CN101394628B - 可改善协作用户QoE的功率分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可改善用户体验质量的功率分配方法，用于无线传输技术领域。本发明首先源用户向周围的候选协作用户发送协作请求，然后收到请求的候选协作用户，按照以下顺序进行比较，以判断自己是否可以成为协作用户：剩余电量值与剩余电量门限的比较，信道质量是否足够好，已贡献电量与贡献电量门限的比较。若该候选协作用户被选为协作用户，则向源用户发送协作确认，接着源用户根据收到的协作确认总数，向周围的用户发送功率分配信息，最后协作用户在收到这些信息之后，以分配的功率值协助转发数据。本发明能改善协作通信中协作用户的体验质量，确保了协作用户有足够的剩余电量满足自身的通信需求，适用于B3G/4G通信系统。

Description

可改善协作用户QoE的功率分配方法
技术领域
本发明涉及一种无线通信技术领域的功率分配方法，具体是一种协作通信中可改善协作用户QoE(体验质量)的功率分配方法。
背景技术
随着当今无线通信业务的迅速发展，无线网络的用户对高速率和高性能的语音、数据以及多媒体服务的需求量越来越大。因此，下一代无线通信系统，例如B3G/4G，将会采用先进的算法和技术来提高数据传输速率和系统性能。无线通信信道的多径衰落特性是限制传输速率和系统性能的主要原因之一，而分集技术是有效对抗无线通信信道多径衰落的关键技术。由于能提供显著的空间分集增益，多天线(MIMO)技术已被确定为IEEE802.16系统、WiMAX无线局域网系统以及3GPP LTE(3GPP长期演进型)组织定义的超三代(S3G)蜂窝移动通信系统的下行传输技术，也有希望应用于B3G/4G的下行系统中。但是在无线通信的上行传输系统中，由于受到移动终端的尺寸限制，多天线技术难以实现，而极有可能取而代之的是目前备受关注的协作通信技术。该技术利用小区内分散的用户天线协作传输相同的信息，从而能获得与多天线技术相似的空间分集效果。由于有希望成为B3G/4G的上行传输方案，协作通信吸引了众多有志于研究下一代无线通信的专家和学者。他们用系统建模、理论推导和性能验证等方法产生了大量关于协作通信的研究成果，这些研究成果大多通过论文的方式展现。许多最新的研究进展，可以从美国电气电子工程师学会(IEEE)的期刊杂志中检索得到。从中不难发现，功率分配问题成为协作通信中的研究热点，即哪些用户能成为协作用户，以及如何将总发送功率分配给这些协作用户。研究协作通信中功率分配的目的是使得在一定的发送功率条件下，以获取尽可能好的空间分集效果，具体为尽可能小的中断概率。
经对现有技术的文献检索发现，Jianghong Luo等在《IEEE CommunicationLetters》(IEEE通信技术通讯稿)上发表的“Power Allocation in a TransmitDiversity System with Mean Channel Gain Information”(传输分集系统中采用平均信道增益的功率分配方法)，该文中提出门限平均功率分配方法，具体方法为：给候选协作节点的信道质量设定门限值，并由源节点将总发送功率平均分配给信道质量高于门限的候选协作节点。其不足在于：忽略了协作用户的QoE(体验质量)的恶化问题。现有的这些功率分配方法有个共同点：信道质量一直保持良好状态的用户，将会持续充当协作用户，不断损耗自身电量来协助源节点发送数据，直至最后自身的电池电量耗尽。这就导致协作用户没有足够的剩余电量来满足自身的通信需求，从而恶化了协作用户的QoE。如果协作用户的QoE没有得到相应的改善或补偿，就会造成用户和通信运营商对协作通信持消极、悲观的态度，而得不到用户的支持，不利于协作通信在实际系统中的推广应用。因此，有必要对现有的功率分配方法进行改进，以保证协作用户的终端有足够的剩余电量满足自身的通信需求，从而达到改善协作用户QoE的目的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可改善协作用户QoE的功率分配方法，通过基于贡献电量门限和剩余电量门限的功率分配，以保证协作用户有足够的剩余电量满足自身的通信需求，从而达到改善协作用户QoE(体验质量)的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括如下步骤：
