CN102118195A - 一种感知多跳中继网络分段和优化方法、及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，具体的讲是一种感知多跳中继网络分段和优化方法、及移动终端，所述方法包括检测相邻PU节点的状态以确定当前SU节点的状态，向该当前SU节点的上游和/或下游相邻SU节点发送该当前SU节点的状态信息；接收所述当前SU节点上游和/或下游相邻SU节点的状态信息；根据所述当前SU节点接收到的上游和/或下游相邻SU节点的状态信息，判断当前SU节点是端节点还是中间节点，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或者下游相邻SU节点，如果是中间节点则向上游和下游相邻SU节点转发所述属性信息。本发明实施例的有益效果在于，在每段中可以分别进行数据传输，达到了空间复用的效果。

Description

一种感知多跳中继网络分段和优化方法、及移动终端

技术领域

本发明涉及通信领域，具体的讲是一种感知多跳中继网络分段和优化方法、及移动终端。

背景技术

在近年提出的认知无线电(Cognitive Radio，CR)思想中，无线系统分为主系统(Primary System)和次系统(Secondary System)。主系统的用户(Primary User，PU节点)拥有合法的频谱授权，次系统的用户(Secondary User，SU节点)检测空闲的主系统频段，称为频谱空洞，并利用频谱空洞进行通信，次系统可以在不增加新的频谱的需求前提下实现通信，大大降低了系统的成本。

多跳技术通过灵活选取路由，减小单次传输所需功率，在提高系统覆盖面积的同时，为认知系统提供了更加灵活有效的手段来利用主系统的频谱空洞。

本发明的发明人发现在现有技术的感知多跳中继网络中，整个小区中的所有移动站构成一条传输链路，其中如果一个中继节点的状态为不可用时，则整个传输链路都无法正常工作。

另外，本发明的发明人还发现在基于中继的正交频分多址系统(OFDMA)中，将中继选择和节点的功率控制分开的方法无法在感知多跳中继网络中获得最优的传输效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种感知多跳中继网络分段和优化方法、及移动终端，以达到空间复用和优化传输的目的。

为了解决上述现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种在感知多跳中继网络分段的方法，包括：

接收当前次系统的用户SU节点上游和/或下游相邻SU节点的状态信息；

根据所述当前SU节点接收到的上游和/或下游相邻SU节点的状态信息，判断当前SU节点是端节点还是中间节点，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或者下游相邻SU节点，如果是中间节点则向上游和下游相邻SU节点转发所述端节点的属性信息。

为了解决上述现有技术中的问题，本发明实施例还提供了一种感知多跳中继网络的分段装置，包括接收单元，用于接收上游和/或下游相邻SU节点发送的状态信息；分析单元，用于根据当前SU节点接收到的上游和/或下游相邻SU节点的状态信息，判断所述当前SU节点是端节点还是中间节点，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或者下游相邻SU节点，如果是中间节点则向上游和下游相邻SU节点转发所述端节点的属性信息。

为了解决上述现有技术中的问题，本发明实施例还提供了一种感知多跳中继网络的优化方法，包括：

获取当前段总功率；

根据所述当前段总功率和当前SU节点实时的信道信息计算所述当前SU节点到所有下游SU节点的功率；

将实时的当前SU节点传送单位数据到当前段尾端节点的期望代价最小的下游SU节点作为下一跳SU节点，并计算当前SU节点到该下一跳SU节点的功率，其中所述期望代价为从当前节点传送单位数据到当前段尾端节点的(平均时间+拉格朗日常数*平均功率)。

为了解决上述现有技术中的问题，本发明实施例还提供了一种移动终端，包括：获取单元，用于获取当前段的总功率；计算单元，用于根据当前SU节点实时的信道信息计算所述当前SU节点到所有下游SU节点的功率；匹配单元，用于计算实时的期望代价最小的下游SU节点作为下一跳SU节点。

本发明实施例的有益效果在于，通过判断传送的当前SU节点的状态信息进行分段处理，实现了将小区分为多个连续段的目的，在每段中可以分别进行数据传输，达到了空间复用的效果；通过将跳数选择和功率分配相结合，提高了传输效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1所示为本发明实施例在感知多跳中继网络分段方法的流程图；

图2所示为本发明实施例在感知多跳中继网络分段的示意图；

图3所示为本发明实施例感知多跳中继网络分段具体方法的流程图；

图4所示为本发明实施例感知多跳中继网络分段具体方法的另一流程图；

图5所示为本发明实施例感知多跳中继网络分段装置结构示意图；

图6所示为本发明实施例感知多跳中继网络分段装置另一结构示意图；

图7所示为本发明实施例感知多跳中继网络的优化方法流程图；

图8所示为本发明实施例主问题的求解流程图；

图9所示为本发明实施例的优化方法子问题离线求解流程图；

图10所示为本发明实施例计算当前段中被选择SU节点的P(k)和J(k)的流程图；

图11所示为本发明实施例利用当前SU节点实时信道信息在线计算功率的流程图；

图12所示为本发明实施例节点终端的结构示意图；

图13所示为本发明实施例获取单元的结构示意图；

图14所示为本发明实施例平均传输速率计算模块的结构示意图；

图15和16所示为对基于本发明实施例和其他基线(Baseline)技术进行性能对比的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种感知多跳中继网络分段和优化方法、及移动终端。以下结合附图对本发明进行详细说明。

图1所示为本发明实施例在建立感知多跳中继网络分段方法的概略流程图。

在感知多跳中继网络中的一个小区中具有一条传输链路。

包括步骤101，接收当前SU节点上游和/或下游相邻SU节点的状态信息。

步骤102，根据所述当前SU节点接收到的上游和/或下游相邻SU节点的状态信息，判断当前SU节点是端节点还是中间节点，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或下游相邻SU节点，如果是中间节点则向上游和下游相邻SU节点转发所述端节点的属性信息。

在所述步骤101之前，还包括检测相邻PU节点的状态以确定SU节点的状态，向该SU节点上游和/或下游的相邻SU节点发送该SU节点的状态信息。

其中，检测相邻PU节点的状态以确定SU节点的状态是指，如果所述相邻PU节点不对该SU节点的信道产生干扰，则SU节点的状态为可用状态，例如SU节点状态(Sk)＝1，如果所述相邻PU节点对该SU节点的信道产生干扰，则SU节点的状态为不可用状态，例如Sk＝0。

所述发送SU节点的状态例如发送当前SU节点可用的状态，例如GOOD(k)信息，可以通过自定义协议报文携带该信息，也可以采用现有协议报文携带所述SU节点状态。其中，k表示当前SU节点的节点索引号。

