CN103826292A - 基于网络编码和空分复用的中继选择方法 - Google Patents

基于网络编码和空分复用的中继选择方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103826292A
CN103826292A CN201410088080.0A CN201410088080A CN103826292A CN 103826292 A CN103826292 A CN 103826292A CN 201410088080 A CN201410088080 A CN 201410088080A CN 103826292 A CN103826292 A CN 103826292A
Authority
CN
China
Prior art keywords
link
network
node
transmission
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410088080.0A
Other languages
English (en)
Inventor
宁兆龙
宋清洋
崔亚运
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201410088080.0A priority Critical patent/CN103826292A/zh
Publication of CN103826292A publication Critical patent/CN103826292A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

基于网络编码和空分复用的中继选择方法，属于无线通信中继网络领域。网络编码技术能够提高中继网络的吞吐量，但是网络编码方式中的中继节点采用较高功率广播会对抑制信道环境差的目的节点对编码数据包的解码，而且贪婪地进行网络编码会降低频谱空分复用的性能，降低了并行链路传输的概率，反而降低网络吞吐量。因此需要设计一种新的方法来优化利用网络编码和空分复用来提高网络吞吐量。为了最大化网络吞吐量，需要将网络编码吞吐量带来的性能提升与降低的频谱复用资源进行综合考虑，从而选择最优的中继传输方案。本发明提出一种基于功率控制的网络编码感知调度策略，目标是最优化网络吞吐量和频谱利用率。

