[发明专利]一种结合预测控制的中继选择方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体的说涉及一种结合预测控制的中继选择方法。本发明将预测控制与中继选择结合在一起，即在中继中存放当前时刻和未来时刻的数据。这既能解决中继的实时性问题，还能对预测控制造成的深衰落和较大的资源消耗进行一定程度的缓解。具体地，求出每个中继对应的信噪比、数据有效个数和信息新鲜度，通过将这三个数据进行加权求和，求出每个中继对应的值，值最大的中继代表综合性能更好，然后选出这个中继。结果证明本发明提出的这种方法可以降低数据的发送失败概率，并使系统的性能得到提高。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说涉及一种结合预测控制的中继选择方法。

背景技术

在预测控制(PPC)系统中，每个数据包都包含了当前时刻的命令和未来时刻的命令，这可以提高系统的鲁棒性。当执行器接收到数据包时，它执行当前命令并存储将来的命令。在数据包传输过程中，如果存在数据包不能及时到达的情况，则执行之前缓存的命令。因此，预测控制系统保证了较低的中断概率和延迟，并且它们也可以提高系统的稳定性。

由于在单独的预测控制系统中，直通的链路会造成严重的深衰落和大量的资源损耗，因此需要在链路中间设置中继。目前大多数中继选择方案都是基于中继过去的信道状态信息，因此可能会和实际情况产生一些偏差。同时当一次发送失败时，可能会面临中断。针对这个问题，目前提出的一种方法是对信噪比进行预测，然后根据这一条件来选择中继。结果表明所提算法能降低系统平均误码率和中断概率。但是由于其选择的指标只有一个，所以可能考虑到的问题不是很全面。因此目前的中继选择没有同时很好地解决实时性和系统性能。并且由于预测控制系统中存储了当前时刻和未来时刻的数据，因此信息新鲜度和数据有效位数值得讨论，而传统的结合信道质量的方法没有针对数据的差异进行考虑，可能不适用结合预测控制的系统。

发明内容

本发明的目的是解决在预测控制系统中，当直通链路的通信质量不理想的情况下,从多个中继中选择其中一个中继来转发数据。

本发明将预测控制与中继选择结合在一起，即在中继中存放当前时刻和未来时刻的数据。这既能解决中继的实时性问题，还能对预测控制造成的深衰落和较大的资源消耗进行一定程度的缓解。具体地，求出每个中继对应的信噪比、数据有效个数和信息新鲜度，通过将这三个数据进行加权求和，求出每个中继对应的值，值最大的中继代表综合性能更好，然后选出这个中继。结果证明本发明提出的这种方法可以降低数据的发送失败概率，并使系统的性能得到提高。

为了便于理解，首先对本发明对本发明的应用环境进行介绍。

本发明考虑无线通信网络。由于同等条件下，多中继选择优于单中继选择，因此假设有10个中继,且在源点到目的点S-D链路的中线上均匀分布，相邻两个中继之间的距离d(R_i,R_j)＝2H,源点S到目的点D的距离d(S,D)＝2L,d(S,R_j)表示从源点到中继的距离，d(R_j,D)表示从中继到目的点的距离。由此可得

每个时刻S都会向中继或者目的点发出数据，但是由于每次数据传输的状况不同，因此会出现失败或者成功的情况。多次传输以后，各个中继存储的有效数据就会不一样。即使在源点和中继中都有代表同一时刻的数据，但是他们从根本上就有很大不同。源点处的k时刻的数据是实际的数据，而中继中的k时刻数据均是前几个时刻时候预测得到的。

对于信道模型，主要涉及从源点S发送数据到中继，以及从中继发送数据到目的点D这两个过程的信道模型。

从S到10个中继和到D的发送过程中，均考虑瑞利衰落信道模型。其中包括路径衰落、瑞利衰落。路径衰落系数服从

g_p(dB)＝-128.1-37.6log₁₀(d) d≥0.035km

式中d代表经过的距离。