作为可选的实施例，SU节点在发送该SU节点的状态时，还可以发送当前SU节点不可用的信息。

作为本发明的一个实施例，判断当前SU节点是端节点还是中间节点具体包括，如果当前SU节点接收到上游和下游相邻SU节点可用的状态信息，则当前SU节点为中间节点；如果当前SU节点只接收到下游相邻SU节点可用的状态信息，则当前SU节点为头端节点，如果当前SU节点只接收到上游相邻SU节点可用的状态信息，则当前SU节点为尾端节点。其中所述上游SU节点指的是，例如当前SU节点为S_k，上游相邻SU节点为S_k-1；所述下游SU节点指的是，例如当前SU节点为S_k，下游相邻SU节点为S_k+1。

作为本发明的一个实施例，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的相邻SU节点包括：如果是头端节点则向下游相邻SU节点发送当前SU节点是头端节点的属性信息，如果是尾端节点则向上游相邻SU节点发送当前SU节点是尾端节点的属性信息。

通过上述步骤就可以根据每个SU节点是否可用的信息，将原有感知多跳中继网络中的一条链路分为多个段，每个段之间是相互独立的，可以分别从头端接点到尾端节点传输数据，即在同一时隙上可以通过空间复用的方式在各自的连续段内独立并行地传输数据，以提高传输效率；并且通过将原有链路分割为多段，进行跳数选择或功率分配时头端节点和尾端节点可以不再像现有技术中的中心节点一样，需要获得小区内所有SU节点的状态信息，而只需要获得本段内SU节点的状态信息，从而减小了大量的信令开销。

图2所示为本发明实施例在感知多跳中继网络分段的示意图。

在动态频谱接入(Dynamic Spectrum Access，DSA)或CR系统中，对于SU节点的用户，因为和基站距离较远，通信时需要较大功率发送才能保证通信的可靠性，但是，如果SU节点使用过大功率进行通信，容易对周围存在的PU节点造成严重干扰。因此为了确保PU节点的通信，往往小区边缘的SU节点只有在其和基站之间所有PU节点都处于非激活状态才能接入系统，接入概率大大下降。对于小区边缘的SU节点，通过多跳传输，能有效降低通信链路上每一跳的发射功率，使其通信对PU节点的干扰尽量降低，从而提高SU节点的接入概率。

图2中R0至R6为一条感知多跳中继网络链路中的不同SU节点，当每个SU节点的状态信息变化时，都会致使整条链路分为不同的段。图中R0、R1、R2、R3、R5和R6节点状态为可用状态，R4节点状态为不可用状态；因此图中分为2段：R0至R3为一段，R5和R6为第二段，R0至R3段中可以实时的传输数据(所有的数据都缓存在尾端节点R3)，R5和R6的段中也可以实时的传输数据(所有数据都缓存在尾端节点R6)，当R4的状态转变为可用时，R0至R6才能重新构成一整条链路输出数据。

图3为建立感知多条中继网路分段的详细流程图。

步骤301，所有SU节点检测PU节点活跃状态，以确定该SU节点的状态信息，其中SU的状态为S_k＝1：无PU节点的干扰，该SU节点的信道为可用状态，S_k＝0：有PU干扰，SU节点的信道状态为不可用。

步骤302，判断当前SU节点的状态是否为可用状态，如果S_k＝1，即当前SU节点为可用状态进入步骤304，如果S_k＝0则进入步骤303。

步骤303，确定当前SU节点为孤立节点，无动作。

步骤304，向当前SU节点的上游和/或下游的相邻SU节点发送Good(k)信息，即可用状态信息。

步骤305，任意的一个SU节点接收到上游和/或下游相邻SU节点发送过来的状态信息后，进行如下判断：若当前SU节点的状态为S_k＝1且收到：

步骤3051，上游相邻SU节点的Good(k-1)和下游相邻SU节点的Good(k+1)：当前SU节点为本段的中间节点，此SU节点只转发从上游和下游SU节点发送过来的端节点属性信息，即头端和尾端节点的属性信息。

步骤3052，仅收到下游相邻SU节点的Good(k+1)：则当前SU节点为本段的头端节点，向下游相邻SU节点R_k+1发送HEAD(k)信息，表示当前SU节点R_k为本段的头端节点。当当前SU节点接收到尾端节点的属性信息时，将根据该属性信息记录本段中的尾端节点为该SU节点。

步骤3053，仅收到上游相邻SU节点的Good(k-1)：则向当前SU节点为本段的尾端节点，向上游相邻SU节点R_k-1发送信息END(k)，表示当前SU节点Rk为本段的尾节点。当当前SU节点接收到头端节点的属性信息时，将根据该属性信息记录本段中的头端节点为该SU节点。

步骤3054，未收到Good(k-1)或Good(k+1)：此节点为孤立节点，无动作。

通过步骤3051至步骤3053，本段内所有可用的SU节点都会收到且仅收到一个HEAD和一个END的信息。通过一个头端节点和一个尾端节点及其中间节点构成了感知多跳中继网络中的一段，使用上述方法可以将感知多跳中继网络分为多个段，从而实现段和段之间相对独立，可以同时传输数据，以提高传输效率。

图4为维护感知多条中继网路分段的详细流程图。

步骤401，所有SU节点定期检测PU节点活跃状态，以确定该SU节点的状态信息，其中SU的状态为S_k＝1：无PU节点的干扰，该SU节点的信道为可用状态，S_k＝0：有PU干扰，SU节点的信道状态为不可用。

步骤402，若当前SU节点的状态从不可用变为可用，即S_k：0-＞1，则进入步骤403，若当前SU节点的状态从可用变为不可用，即S_k：1-＞0，则进入步骤404。

