：得到这个MILP的最优解，进而得到最优的优先级参数α。进一步的，在上述方法中，第一步，首先假设一个与原问题相关的线性规划问题LP(x)：(LP(x))max{hT|y∈P(x)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数据缓存的中继网络下的协作方法，其特征在于，包括：将一个时隙划分为两个片，第一个片用于二级用户SU发送数据，第二个片用于一级用户PU，其中，一级用户PU、二级用户SU以及他们分别对应的目的地节点PD和SD分别构成协作网络的四个节点，PU借助SU的中继转发才能将数据包发送给PD，同时SU也有自己产生的数据发送给SD，Q1表示储存一级用户产生的数据包的队列，Q3表示储存二级用户产生的数据包的队列，SU处的中继队列用Q2表示，假定所有队列都有无限的容量、每个数据包的大小为B，并且中继系统是分时隙传输的，每个时隙长度固定为T秒；在第一个片中，如果Q2和Q3同时非空，二级用户根据一个优先级参数α进行选择发送自己接收的数据包或者中继一级用户的数据包，二级用户有α的概率发送Q2的数据包，有1‑α的概率发送Q3的数据包，如果两个队列中，一个队列有数据包，另一个队列为空，则不考虑优先级参数α，二级用户一律发送有数据包的那个队列中的数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于数据缓存的中继网络下的协作方法，其特征在于，包括：将一个时隙划分为两个片，第一个片用于二级用户SU发送数据，第二个片用于一级用户PU，其中，一级用户PU、二级用户SU以及他们分别对应的目的地节点PD和SD分别构成协作网络的四个节点，PU借助SU的中继转发才能将数据包发送给PD，同时SU也有自己产生的数据发送给SD，Q1表示储存一级用户产生的数据包的队列，Q3表示储存二级用户产生的数据包的队列，SU处的中继队列用Q2表示，假定所有队列都有无限的容量、每个数据包的大小为B，并且中继系统是分时隙传输的，每个时隙长度固定为T秒；在第一个片中，如果Q2和Q3同时非空，二级用户根据一个优先级参数α进行选择发送自己接收的数据包或者中继一级用户的数据包，二级用户有α的概率发送Q2的数据包，有1-α的概率发送Q3的数据包，如果两个队列中，一个队列有数据包，另一个队列为空，则不考虑优先级参数α，二级用户一律发送有数据包的那个队列中的数据。2.如权利要求1所述的基于数据缓存的中继网络下的协作方法，其特征在于，二级用户一律发送有数据包的那个队列中的数据之后，还包括：如果对应的目的地节点SD或者PD成功的解码出数据包的内容，目的地节点SD或者PD会广播一个应答消息来告知二级...

【专利技术属性】
技术研发人员：高一辰，杨晨晨，夏斌，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31