Description

基于网络编码和空分复用的中继选择方法
技术领域
本发明属于无线中继通信技术领域，具体涉及基于无线网络编码和空分复用传输方式下的中继选择方法。
背景技术
无线网络编码方案包括传统网络编码（CNC）和物理层网络编码（PNC），这些技术可以显著提高无线网状网的网络吞吐量。尽管这些编码方式利用网络编码的特性在更短的时间内完成相同数量的数据包传输业务，他们不一定是最优的传输方案。这是因为首先编码方式中的中继节点需要采用较高的功率进行广播，以便信道环境较差的目的节点能够成功对数据包进行解码，这种广播方式抑制了相邻链路的传输。其次，贪婪地进行网络编码会降低频谱空分复用的性能，降低了并行链路传输的概率，从而降低网络吞吐量。因此，在网络设计的过程中需要考虑网络编码和空分复用的相互作用，进而进行中继方式的最优选择。
近年来，基于网络编码和调度的中继选择方式得到了广泛研究。K. Rajawat等人基于图论构建线性网络编码与调度进行联合优化，目标是最大化网络吞吐量并同时考虑了数据包传输时延；T. Cui等人采用贪婪的方案对调度和传统网络编码进行联合优化，并且获得网络性能下限；H. Su等人考虑了在传统网络编码和物理层网络编码情况下对调度、信道分配和路由采用贪婪算法进行联合优化；F. Wang等人基于物理层网络编码、传统网络编码和传统路由方式对网络可达速率进行建模，并采用启发式次优算法逼近最优解。但是这些方案没有考虑通过频谱的空分复用使链路获得并行传输，从而进一步提高网络吞吐量。A. Capone等人考虑了时分多址（TDMA）情况下的调度问题，并采用列生成方式求解基于调度和信道分配方式下的最小传输时间；J. El-Najjar等人考虑了传统网络编码和空分复用的相互作用，并且证明贪婪地进行网络编码会降低网络吞吐量。但是这些方案没有考虑物理层网络编码。
由于网络编码和空分复用均可以提高网络吞吐量，但是贪婪的进行网络编码会降低频谱空分复用性能。为了最大化网络吞吐量，需要将网络编码吞吐量带来的性能提升与降低的频谱复用资源进行综合考虑，从而选择最优的中继传输方案。但是目前研究方案很少将传统网络编码、物理层网络编码和调度这三个问题结合进行相关研究，相关方案的研究都较为片面。
发明内容
针对现有技术存在的缺点，本发明提出一种基于功率控制的网络编码感知调度策略，目标是最优化网络吞吐量和频谱利用率。
我们考虑时分多址通信方式，因为这种方式可以有效降低系统干扰。如果节点j与节点j’可以直接进行通信, 我们定义j — j’为一个业务传输单元；如果节点j与节点j’由于信道衰落或大尺度效应而不能直接进行通信，那么需要另外一个节点i进行中继，从而使得节点j与节点j’完成通信，我们定义中继模式下j — i — j’为一个业务传输单元。
一种基于网络编码和空分复用的中继选择方法，包括以下步骤：
步骤1、计算链路的信干噪比（SINR）从而判断链路状态是否可以进行通信。
步骤2、确定优化目标。本设计的最优目标是通过适当的中继方式选择，最小化链路激活时隙个数，进而最大化网络吞吐量。
步骤3、根据优化目标确定对网络中通信节点的限定条件，包括对通信节点的半双工传输特性、传输模式特性和链路容量特性等进行限定，目标是最大化网络吞吐量。
步骤4、确定对中继节点流入和流出的数据流、链路激活状态等的限定条件，并提出基于编码感知调度方案的中继选择方式。
    步骤 5、链路传输功率初始化。
步骤6、根据链路优先级判据对链路传输次序进行排序，目标是将无干扰的链路依此加入到链路集合中。
步骤7、由于链路集合中的新增链路会增加其他激活链路的干扰，因此需要将已经激活的链路发射功率根据新加入链路的发射功率进行提升，以满足链路传输信干噪比的要求。
步骤8、根据信干噪比条件，如果链路成功加入到链路集合中，根据步骤7对传输功率进行增加，否则返回步骤5。
步骤9、重复步骤5到8并将传输功率进行更新直到没有其他链路可以加入到当前链路集合中。
步骤10、更新网络剩余链路负载状态信息，并且开始下一时隙调度。
附图说明
图1为网络传输方式说明示意图；
图2为基于传统网络编码、物理层网络编码和空分复用方式下的最优调度传输时隙个数示意图；
图3为线性拓扑下网络编码链路所占百分比示意图；
图4为网格拓扑下网络编码链路所占百分比示意图；
图5为随机拓扑下网络编码链路所占百分比示意图；
图6为线性拓扑下网络吞吐量增益示意图；
图7为网格拓扑下网络吞吐量增益示意图；
图8为随机拓扑下网络吞吐量增益示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
图1和图2阐述了本发明的研究动机。如图1所示，节点A和C分别有一个数据包（x和y）通过中继节点B进行数据交换（首先假定链路G—F和H—I上没有数据传输业务）。在不采用网络编码的情况下，网络需要四个时隙完成数据传输，即A—B，B—C，C—B和B—A。如果节点B采用传统网络编码，网络需要三个时隙即可完成数据包传输。第一时隙节点A传输数据包x至节点B，第二时隙节点C传输数据包y至节点B。第三时隙，中继节点B向节点A和C广播进行编码的数据包z=x⊕y，这里⊕代表异或操作。因为节点A具有先前发送信息x，因此该节点能够通过已知信息解码出相应信息，同理节点C也能解码出相应信息。如果节点B采用物理层网络编码方式进行传输，那么只需要两个传输时隙即可完成通信需求。在第一时隙，节点A和C同时向中继节点B进行数据传输。根据电磁学理论，同时传输的电磁波在空间可以进行叠加，中继节点获得叠加后的信号后在第二时隙将叠加信号进行广播。物理层网络编码方式的核心思想是冲突的数据包不一定对网络而言都是有害的，通过有效利用可以提升网络性能。传统网络编码和物理层网络编码的最大区别在于编码方式，前者中继节点在网络层或更高层采用异或方式进行编码，而后者在物理层将信息进行叠加编码。
定义PAB，PBC，PCB和PBA是对应链路上的传输功率。为了确保节点A和C能够在广播阶段对传统网络编码和物理层网络编码传输方式的编码数据包成功进行解码，节点B的广播功率为PBA和PBC中的较大值，这样信道状态较差的接收端可以对广播的信号成功进行解码。但是，较高的传输功率会抑制邻居节点的传输并对其他链路造成较大干扰。为了进一步增加网络吞吐量，我们需要考虑频谱空分复用中并行链路传输带来的性能增益。在图1中，我们现在激活链路G—F和H—I，并考虑前者有两个数据包待传输而后者只有一个。我们看到节点A和B的传输将会对节点F在链路G—F上的传输产生干扰。链路H—I的传输将会对链路A—B，C—B，B—C和G—F的传输产生干扰，而链路B—A的传输不会对H—I的传输产生干扰。
图2说明了不同传输方式下完成网络调度所需要的时隙个数。采用传统网络编码和物理层网络编码均需要五个时隙，尽管在多址接入阶段A—B和C—B可以同时进行激活。接着我们考虑空分复用而不利用节点B存在的编码机会。与网络编码方式中广播阶段节点B采用发射功率PBA和PBC中的较大值相比，此时节点B采用发射功率PBC（小于PBA）进行传输，这样链路的干扰降低从而链路G—F通过空分复用可以与链路B—C同时进行传输。因此在网络设计中，需要考虑网络编码机会和空分复用的相互作用。
我们考虑时分多址通信方式，因为这种方式可以有效降低系统干扰。如果节点j与节点j’可以直接进行通信, 我们定义j — j’为一个业务传输单元；如果节点j与节点j’由于信道衰落或大尺度效应而不能直接进行通信，那么需要另外一个节点i进行中继，从而使得节点j与节点j’完成通信，我们定义中继模式下j — i — j’为一个业务传输单元。我们通过求解最优化网络编码感知调度问题获得一组可以同时激活进行传输的链路，并且定义为一个传输配置（configuration）。
步骤1、计算链路的信干噪比从而判断链路状态是否可以进行通信。我们将网络根据图论定义为G=(V, E)，其中V为顶点，代表一组无线路由器，E为边沿，代表路由器之间的物理链路。从节点j到节点j’能够进行传输的条件是接收端（节点j’）的信干噪比大于门限值，即：
Figure 2014100880800100002DEST_PATH_IMAGE001
                                                         （1）
其中，P jj’ 和G jj’ 分别是业务单元j—j’的发射功率和信道增益。（1）式中的分母是热噪声
Figure 2014100880800100002DEST_PATH_IMAGE002
和其他链路并行传输时产生的干扰总和。为信干噪比的门限值。
 如果节点采用物理层网络编码方式进行传输，那么需要在多址接入过程中根据公式（2）进行信噪比计算：
Figure 2014100880800100002DEST_PATH_IMAGE004
        （2）
其中，节点i是中继节点。公式（2）说明为了便于中继节点对接收信号进行解调，发送端的信号需要尽可能接近。因此如果考虑功率控制，信道条件较好的传输节点需要降低其发射功率来保证中继节点解码性。
步骤2、确定优化目标。本设计的最优目标是通过适当的中继方式选择，最小化链路激活时隙个数，进而最大化网络吞吐量。
步骤3、根据优化目标确定对网络中通信节点的限定条件，包括对通信节点的半双工传输特性、传输模式特性和链路容量特性等进行限定，目标是最大化网络吞吐量。
定义S为网络中所有传输配置的集合，
Figure 2014100880800100002DEST_PATH_IMAGE005
代表完成传输配置s所需要的时间。如果链路i — j在传输配置s中处于激活状态，定义
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为1，否则为0；物理层网络编码主要分为两种方式：模拟网络编码（ANC）和去噪转发网络编码（DNF），由于前者对信号进行放大的同时将噪声同时进行放大从而降低网络性能，本发明主要考虑去噪转发网络编码方式。如果中继节点i采用非编码数据包，传统网络编码和去噪转发网络编码传输方式，我们分别定义
Figure 2014100880800100002DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
和为1。定义
Figure DEST_PATH_IMAGE010
和分别为中继节点i的数据流流出节点和流入节点。代表中继节点采用单播传输时的数据包个数；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
代表去噪转发网络编码传输方式在多址接入阶段传输的数据包个数；
Figure DEST_PATH_IMAGE014
代表中继节点在传统网络编码和去噪转发网络编码传输方式中广播发送的数据包个数；代表一个时隙内链路i — j待传输的数据包个数。具体约束限制条件为：
 