步骤1：源用户向周围的候选协作用户发送协作请求；
步骤2：收到请求的候选协作用户，按照以下顺序进行比较，以判断自己是否发送协作确认：剩余电量值与剩余电量门限的比较，信道质量是否足够好，已贡献电量与贡献电量门限的比较；若该候选协作用户被选为协作用户，则向源用户发送协作确认；
步骤3：源用户根据收到的协作确认总数，向周围的用户发送功率分配信息；
步骤4：协作用户以分配的功率值协助转发数据。
所述的步骤1中，协作请求消息包含的内容为：协作请求字符RTC(全称：Request to Corporate，即请求协作)。
所述的剩余电量门限定义为：协作用户为了满足自身的通信需求，所预留的最少电量。
所述剩余电量门限是判断候选协作用户能否成为协作用户的重要依据。当候选协作用户的终端电池剩余电量不足剩余电量门限时，该用户不能成为协作用户来帮助源用户发送数据，从而保证了该用户有足够的剩余电量来满足自身的通信需求。剩余电量门限的单位是mAh(毫安时)。
所述的贡献电量门限定义为：协作用户在进入半协作状态之前，能为协作通信贡献的最大电量。
所述贡献电量门限是判断候选协作用户能否成为协作用户的重要依据。所述半协作状态是协作用户可以对每两次协作请求只接受其中之一的状态。当协作用户已经贡献的电量达到贡献电量门限时，该用户可以转入半协作状态，以减缓电量的贡献速度，达到节省剩余电量的目的。贡献电量门限的单位是mAh(毫安时)。
所述的步骤2中，若该候选协作用户成为协作用户，则向源用户发送协作确认字符：CTC(Commit to Corporate，即同意协作)。
所述的步骤3中，功率分配信息包含两部分内容：应该平均分配给协作节点的功率值，和源节点希望发往目的节点的数据。
本发明提出基于贡献电量门限和剩余电量门限的功率分配方法。与背景技术中的门限平均功率分配方法相比，本发明能保证协作用户有足够的剩余电量以满足自身的通信需求，从而改善了协作用户的QoE。本发明给两个门限值设定了可供参考的数值：剩余电量门限设定为终端电池容量的1/2，贡献电量门限设定为终端电池容量的1/4。本发明提出的方法，对协作用户的电池消耗进行了有效的制约，体现在：首先，当协作用户贡献的电量达到电池容量的一半时，该用户电量贡献的速度将减缓至之前的一半；其次，当用户的剩余电量仅为电池容量的四分之一时，该用户不再担当协作用户，从而为自身的通信需要保留了足够的电量。
附图说明
图1是源用户终端的功率分配方法实现图；
图2是候选协作用户终端的功率分配方法实现图；
图3是可改善协作用户QoE的功率分配方法实现图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
(1)源节点发送协作请求
源节点向周围的候选协作节点发送协作请求消息，如图1所示。该协作请求消息包含的内容是：协作请求字符RTC(全称：Request to Corporate，即请求协作)。
(2)候选协作节点进行自我判定
如图2所示，收到请求的候选协作用户，按照以下顺序进行比较，以判断自己是否可以成为协作用户：剩余电量值与剩余电量门限的比较，信道质量是否足够好，已贡献电量与贡献电量门限的比较。其中，为了给协作用户预留足够多的剩余电量，本发明给两个门限值设定了可供参考的数值：剩余电量门限设定为电池容量的1/2，贡献电量门限设定为电池容量的1/4。