步骤403，向上游和/或下游相邻SU节点发送Act(k)信息，即当前SU节点变成可用的状态信息。跳到步骤405。

步骤404，向上游和/或下游相邻SU节点发送Inact(k)信息，即当前SU节点变成不可用的状态信息。

步骤405，任意的一个SU节点接收到上游和/或下游相邻SU节点发送过来的Act(i)信息，为了清楚地说明，本步骤中R_k为当前SU节点，接收当前上游和/或下游相邻SU节点发送过来的Act(i)信息，进行如下判断：

i＜k并且S_k＝1并且k＜N，即当前SU节点为中间节点，向下游相邻SU节点R_k+1转发Act(i)和端节点的属性信息；

i＜k并且S_k＝1并且k＝N，即当前SU节点为尾端节点，向上游相邻SU节点R_k-1发送该当前SU节点为尾端节点的属性信息End(k)；

i＜k并且S_k＝0，即当前SU节点的状态从可用状态变成不可用状态，则向上游相邻SU节点R_k-1发送指示该R_k-1节点变为尾端节点的信息End(k-1)；

i＞k并且S_k＝1并且k＞1，即当前SU节点为中间节点，向上游相邻SU节点R_k-1转发Act(i)和端节点的属性信息；

i＞k并且S_k＝1并且k＝1，即当前SU节点为头端节点，向下游相邻SU节点R_k+1发送该当前SU节点为头端节点的属性信息Head(k)；

i＞k并且S_k＝0，即当前SU节点从可用状态变为不可用状态，则向下游SU节点R_k+1发送指示该R_k+1节点为头端节点的信息Head(k+1)。

步骤406，任意的一个SU节点接收到上游和/或下游相邻SU节点发送过来的Inact信息，为了清楚地说明，本步骤中R_k为当前SU节点，接收当前上游和/或下游相邻SU节点发送过来的Inact(i)信息，进行如下判断：

i＜k并且S_k＝1并且k＜N，即当前SU节点的上游相邻SU节点从可用状态变为不可用状态，当前SU节点变为头端节点，则向当前SU节点的下游相邻SU节点R_k+1发送当前SU节点为头端节点的属性信息Head(k)；

i＞k并且S_k＝1&k＞1，即当前SU节点的下游相邻SU节点从可用状态变为不可用状态，当前SU节点变为尾端节点，则向当前SU节点的上游相邻SU节点R_k-1发送当前SU节点为尾端节点的属性信息End(k)；

其他情况：无动作。

在所有SU节点在接收到上游相邻SU节点或者下游相邻SU节点转发的端节点的属性信息后，都记录本段中头端节点和尾端节点。

图5所示为本发明实施例感知多跳中继网络分段装置结构示意图。

包括：接收单元501，分析单元502。

所述接收单元501，用于接收上游和/或下游相邻SU节点发送的所述状态信息。

所述分析单元502，用于根据当前SU节点接收到的上游和/或下游相邻SU节点的状态信息，判断当前SU节点是端节点还是中间节点，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或者下游相邻SU节点，如果是中间节点则向上游和下游相邻SU节点转发所述端节点的属性信息。

通过上述实施例，可以根据每个SU节点是否可用的信息，将原有感知多跳中继网络中的一条链路分为多个段，每个段之间是相互独立的，可以分别从头端节点到尾端节点传输数据，即在同一时隙上可以通过空间复用的方式在各自的连续段内独立并行地传输数据，以提高传输效率；并且通过将原有链路分割为多段，进行跳数选择或功率分配时头端节点和尾端节点可以不再像现有技术中的中心节点一样，需要获得小区内所有SU节点的状态信息，而只需要获得本段内SU节点的状态信息，从而减小了大量的信令开销。

图6所示为本发明实施例感知多跳中继网络分段装置另一结构示意图。

在本实施例中除了包括图5所示实施例的接收单元501，分析单元502外，还包括所述检测单元503，用于检测相邻PU节点的状态以确定SU节点的状态，向该SU节点的上游和/或下游相邻SU节点发送该SU节点的状态信息；

还包括触发单元504，用于监视所述当前SU节点的状态信息的变化，如果当前SU节点的状态信息从不可用变为可用，则触发向该当前SU节点上游和/或下游相邻SU节点发送该当前SU节点的可用状态信息；如果当前SU节点的状态信息从可用变为不可用，则触发向该当前SU节点上游和/或下游的相邻SU节点发送该当前SU节点的不可用状态信息。

所述分析单元502还用于判断如果当前SU节点为当前段中最后一个节点，并且接收到了上游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向上游相邻SU节点发送该当前SU节点为尾端节点的属性信息和该当前SU节点的可用的状态信息；

如果当前SU节点接收到了上游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为不可用状态，则向上游相邻SU节点发送指示该上游相邻SU节点为尾端节点的属性信息和该当前SU节点的不可用的状态信息；

如果当前SU节点为当前段中第一个节点，并且接收到了下游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向下游相邻SU节点发送该当前SU节点为头端节点的属性信息和该当前SU节点的可用的状态信息；

如果当前SU节点接收到了下游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为不可用状态，则向下游相邻SU节点发送指示该下游相邻SU节点为头端节点的属性信息和该当前SU节点的不可用的状态信息；

如果当前SU节点不是当前段中最后一个节点，并且接收到了上游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向下游相邻SU节点转发所述上游相邻SU节点的可用状态信息和端节点的属性信息；

如果当前SU节点不是当前段中第一个节点，并且接收到了下游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向上游相邻SU节点转发所述下游相邻SU节点的可用状态信息和端节点的属性信息；

如果当前SU节点不是当前段中最后一个节点，并且接收到了上游相邻SU节点的不可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向下游相邻SU节点发送该当前SU节点为头端节点的属性信息和所述上游相邻SU节点不可用的状态信息；

如果当前SU节点不是当前段中第一个节点，并且接收到了下游相邻SU节点的不可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向上游相邻SU节点发送该当前SU节点为尾端节点的属性信息和所述下游相邻SU节点不可用的状态信息。

还包括记录单元505，用于在接收到上游相邻SU节点或者下游相邻SU节点转发的端节点的属性信息后，记录本段中头端节点和尾端节点。

本发明实施例将感知多跳中继网络中的动态跳数选择和每个节点的动态功率分配相结合进行优化，可以对于不同段分别进行本发明实施例中的优化方法，还可以将某个小区的现有感知多跳中继网络作为一段应用下述优化方法，以实现SU节点的资源能够得到有效利用。

在本发明实施例中，所述感知多跳中继网络为具有线性多跳的中继系统，包含一个源SU节点R₀和目的SU节点R_M，以及M-1个中继SU节点{R₁，...，R_M-1}。

只有当某SU节点R_m离其最近的PU节点距离在D₀以上时该节点才能和其他SU节点通信，以避免对PU节点的干扰。

每个SU节点都具有本地系统状态(LSS)，即SU节点R_m具有其自身到连续段内下游节点R_m+1，...，R_M的信道信息，以及所述SU节点所属连续段中所有节点的状态信息。