Figure DEST_PATH_IMAGE016
                                                                      （3）
Figure 2014100880800100002DEST_PATH_IMAGE017
                                                                       （4）
Figure DEST_PATH_IMAGE018
                                                            （5）
Figure DEST_PATH_IMAGE019
                                                      （6）
Figure DEST_PATH_IMAGE020
                （7）
我们的优化目标是最小化所需要的链路激活时间（即目标函数（3）），从而最大化网络吞吐量，因此本发明的目标是通过中继方式的选取来最小化链路激活时间。公式（4）是节点半双工特性的限制，即任何节点不能同时发送和接收数据包。公式（5）表明在一个调度时隙内，中继节点至多只能选择一种传输模式。公式（6）表明如果节点i处于单播传输模式，那么在一个传输时隙内至多只有一条链路可以处于激活状态。公式（7）对链路容量进行限制，表明一条链路需要激活足够的时间以便所有待传的数据都能够得到传输。
我们首先考虑采用固定传输功率（最大传输功率）进行传输时的情形。因此（1）的节点信干噪比限制条件变为：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
                           （8）
这里
Figure DEST_PATH_IMAGE022
是一个恒定因子满足
Figure DEST_PATH_IMAGE023
。公式（8）的不等式右边项对应于其他链路传输在不同传输方式下进行传输时对目的节点造成的干扰。
步骤4、确定对中继节点流入和流出的数据流、链路激活状态等的限定条件，并提出基于编码感知调度方案的中继选择方式。具体约束限制条件为：
 
