[发明专利]一种基于最优阈值传输调度的中继节点选择方法

权利要求书

1.一种在瑞利衰落信道中的基于最优阈值传输调度的中继节点选择方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)源节点到中继节点、中继节点到目的节点的各个信号的包络服从瑞利分布，且信噪比γ服从的指数分布，其中γ₀为平均信噪比，中继节点瞬时信噪比γ₁，γ₂，...，γ_K按由小到大的顺序重排后为γ₍₁₎≤γ₍₂₎≤…≤γ_(k)≤γ_(k+1)≤…≤γ_(K)，γ_(k)称第k个次序统计量，其概率密度函数f_(k)(γ)为：

累积概率密度函数F_(k)(γ)为：

其中，式中各参数定义如下：

F_(k)(γ)：γ_(k)的概率密度函数；

F_(k)(γ)：γ_(k)的累积概率密度函数；

F(γ)：信噪比γ的累积概率密度函数，其中

K：中继节点个数；

γ₀：平均信噪比；

γ_k:中继节点k的瞬时信噪比；

γ_(k)：中继节点瞬时信噪比按照从小到大排序后,信噪比第k个次序统计量；

2)每个中继节点感知从源节点到自身，以及自身到目的节点的信道信息，然后将转发信息所需要的能量以及自身储存能量通知源节点；通过中继节点感知到的信道信息以及中继节点和目的节点接收到的信道信息，得到系统平均信噪比E[γ_(k)]如下：

平均传输速率E[C_(k)]如下：

其中，式中各参数定义如下：

B：信道带宽；

P_s：源节点发射功率；

3)最优阈值传输调度方法选择中继节点，链路是否建立的的判断依据为中继节点k的转发功率P_k≥2E_max/T，据此，进一步计算得到中断概率表达式为：

其中，式中各参数定义如下：

P_k：中继节点k的转发功率；

E_max：中继节点储能最大容量；

T：信息从源节点发送到目的节点所需要的时间，信息源节点到中继节点与从中继节点到目的节点的时间相同，均为T/2；

4)系统从符合条件的中继节点中选择最大均值平均传输速率E[C_(k)]，选择最优中继节点k^*满足下式：

约束条件为：E[O_(k)]≤Emax

步骤4.1：对于公式(6)中的约束条件，转换为最小功率与最大储能关系，得到下式：

约束条件：P_k≥2E_max/T

步骤4.2：对于公式中的约束条件，改用步骤3)的中断概率表示，即当中断概率小于阈值则链路建立，得到下式：

利用求得最大期望传输速率时选择最优中继节点k^*；

步骤4.3：依据信息从源节点发送到中继节点所消耗的能量等同于其从中继节点转发到目的节点所消耗的能量，求得系统平均能量消耗E[O_(k)]：

化简公式(9)，得到中继节点传输速率经顺序统计后均值能量消耗为：

将公式(1)代入公式(10)，且利用积分公式得到：

由公式(5)(11)，得到系统期望能量消耗