图7所示为本发明实施例感知多跳中继网络的优化方法流程图。

步骤701，获取当前段总功率。

步骤702，根据所述当前段总功率和当前SU节点实时的信道信息计算所述当前SU节点到所有下游SU节点的功率。

步骤703，将实时的当前SU节点传送单位数据到当前段尾端节点的期望代价最小的下游SU节点作为下一跳SU节点，并计算当前SU节点到该下一跳SU节点的功率。其中，期望代价为从当前节点传送单位数据到当前段尾端节点的(平均时间+拉格朗日常数*平均功率)。

作为本发明的一个实施例，在所述步骤701中还包括，初始化当前段总功率；利用所述当前段总功率计算当前段的平均传输速率；利用所述当前段的平均传输速率计算当前段中除了尾端SU节点外其它SU节点的传输速率；寻找并记录当前段瓶颈截面SU节点的传输速率；如果当前段瓶颈截面SU节点的传输速率与预定的传输速率相近，则输出所述当前段总功率。其中，所述总功率可以为设定值，或者为整个小区为所有段分配的总功率的平均值。

作为本发明的一个实施例，在上述利用所述当前段总功率计算当前段的平均传输速率包括，统计所述当前SU节点的信道信息，利用所述当前段总功率和所述统计的信道信息计算当前SU节点所有可能的下一跳节点的期望代价和功率，选择期望代价最小的下一跳SU节点并获取该SU节点相应的功率。并利用所述获取的期望代价最小的SU节点的功率计算当前段的实际功率，如果该实际功率与所述当前段总功率相近，则利用该实际功率计算当前段的平均传输速率；如果所述实际功率大于所述当前段总功率，则减小所述当前段总功率，如果所述实际功率小于所述当前段总功率，则增大所述当前段总功率，然后再利用更新后的当前段总功率计算当前段的平均传输速率

通过上述实施例，可以将跳数选择和功率分配相结合，从而能够更有效的利用系统资源，并且使得每一段的传输速率达到最大。

本发明实施例中主要使用的定义如下：

连续段：定义为SU节点集{R_i，...，R_j}。对应这些节点集PU的状态指示集为S_i-1＝0，S_i＝...＝S_j＝1，S_j+1＝0，即表明在SU节点R_i-1和SU节点R_j+1处PU节点为激活状态，R_i-1和R_j+1不能进行数据传输；在R_i，...，R_j处PU节点为非激活状态，R_i，...，R_j可以进行数据传输。其中R_i为当前段头端节点，R_j为当前段尾端节点，如果感知多跳中继网络的当前小区中只有一段，则R_i为R₀，R_j为R_M。

动态跳数选择策略

：为数据从SU节点R₀传输到SU节点R_M过程所需要经过的跳数(帧数)的选择策略。

动态功率分配策略

：为数据从SU节点R₀传输到SU节点R_M过程为每帧分配的功率的策略。

在本发明实施例中，采用最大系统吞吐量的优化准则来进行最优的跳数选择和功率分配。具体地，优化准则如公式(1)所示：

$\stackrel{\‾}{U}=\underset{L,P}{\max }\left[\underset{m\∈\{1,...,M\}}{\min }\underset{i=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=m}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}(i,j)U_{\mathrm{ij}}\right]$

受限于： ${\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{M-1}{\mathrm{\Σ}}_{j=i+1}^M\mathrm{Pr}(i,j){\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{ij}}\≤P_0$ 公式(1)

其中：

$U_{\mathrm{ij}}=E_{\{G_{l_{\mathrm{ij}}\_1}\left(1\right),...,G_{l_{\mathrm{ij}}\_K_{\mathrm{ij}}}\left(K_{\mathrm{ij}}\right)\}}\left(\frac{1}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{K_{\mathrm{ij}}}\frac{1}{\log (1+G_{l_{\mathrm{ij}\_k}{l}_{\mathrm{ij}\_(k+1)}\left(k\right){P_l}_{\mathrm{ij}\_k}}}}\right)$

${\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{ij}}=E_{\{G_{l_{\mathrm{ij}}\_1}\left(1\right),...,G_{l_{\mathrm{ij}}\_K_{\mathrm{ij}}}\left(K_{\mathrm{ij}}\right)\}}\left(\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{K_{\mathrm{ij}}}\frac{{P_l}_{\mathrm{ij}\_k}}{\log (1+G_{l_{\mathrm{ij}\_k}{l}_{\mathrm{ij}\_(k+1)}}\left(k\right){P_l}_{\mathrm{ij}\_k}}}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{K_{\mathrm{ij}}}\frac{1}{\log (1+G_{l_{\mathrm{ij}\_k}{l}_{\mathrm{ij}\_(k+1)}\left(k\right){P_l}_{\mathrm{ij}\_k}}}}\right)$

B为每个数据包的大小；P₀为所有发送SU节点的总功率限制；Pr(i，j)为SU节点R_i到SU节点R_j形成一个连续段(L_ij)的概率；U_ij为对应的该连续段的平均传输速率；K_ij为该段中总共传输的跳数(帧数)；l_{ij_k}是该段中第k跳的传输节点；

为该段在第k跳传输时使用的功率； $G_{l_{\mathrm{ij}\_k}}\left(k\right)=\{G_{(l_{\mathrm{ij}}\_k)t}\left(k\right):t>l_{\mathrm{ij}\_k},t\≤j\}$ 为SU节点在第k帧的局部信道信息。

对于上述公式(1)，由于每个SU节点只有本地信道信息，而系统是通过集中的方式收集所述SU节点的信道信息，因此所述SU节点的信道信息存在有效性的问题，即当数据被调度给第R_m个SU节点发送时，此时该节点的信道状况有可能和在进行调度时所使用的信道信息不同，从而造成系统资源不能被有效利用。

在本发明实施例中，将上述公式(1)分解为主问题和子问题，为此定义功率分配策略，使得 $P_{\mathrm{main}}=\left\{P_{\mathrm{ij}}\right\},$ i，j∈{0，1，...，M}，i＜j。经过转换后，公式(1)可分解为以下主问题和子问题，如公式(4)和公式(5)所示：主问题：

受限于： $\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=i+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}(i,j)\stackrel{\‾}{P_{\mathrm{ij}}}\≤P_0$ 公式(4)

子问题：

$U_{\mathrm{ij}}^{*}\left({\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{ij}}\right)=\underset{L_{\mathrm{ij}},P_{\mathrm{ij}}}{\max }{E}_{\{G_{l_{\mathrm{ij}}\_1}\left(1\right),...,G_{l_{\mathrm{ij}}\_K_{\mathrm{ij}}}\left(K_{\mathrm{ij}}\right)\}}\left(\frac{1}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{K_{\mathrm{ij}}}\frac{1}{\log (1+G_{l_{\mathrm{ij}\_k}{l}_{\mathrm{ij}\_(k+1)}\left(k\right){P_l}_{\mathrm{ij}\_k}}}}\right)$