Figure DEST_PATH_IMAGE024
                                                    （9）
Figure DEST_PATH_IMAGE025
                                                                 （10）
Figure DEST_PATH_IMAGE026
                                                       （11）
Figure DEST_PATH_IMAGE027
                                                                       （12）
Figure DEST_PATH_IMAGE028
                                                           （13）
Figure DEST_PATH_IMAGE029
                                                  （14）
其中，公式（9）表明如果超过一条链路从中继节点i流出，那么中继节点进行物理层网络编码或传统网络编码。公式（10）表明如果超过一条链路流入中继节点i，那么中继节点进行物理层网络编码，S. Wang等人已经证明为了使得中继节点能够对物理层网络编码进行解码操作，最多只能有两条链路同时进行传输，除非采用更加复杂的调制解调方案。公式（11）表明如果仅有一条链路流入中继节点i，那么中继节点一定不执行物理层网络编码操作。公式（12）表明单播链路激活的个数一定小于整体链路激活的个数，从而对单播传输链路个数的上限进行了限定。公式（13）对单播传输链路个数的下限进行了限定。公式（14）表明在广播情况下，中继节点将要至少激活两条链路。
因此一个调度方案由激活时间、传输方式和发射功率共同决定。目前我们只考虑了固定功率进行数据传输的情形。因为传输功率对中继方式的选取具有重要意义，随后我们考虑可变功率进行数据传输的情形。
步骤5、链路传输功率进行初始化。如果采用最大功率进行传输，不仅节点内部的传输干扰会显著增加，空分复用的机会也会大幅减少。本发明提出一种自适应功率控制方案，思路是将配置s外的待激活链路根据信干噪比值大小依次加入到相应配置中，直到待激活链路完全加入到对应配置中。
因为传统网络编码和物理层网络编码方式在广播阶段本质相同，定义广播功率P i 为功率P ij 和P ij’ 的较大值，这样接收端信道较差的信道可以成功对广播信号进行解码。（15）通过计算广播阶段其他同时传输的链路干扰噪声集合对传统网络编码和物理层网络编码的广播功率进行限定：
      （15）
这里P h 是节点h采用网络编码形式在广播阶段的发射功率。当节点处在单播传输下，信噪比限制如下所示：
 
Figure DEST_PATH_IMAGE031
   （16）。
步骤6、根据链路优先级判据对链路传输次序进行排序，目标是将无干扰的链路依次加入到链路集合中。
首先我们将信噪比公式（1）变形为：
 
Figure DEST_PATH_IMAGE032
                                                                        （17）
其中。
因为在功率控制算法开始前没有链路被加入到传输配置中，因此我们提出（18）作为链路选择判据：
                            
Figure DEST_PATH_IMAGE034
                        （18）
这个判据保证来自其他链路干扰最小的链路具有最高优先权进行数据传输。
步骤7、由于链路集合中的新增链路会增加其他激活链路的干扰，因此需要将已经激活的链路发射功率根据新加入链路的发射功率进行提升，以满足链路传输信干噪比的要求。
如果我们将具有发射功率P mn 的链路
Figure DEST_PATH_IMAGE035
加入到配置s中，目的节点j的干扰将要增加：
                                 
Figure DEST_PATH_IMAGE036
                                 （19）
步骤8、根据信干噪比条件，如果链路成功加入到链路集合中，根据步骤7对传输功率进行增加，否则返回步骤5。
为了保证相关链路加入到链路集合后，目的端的信噪比仍能满足要求，我们需要提高链路i — j的发射功率，计算公式如（20）所示：
                             
Figure DEST_PATH_IMAGE037
                                                              （20）
链路初始发射功率设置为
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，这是因为在只有一条链路被激活时，其他链路传输的干扰为0。
通过上述过程，我们得到一组能够同时进行激活的单播链路。然后在满足功率控制的条件下，我们根据（9）—（14）对传输方式进行选择。如果一个基于广播传输的链路加入到传输配置中，该链路组合增加的功率为：
                       
