[发明专利]一种无线协作多播网络中基于终端竞争的协作方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种无线协作多播网络中基于终端竞争的协作方法。

背景技术

传统多播是完全由基站主导的一对多传输方式，由于边缘终端距离基站距离太远，路径损耗非常厉害，所以边缘终端信号质量一般较差，为了保障边缘终端的服务质量，在传统多播中，基站需要以较大的功率来发送数据，这就造成了功率的浪费。协作多播技术的提出为有效解决能耗问题提供了一种可行的方案。其中协作多播因为其简单，易实用，得到了广泛的研究。

协作多播是将传统的多播时隙划分成两个时隙或多个时隙，在第一个时隙，由基站向小区中的终端进行多播服务，保障部分信道条件较好的终端的覆盖和服务。在协作多播的第二个时隙之后，从成功解码接收多播数据的终端（简称为成功终端）中选择终端组成协作集合，然后为那些没有成功的终端转发业务，经过协作之后，整体上保障小区中终端的覆盖率。与传统多播相比，由于协作集合中终端在协作多播的第一时隙之后，充当起了发送的角色，所以发送端与终端的距离大大减小，从而大大减小了路径损耗，具有极大的节能潜力。

目前，有研究者提出了两阶段协作多播，要求在第二阶段所有在第一阶段解码成功的终端组成协作集合，作为中继为第一阶段解码失败的终端服务。但是，在终端个数比较多的时候总功率开销过大，因此，还有人提出了基于终端信道条件或者终端位置信息的中继选择算法。然而，基于终端信道条件的算法所需要统计的信道数目随着终端数的增加而激增，带来了发送的延迟，最终影响了吞吐量；基于终端位置信息的算法则完全依靠终端间的地理位置信息来选择协作中继，未考虑即使终端距离很近但被障碍物遮挡等深衰落情况。另外，基于某个中继周围失败终端的分布情况来选择中继，在保障吞吐量不变的情况下，对于上面提到的方法，其系统总能耗下降约10%。但是当小区内终端数较多时参与中继的终端数量过大，功率效率低。

因此急需一种如何在协作多播中选择协作中继的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种如何在协作多播中选择协作中继的方法，通过竞争的方式选择出合适的中继，在保证吞吐量的前提下通过减少中继数量来降低系统的功耗。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种无线协作多播网络中基于终端竞争的协作方法，包括以下步骤：

步骤1）统计源节点覆盖范围内的属于同一多播组的所有终端的信道条件，确定在满足初始覆盖率C条件下的源节点的发送速率与发射功率；

步骤2）解码失败多播数据的终端发送请求信号；

步骤3）成功解码多播数据的终端接收到请求信号后，启动定时器；在定时结束时若未接收到标记信号，则发送标记信号，并在下阶段作为协作中继；如果定时结束前接收到标记信号，则停止定时，且不参与下阶段协作；

步骤4）参与协作的中继终端将多播数据转发给解码失败的终端。

进一步，所述步骤1）的具体方法如下：

系统统计多播组内所有N个终端的信道状态信息，按降序排列组成信道状态矢量csi＝[γ₁，γ₂…，γ_i…，γ_N]^T，所述信道状态γ_i是以终端的接收信噪比来衡量，信道比越大，信道条件越好；假设初始覆盖率为C，则源节点发送速率为R₁＝log(1+γ_[N·C])，

式中，γ_i表示第i个终端的信道状态，γ_[N·C]表示满足覆盖率C条件时的信道状态。

进一步，所述步骤2）的具体方法如下：

终端接收多播信号，当解码多播数据失败时，在约定的频率上发送请求信号。

进一步，所述步骤3）使用如下方式定时：

定时器设置为其中λ为常量，γ为所接收请求信号的信噪比，T(γ)表示定时器的定时长度，与接收请求信号的信噪比成反比。

进一步，所述步骤4）中被选择出的协作中继根据接收到的请求信号的质量判别其自身与周围失败终端的信道条件，并根据该信道条件选择中继数据时的发射功率。

进一步，所述请求信号含有能被同一多播组终端识别的标识信息。

进一步，所述标记信号含有能被同一多播组终端识别的标识信息。