受限于： $E_{\{G_{l_{\mathrm{ij}}\_1}\left(1\right),...,G_{l_{\mathrm{ij}}\_K_{\mathrm{ij}}}\left(K_{\mathrm{ij}}\right)\}}\left(\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{K_{\mathrm{ij}}}\frac{{P_l}_{\mathrm{ij}\_k}}{\log (1+G_{l_{\mathrm{ij}\_k}{l}_{\mathrm{ij}\_(k+1)}}\left(k\right){P_l}_{\mathrm{ij}\_k}}}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{K_{\mathrm{ij}}}\frac{1}{\log (1+G_{l_{\mathrm{ij}\_k}{l}_{\mathrm{ij}\_(k+1)}\left(k\right){P_l}_{\mathrm{ij}\_k}}}}\right)\≤{\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{ij}}$ 公式(5)

将公式(1)转换为主问题公式(4)和子问题公式(5)。主问题和子问题工作的时间跨度不同：对于主问题，是基于SU节点可用状态的统计信息来优化的，其根据小区的总功率分配给每一个连续段一总功率，优化参数为

对于子问题，针对每个连续段中各SU节点的瞬时信道状态信息(Channel State Information，CSI)来进行联合动态跳数选择和功率分配，优化参数为

和

。由于公式(5)是针对每一个连续段来进行分布式的求解，因此对于不同的连续段，可以并行地进行求解和传输，实现空间复用。

在本发明实施例中，上述将跳数选择和功率分配结合优化的方法可以推广到非CR系统中应用，此时仅存在一个系统，而不存在PU系统和SU系统之间的约束关系。当本发明的跳数选择和功率分配结合的优化方法应用在非CR系统中时，上述的主问题和子问题求解方法可以继续使用，唯一不同的是，在非CR系统中，不需要对要优化的系统的链路进行分段，因为此时端到端(E2E)链路是必定存在的，即只有一段。在下面的例子中，针对本发明方法在CR环境下SU通信链路的某一段进行优化处理。

首先求解公式(5)，

定义λ_ij为拉格朗日常数，则公式(5)对应的拉格朗日对偶函数为公式(8)：

$(L_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{LB}},P_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{LB}})=\arg \underset{L_{i,j}{P}_{i,j}}{\min }{E}_{\{{G_l}_{\mathrm{ij}\_1}\left(1\right),...,{G_l}_{\mathrm{ij}\_K_{\mathrm{ij}}}\left(K_{\mathrm{ij}}\right)\}}[\underset{k=1}{\overset{K_{\mathrm{ij}}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{\log (1+{P_l}_{\mathrm{ij}\_k}{G}_{l_{\mathrm{ij}\_k}}{,}_{l_{\mathrm{ij}\_(k+1)}}\left(k\right)}+{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}\frac{{P_l}_{\mathrm{ij}\_k}-{\stackrel{\_}{P}}_{\mathrm{ij}}}{\log (1+{P_l}_{\mathrm{ij}\_k}{G}_{l_{\mathrm{ij}\_k},l_{\mathrm{ij}\_(k+1)}}\left(k\right)}]$

为了通过递归方式求解公式(8)，定义：

$g(l_{\mathrm{ij}\_(k-1)};P_{l_{\mathrm{ij}\_k}},l_{\mathrm{ij}\_k};G_{l_{\mathrm{ij}\_(k-1)}}\left(k\right))=\frac{1+{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}({P_l}_{\mathrm{ij}\_k}-{\stackrel{\‾}{P}}_{\mathrm{ij}})}{\log (1+P_{l_{\mathrm{ij}\_k}}{G}_{l_{\mathrm{ij}\_k}{l}_{\mathrm{ij}\_(k+1)}}\left(k\right))}$ 公式(9)

则公式(8)求解的问题可用递归的方式描述为：

公式(10)

其中J(m)称为从节点R_m到R_j的期望代价。J(l_K)＝J(j)＝0，且J(l₁)＝J(i)即可推算公式(8)的解。

对子问题的求解分为离线求解和在线求解两个步骤，分别如下：

图8所示为本发明实施例主问题的求解流程图。

在本实施例中，统计一个SU节点到另一个SU节点构成连续段的概率如下表所示。

其中，Pr_all(s，t)表示从SU节点R_s到SU节点R_t构成连续段的概率。

包括步骤801，初始化当前段的总功率(Pall)，分配给当前段的总功率可以为预设的值或者可以为将当前小区的总功率按照分段数平均分配的功率值。

步骤802，利用所述当前段的Pall进行子问题离线部分的计算，计算出当前段的平均传输速率Uall(i，j)，子问题离线部分的计算如图9所示。

步骤803，计算除了尾端节点以外当前段内所有被选择SU节点对应瓶颈截面SU节点的传输速率U(m)， $U\left(m\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=m+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pr}\_\mathrm{all}(i,j)*\mathrm{Uall}(i,j).$

步骤804，记录上一次计算得出的U(m)，记为U_old，如果是第一次计算出U(m)则U_old＝0。

步骤805，找出当前段中所有被选中SU节点的瓶颈截面SU节点，即传输速率最慢的SU节点，[U，I]＝min(U(1)，U(2)，...U(M-1))。其中U是当前段的平均传输速率，I是当前瓶颈截面SU节点的序号。

步骤806，比较计算出的所述瓶颈截面节点的U(m)和U_old，即当前计算出的瓶颈截面节点U(m)和上一次计算出的瓶颈截面节点U(m)进行比较，如果两者基本相同，即U(m)-U_old≈0则进入步骤808，否则进入步骤807。

步骤807，更新Pall，并返回步骤802进行循环，所述更新Pall具体步骤如下：

for i＝1∶M-1

for j＝i+1∶M

if i＜I && j＞I(其中I是当前瓶颈截面SU节点的序号)

Dall(i，j)＝Pr_all(i，j)(λall(i，j)-β)，如果当前段包含瓶颈截面SU节点，增加对当前段总功率分配，其中Dall(i，j)为Pall的步长参数；

else

Dall(i，j)＝Pr_all(i，j)(-β)，如果当前段不包含瓶颈截面SU节点，减小对当前段总功率分配；

endif Pall(i，j)＝max[Pall(i，j)+step*Dall(i，j)，0]，更新各段的总功率Pall分配方案，其中，step*Dall(i，j)为Pall的增量值。