当剩余电量低于剩余电量门限时，因剩余电量不足，该候选协作用户不能成为协作用户来帮助源用户发送数据。否则，再根据现有的功率分配方法，判断信道质量是否足够好，若信道质量不好，则该候选协作用户不能成为协作用户。否则，继续比较已贡献电量与贡献电量门限。当贡献电量低于贡献电量门限时，该候选协作用户可以成为协作用户。否则，该候选协作用户进入半协作状态，即候选协作用户可以对每两次协作请求只接受其中之一的状态。
通过以上三次比较，若该候选协作用户成为协作用户，则向源用户发送协作确认字符：CTC(Commit to Corporate，即同意协作)。
(3)源节点进行功率分配
源节点根据收到的协作确认总数，向周围的节点发送功率分配信息，如图1所示。该信息包含两部分内容：应该平均分配给协作节点的功率值，和源节点希望发往目的节点的数据。源节点如果没有收到协作确认，则进行无协作的发送。
(4)协作节点进行协助转发
如图2所示，协作节点根据收到的功率分配信息，以分配的功率值协助转发数据，从而实现空间分集。
综合图1和图2，得到可改善协作用户QoE的功率分配方法实现图，如图3所示。图3给出了基于贡献电量门限和剩余电量门限的功率分配方法的具体实现过程。首先源用户向周围的候选协作用户发送协作请求，然后收到请求的候选协作用户，按照以下顺序进行比较，以判断自己是否可以成为协作用户：剩余电量值与剩余电量门限的比较，信道质量是否足够好，已贡献电量与贡献电量门限的比较。若该候选协作用户被选为协作用户，则向源用户发送协作确认，接着源用户根据收到的协作确认总数，向周围的用户发送功率分配信息，最后协作用户在收到这些信息之后，以分配的功率值协助转发数据。

Claims (4)

1.一种协作通信中可改善协作用户体验质量的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：源用户向周围的候选协作用户发送协作请求；
步骤2：收到请求的候选协作用户，按照以下顺序进行比较，以判断自己是否发送协作确认：剩余电量值与剩余电量门限的比较，信道质量是否足够好，已贡献电量与贡献电量门限的比较；若该候选协作用户被选为协作用户，则向源用户发送协作确认；
步骤3：源用户根据收到的协作确认总数，向周围的用户发送功率分配信息；
步骤4：协作用户以分配的功率值协助转发数据；
所述的剩余电量门限定义为：协作用户为了满足自身的通信需求，所预留的最少电量，所述剩余电量门限是判断候选协作用户能否成为协作用户的重要依据，当候选协作用户的终端电池剩余电量不足剩余电量门限时，该用户不能成为协作用户来帮助源用户发送数据，剩余电量门限的单位是毫安时mAh；
所述的贡献电量门限定义为：协作用户在进入半协作状态之前，能为协作通信贡献的最大电量，所述贡献电量门限是判断候选协作用户能否成为协作用户的重要依据，所述半协作状态是协作用户对每两次协作请求只接受其中之一的状态，当协作用户已经贡献的电量达到贡献电量门限时，该用户转入半协作状态，贡献电量门限的单位是毫安时mAh；
所述的步骤3中，功率分配信息包含两部分内容：应该平均分配给协作节点的功率值，和源节点希望发往目的节点的数据。
2.根据权利要求1所述的协作通信中可改善协作用户体验质量的功率分配方法，其特征是，所述的步骤1中，协作请求消息包含的内容为：协作请求字符RTC。
3.根据权利要求1所述的协作通信中可改善协作用户体验质量的功率分配方法，其特征是，所述的步骤2中，给两个门限值设定可供参考的数值：剩余电量门限设定为电池容量的1/2，贡献电量门限设定为电池容量的1/4。
4.根据权利要求1所述的协作通信中可改善协作用户体验质量的功率分配方法，其特征是，所述的步骤2中，若该候选协作用户成为协作用户，则向源用户发送协作确认字符：CTC。
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