步骤808，输出当前的Pall，作为当前段的总功率。

图9所示为本发明实施例的优化方法子问题离线求解流程图。

步骤901，获取当前段的总功率P_ij＝P_all(i，j)，当前段的总功率可以为预设的值或者可以为将当前小区的总功率按照分段数平均分配的功率值，初始化λ_ij＝0。其中i为当前段头端SU节点数值，j为当前段尾端SU节点对应的数值，λ_ij为连续段R_i到R_j总功率P_ij的拉格朗日常数，P_ij越大λ_ij越小，λ_ij越大P_ij越小。

步骤902，设置计数器k＝j-1。

步骤903，计算第k个SU节点的平均功率P(k)和从R_k节点到R_j节点的平均期望代价J(k)，并存储所述J(k)，记为Jall(i，j，k)，其中i是连续段起点；j为终点；k属于{i，i+1，...j}为平均代价所属的节点编号，具体计算过程如图10所示。

步骤904，计数器k＝k-1。

步骤905，判断k是否等于i，如果等于则进入步骤906，否则返回步骤903。

步骤906，更新当前段的实际功率P_real和平均传输速率U_all(i，j)，其中P_real为计算出的当前段实际功率，P_real＝P(i)+P(i+1)+…+P(j)；U_all(i，j)为从R_i到R_j节点的平均传输速率，U_all(i，j)＝J(i)-P_real*λ_ij。

步骤907，判断计算出的当前段的实际功率P_real是否符合限制条件，所述限制条件可以为近似等于获取的当前段的总功率P_ij，即P_real-P_ij≈0，如果符合限制条件则进入步骤909，否则进入步骤908。

步骤908，调整λ_ij，若P_real-P_ij＜0，则减小λ_ij，若P_real-P_ij＞0，则增大λ_ij，并返回步骤902。其中，λ_ij是调控功率消耗代价权重的拉格朗日常数(参见公式9)，λ_ij越小，算法对功率消耗的敏感度越低，因而会使用更高的功率。所以，当功率有余量(P_real-P_ij＜0)时，减小λ_ij，反之亦然。

步骤909，将λ_all(i，j)＝λ_ij，存储所述λ_all(i，j)，输出被选择SU节点的功率值P(k)，并结束。其中λ_all(i，j)是一个二维矩阵，在离线计算结束时存储所有的{i，j}组合对应的λ_ij。

图10所示为本发明实施例计算当前段中被选择SU节点的P(k)和J(k)的流程图。

在本实施例中，通过统计每个SU节点的信道信息来计算所述P(k)和J(k)，下表1为所述从R_k节点到下游各节点的信道统计信息。

其中，N为信道模型的精确度，N越大信道模型越准确，作为优选的实施例N取值为5至10较为合适。其中，G为信道衰减值，Pr为所述G的概率。

包括步骤1001，初始化P(k)和J(k)，令P(k)＝0，J(k)＝0。

步骤1002，从当前SU节点R_k的相邻下游SU节点一直到尾端节点R_j，从n＝1到n＝N，计算λ_ij， $\frac{G_{k,s}^n}{(1+P_{k,s}^n{G}_{k,s}^n){\left(\log (1+P_{k,s}^n{G}_{k,s}^n)\right)}^2}={\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}.$

步骤1003，计算所有可能的信道信息组和下传输的期望代价和功率，并进行累加，也就是计算当前SU节点所有可能的下一跳节点的期望代价和功率。

for n_k＝1∶N

for n_k+1＝1∶N

……

for n_j-1＝1∶N

选择期望代价最小的下一跳SU节点，

$J^{*}\left(k\right)=\frac{1}{\log (1+P_{{k,s}^{*}}^{n_{s^{*}}}{G}_{{k,s}^{*}}^{n_{s^{*}}})}+{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}{P}_{{k,s}^{*}}^{n_{s^{*}}}+J\left(s^{*}\right),$

$J\left(k\right)=J\left(k\right)+J^{*}\left(k\right)\underset{t=k+1}{\overset{j}{\mathrm{\Π}}}{\mathrm{Pr}}_{k,t}^{n_t},$ 当前节点下一跳的最小期望代价，

$P\left(k\right)=P\left(k\right)+P_{{k,s}^{*}}^{n_{s^{*}}}\underset{t=k+1}{\overset{j}{\mathrm{\Π}}}{\mathrm{Pr}}_{k,t}^{n_t},$ 进行下一跳的功率。

上述选择了期望代价最小的下一跳SU节点，经过循环，就可以得到当前段中所有期望代价最小的SU节点，从而构成了最优的跳数选择，并且可以同时计算期望代价的值和每个被选择SU节点的功率值。

需要说明的是，上述方法是在头端SU节点或者尾端SU节点进行的。

通过上述方法，可以将统计条件下最优的跳数选择和功率分配相结合通过计算得出，提高当前段的传输效率。

图11所示为本发明实施例利用当前SU节点实时信道信息在线计算功率的流程图。

步骤1101，根据当前SU  节点实时的信道信息 $\frac{G_{k,s}}{(1+P_{k,s}{G}_{k,s}){\left(\log (1+P_{k,s}{G}_{k,s})\right)}^2}={\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}},$ 计算当前SU节点到其所有下游SU节点的传输功率P_k，s。当离线算法确定好了所有的{λ_ij}之后，只要信道的统计信息稳定，系统消耗的总功率会满足主问题中的功率限制。

步骤1102，根据不同的λ_ij计算实时的期望代价最小的下一跳节点，

其中的J(s)和λ_ij都已在离线部分计算并存储，s是下一跳的节点；s*是s＝{k+1，…，j}中具有最小代价的对应的节点。

步骤1103，根据上述计算出的下一跳节点，确定从当前SU节点到下一跳节点的功率P_k，s(此处的P_k，s由步骤1101得出)和速率log(1+P_k，s*G_k，s*)。

通过上述实施例，通过每个SU节点根据其自身的实时信道信息计算最佳的下一跳的选择，和该SU节点使用的功率。

图12所示为本发明实施例节点终端的结构示意图。

包括：

获取单元1201，用于获取当前段的总功率；

计算单元1202，用于根据当前SU节点实时的信道信息计算所述当前SU节点到所有下游SU节点的功率；

匹配单元1203，用于计算实时的期望代价最小的下游SU节点作为下一跳SU节点。

其中，所述获取单元1201如图13所示具体包括：

初始化模块1301，用于初始化当前段总功率；

平均传输速率计算模块1302，用于利用所述当前段总功率计算当前段的平均传输速率；该平均传输速率计算模块1302的处理方法如同上述方法中所述。

传输速率计算模块1303，用于利用所述当前段的平均传输速率计算当前段中除了尾端SU节点外其它SU节点的传输速率；该传输速率计算模块1303的处理方法如同上述方法中所述。

瓶颈截面传输速率计算模块1304，用于寻找并记录当前段瓶颈截面SU节点的传输速率；该瓶颈截面传输速率计算模块1304的处理方法如同上述方法中所述。

比较模块1305，用于将当前段瓶颈截面SU节点的传输速率和预定的传输速率进行比较，如果当前段瓶颈截面SU节点的传输速率与预定的传输速率相近，则输出所述当前段总功率。

还包括，调整模块1306，用于当所述比较模块1305比较当前段瓶颈截面SU节点的传输速率和预定的传输速率相差为一预定值时，将所述预定的传输速率更新为当前段瓶颈截面SU节点的传输速率，调整所述当前段总功率，并将所述当前段总功率输入到，平均传输速率计算模块1302，以利用更新后的当前段总功率计算当前段的平均传输速率。其中所述调整所述当前段总功率的步骤如上述方法中所述的一样。

其中，所述平均传输速率计算模块1302如图14所示，还包括，

统计模块1401，用于统计所述当前SU节点的信道信息；

期望代价计算模块1402，用于利用所述当前段总功率和所述统计的信道信息计算当前SU节点所有可能的下一跳节点的期望代价和功率，并选择期望代价最小的下一跳SU节点并获取该SU节点相应的功率。

通过上述实施例，可以将跳数选择和功率分配相结合，从而能够更有效的利用系统资源，并且使得每一段的传输速率达到最大。

根据本发明实施例的技术方案，可有效提高CR网络中存在的系统边缘用户接入概率低、传输速率低等问题。具体地，为了说明本发明实施例的有益效果，本发明实施例仿真了一个线性的多跳CR系统，其中该E2E的基站到移动台(BS-MS)链路上有4个中继节点；系统中所有节点都是等距离分布。此外，通信链路的每个节点周围都有一个PU，即总共有6个PU。在通信过程中，PU以一定的概率出现，从而影响CR系统的通信。如图15和16所示为对基于本发明实施例和其他基线(Baseline)技术进行性能对比的示意图。

其中，Baseline1方式为直接传输方式，即CR的BS-MS之间进行直接传输而没有经由任何中继节点。只有当所有PU都处于非激活状态时才能进行该方式的通信。Baseline2方式为逐跳传输方式，即CR的BS-MS之间利用链路上所有的中继节点逐跳传输。同Baseline1方式不同，本方式考虑了各节点周围PU的活动状态，即若某中继节点周围的PU不激活，则该节点可以传输。Baseline3和Baseline4则采用固定分段，在每段中分别采用直传和逐跳传输的方式。

图15为在不同性噪比下的系统性能曲线图，图16为在主系统用户干扰水平下的系统性能图，其中图15中的基线1(Baseline1)：端到端传送；基线2(Baseline2)：逐节点传送；基线3(Baseline3)：带空间复用的端到端传送；基线4(Baseline4)：带空间复用的逐节点传送，本发明基线(Baseline5)，Baseline3相比较Baseline1，由于采用了PU激活时的空间复用传输技术，系统吞吐量有所提高，尤其是在高信噪比(Signal to NoiseRatio，SNR)区域或高PU激活概率区域更为明显。Baseline4相比较Baseline2的比较结果与Baseline3相比较Baseline1的比较结果相似，都说明了空间复用技术能提高系统的吞吐量。而结合Baseline1至4与本发明实施例的方案相比较，本发明实施例方案的性能都有明显提升。这种提升主要是因为在每个连续段内实现联合的动态跳数选择和功率分配的方法，从而更有效地利用系统资源。从图15中可以看出在低发送SNR时，本方案性能趋近于Baseline4；在高发送SNR时，本方案性能趋近于Baseline3；在中等发送SNR时本方案的性能增益最大。从图16中可以看出，当PU激活概率低时，本发明方案的性能增益最大，原因是当PU激活概率低时，CR系统有更大的概率形成长的连续段，而在每个连续段内，能更好地利用动态跳数选择和功率分配相结合所带来的增益。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以可借助软件和必要的通用硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质中，如CD-ROM、U盘、移动硬盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备，如个人计算机、接收端或者网络设备等，执行本发明各个实施例的方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种在感知多跳中继网络分段的方法，其特征在于包括：

接收当前次系统的用户SU节点上游和/或下游相邻SU节点的状态信息；

根据所述当前SU节点接收到的上游和/或下游相邻SU节点的状态信息，判断当前SU节点是端节点还是中间节点，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或者下游相邻SU节点，如果是中间节点则向上游和下游相邻SU节点转发所述端节点的属性信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收当前SU节点上游和/或下游相邻SU节点的状态信息之前还包括，检测相邻主系统的用户PU节点的状态以确定当前SU节点的状态，向该当前SU节点的上游和/或下游相邻SU节点发送该当前SU节点的状态信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断当前SU节点是端节点还是中间节点具体包括，如果当前SU节点接收到上游和下游相邻SU节点可用的状态信息，则当前SU节点为中间节点；如果当前SU节点只接收到下游相邻SU节点可用的状态信息，则当前SU节点为头端节点，如果当前SU节点只接收到上游相邻SU节点可用的状态信息，则当前SU节点为尾端节点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或者下游相邻SU节点包括，如果是头端节点则向下游相邻SU节点发送当前SU节点是头端节点的属性信息，如果是尾端节点则向上游相邻SU节点发送当前SU节点是尾端节点的属性信息。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，检测相邻PU节点的状态以确定SU节点的状态，向该SU节点上游和/或下游的相邻SU节点发送该SU节点的状态信息中包括：

如果SU节点的状态信息从不可用变为可用，则触发向该SU节点上游和/或下游相邻SU节点发送该SU节点的可用状态信息；

如果SU节点的状态信息从可用变为不可用，则触发向该SU节点上游和/或下游的相邻SU节点发送该SU节点的不可用状态信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据当前SU节点接收到的上游和/或下游相邻SU节点的状态信息，判断当前SU节点是端节点还是中间节点，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或者下游相邻SU节点，如果是中间节点则向上游和/或下游相邻SU节点转发所述属性信息包括：

如果当前SU节点为当前段中最后一个节点，并且接收到了上游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向上游相邻SU节点发送该当前SU节点为尾端节点的属性信息和该当前SU节点的可用的状态信息；

如果当前SU节点接收到了上游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为不可用状态，则向上游相邻SU节点发送指示该上游相邻SU节点为尾端节点的属性信息和该当前SU节点的不可用的状态信息；

如果当前SU节点为当前段中第一个节点，并且接收到了下游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向下游相邻SU节点发送该当前SU节点为头端节点的属性信息和该当前SU节点的可用的状态信息；

如果当前SU节点接收到了下游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为不可用状态，则向下游相邻SU节点发送指示该下游相邻SU节点为头端节点的属性信息和该当前SU节点的不可用的状态信息；

如果当前SU节点不是当前段中最后一个节点，并且接收到了上游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向下游相邻SU节点转发所述上游相邻SU节点的可用状态信息和端节点的属性信息；

如果当前SU节点不是当前段中第一个节点，并且接收到了下游相邻SU节点的可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向上游相邻SU节点转发所述下游相邻SU节点的可用状态信息和端节点的属性信息；

如果当前SU节点不是当前段中最后一个节点，并且接收到了上游相邻SU节点的不可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向下游相邻SU节点发送该当前SU节点为头端节点的属性信息和所述上游相邻SU节点不可用的状态信息；

如果当前SU节点不是当前段中第一个节点，并且接收到了下游相邻SU节点的不可用状态信息，并且该当前SU节点为可用状态，则向上游相邻SU节点发送该当前SU节点为尾端节点的属性信息和所述下游相邻SU节点不可用的状态信息。

7.一种感知多跳中继网络的分段装置，其特征在于包括：

接收单元，用于接收上游和/或下游相邻SU节点发送的状态信息；

分析单元，用于根据当前SU节点接收到的上游和/或下游相邻SU节点的状态信息，判断所述当前SU节点是端节点还是中间节点，如果是端节点则将该端节点的属性信息发送给段内的上游或者下游相邻SU节点，如果是中间节点则向上游和下游相邻SU节点转发所述端节点的属性信息。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于还包括：检测单元，用于检测相邻PU节点的状态以确定当前SU节点的状态，向该当前SU节点的上游和/或下游相邻SU节点发送该当前SU节点的状态信息。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于还包括：触发单元，用于监视所述当前SU节点的状态信息的变化，如果当前SU节点的状态信息从不可用变为可用，则触发向该当前SU节点上游和/或下游相邻SU节点发送该当前SU节点的可用状态信息；如果当前SU节点的状态信息从可用变为不可用，则触发向该当前SU节点上游和/或下游的相邻SU节点发送该当前SU节点的不可用状态信息。

10.一种感知多跳中继网络的优化方法，其特征在于包括：

获取当前段总功率；

根据所述当前段总功率和当前SU节点实时的信道信息计算所述当前SU节点到所有下游SU节点的功率；

将实时的当前SU节点传送单位数据到当前段尾端节点的期望代价最小的下游SU节点作为下一跳SU节点，并计算当前SU节点到该下一跳SU节点的功率，其中所述期望代价为从当前节点传送单位数据到当前段尾端节点的(平均时间+拉格朗日常数*平均功率)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，获取当前段的总功率中包括：

初始化当前段总功率；

利用所述当前段总功率计算当前段的平均传输速率；

利用所述当前段的平均传输速率计算当前段中除了尾端SU节点外其它SU节点的传输速率；

寻找并记录当前段瓶颈截面SU节点的传输速率；

如果当前段瓶颈截面SU节点的传输速率与预定的传输速率相近，则输出所述当前段总功率。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述初始化当前段的总功率中，所述当前段总功率为设定值，或者为整条链路为所有段分配的总功率的平均值。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，利用所述当前段总功率计算当前段的平均传输速率包括，统计所述当前SU节点的信道信息，利用所述当前段总功率和所述统计的信道信息计算当前SU节点所有可能的下一跳节点的期望代价和功率，选择期望代价最小的下一跳SU节点并获取该SU节点相应的功率。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，利用所述获取的期望代价最小的SU节点的功率计算当前段的实际功率，如果该实际功率与所述当前段总功率相近，则利用该实际功率计算当前段的平均传输速率。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，如果所述实际功率大于所述当前段总功率，则减小所述当前段总功率，如果所述实际功率小于所述当前段总功率，则增大所述当前段总功率，然后再利用更新后的当前段总功率计算当前段的平均传输速率。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，如果当前段瓶颈截面SU节点的传输速率与预定的传输速率相差为一预定值时，将所述预定的传输速率更新为当前段瓶颈截面SU节点的传输速率，调整所述当前段总功率，并计算当前段的平均传输速率和当前段中除了尾端SU节点外其它SU节点的传输速率。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述调整所述当前段总功率包括，如果当前段包括所述瓶颈截面SU节点则增加所述当前段总功率，如果当前段不包括所述瓶颈截面SU节点则减小所述当前段总功率。

18.一种移动终端，其特征在于包括：

获取单元，用于获取当前段的总功率；

计算单元，用于根据当前SU节点实时的信道信息计算所述当前SU节点到所有下游SU节点的功率；

匹配单元，用于计算实时的期望代价最小的下游SU节点作为下一跳SU节点。

19.根据权利要求18所述的移动终端，其特征在于，所述获取单元具体包括，

初始化模块，用于初始化当前段总功率；

平均传输速率计算模块，用于利用所述当前段总功率计算当前段的平均传输速率；

传输速率计算模块，用于利用所述当前段的平均传输速率计算当前段中除了尾端SU节点外其它SU节点的传输速率；

瓶颈截面传输速率计算模块，用于寻找并记录当前段瓶颈截面SU节点的传输速率；

比较模块，用于将当前段瓶颈截面SU节点的传输速率和预定的传输速率进行比较，如果当前段瓶颈截面SU节点的传输速率与预定的传输速率相近，则输出所述当前段总功率。

20.根据权利要求19所述的移动终端，其特征在于，还包括调整模块，用于当所述比较模块比较当前段瓶颈截面SU节点的传输速率和预定的传输速率相差为一预定值时，将所述预定的传输速率更新为当前段瓶颈截面SU节点的传输速率，调整所述当前段总功率。

21.根据权利要求19所述的移动终端，其特征在于，所述平均传输速率计算模块还包括，

统计模块，用于统计所述当前SU节点的信道信息；

期望代价计算模块，用于利用所述当前段总功率和所述统计的信道信息计算当前SU节点所有可能的下一跳节点的期望代价和功率，并选择期望代价最小的下一跳SU节点并获取该SU节点相应的功率。

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