Figure DEST_PATH_IMAGE039
                                              （21）
这里节点n是中继节点。这样我们可以得到相同配置内能够同时进行传输的链路集合，最后根据目标函数（3）进行传输方式选择并满足约束条件（4）—（7）。
步骤9、重复步骤5到8并将传输功率进行更新直到没有其他链路可以加入到当前链路集合中。
步骤10、更新网络剩余链路负载状态信息，并且开始下一时隙调度。
验证结果：
K. Hedayati等人的研究证明固定速率传输模式下的调度问题是一个边着色问题，即NP完全问题。求解此类问题需要将所有配置进行枚举，因此复杂度较高。本发明中，为了降低算法复杂度同时减少搜索空间，我们考虑了两种贪婪算法，第一种是我们优先考虑空分复用，然后考虑网络编码；第二种方案是我们首先赋予网络编码较高优先级，然后考虑空分复用。我们采用OPT_F，OPT_V，SN_F，SN_V，NS_F和NS_V分别代表在固定和可变发射功率前提下的最优传输方式、先空分再编码传输方式、先编码再空分传输方式。
我们考虑两种拓扑场景，第一种是20个节点的线性拓扑，节点间的距离为100米。第二种是30个节点的随机拓扑，其中节点随机分布在333
Figure DEST_PATH_IMAGE040
333平方米的区域内。我们假定每条链路容量均为100兆字节/秒，并且将网络信道环境建模为简单信道衰落模型，衰落因子设定为2。我们将信噪比门限设定为2.5，同时设定最大发射功率为0.6瓦特。
为验证本发明的有效性，仿真实验中首先给出不同网络方案下编码数据包比例示意图。网络编码数据包比例定义为编码数据流的个数除以网络总体数据流的个数。从图3和图4中我们可以看到随着网络数据流个数的增加，NS_F方案下的编码数据包比例大于对应的NS_V方案。这是因为一部分节点在可变功率控制的前提下将采用空分复用传输方式，因为在固定功率传输条件下的网络性能将会受到限制。因为本发明的方案（OPT_F和OPT_V）综合考虑了网络编码和空分复用的性能，因此本发明的网络编码比例值在SN_V（SN_F）方案和NS_V（NS_F）方案之间。
从图5和图6中我们可以观察到在固定传输功率情况下方案（SN_F和NS_F）的吞吐量较可变传输功率下的方案（SN_V和NS_V）有较大差距。这是因为固定功率传输方式会增加网络干扰并且降低网络空分复用性能。我们可以看到NS_F方案获得的吞吐量增益大于SN_F方案所获得的性能增益，这是因为采用最大传输方式传输对网络编码造成的影响小于对空分复用造成的影响，这是因为网络编码具有的广播特性。我们可以注意到当网络数据流密度较低时（网络负载较低），NS_V较SN_V方案网络性能更优，这是因为网络编码可以利用广播特性提升一定网络性能，而在网络负载较轻时空分复用机会很少。当网络数据流业务提升到一定程度时（网络负载较高），SN_V方案的吞吐增益较NS_V方案更大。这是因为当采用空分复用时更多条链路可以同时被激活从而降低传输时隙个数。
总体说来，在直线网络拓扑中，可变传输功率方案（OPT_V，NS_V和SN_V）所获得的网络吞吐增益较固定传输方案下（OPT_F，NS_F和SN_F）的网络性能分别提高39%，33%和40%，而在随机网络拓扑中的吞吐增益分别提高35%，31%和38%，从而证明本发明可以较大程度提升网络性能。

Claims (6)

1.一种基于网络编码和空分复用的中继选择方法，包括以下步骤：
    步骤1、计算链路的信干噪比从而判断链路状态是否可以进行通信；
步骤2、确定优化目标，本设计的最优目标是通过适当的中继方式选择，最小化链路激活时隙个数，进而最大化网络吞吐量；
步骤3、根据优化目标确定对网络中通信节点的限定条件，包括对通信节点的半双工传输特性、传输模式特性和链路容量特性等进行限定，目标是最大化网络吞吐量；
步骤4、确定对中继节点流入和流出的数据流、链路激活状态等的限定条件，并提出基于编码感知调度方案的中继选择方式；
步骤5、链路传输功率初始化；
步骤6、根据链路优先级判据对链路传输次序进行排序，目标是将无干扰的链路依次加入到链路集合中；
步骤7、由于链路集合中的新增链路会增加其他激活链路的干扰，因此需要将已经激活的链路发射功率根据新加入链路的发射功率进行提升，以满足链路传输信干噪比的要求；
步骤8、根据信干噪比条件，如果链路成功加入到链路集合中，根据步骤7对传输功率进行增加，否则返回步骤5；
步骤9、重复步骤5到8并将传输功率进行更新直到没有其他链路可以加入到当前链路集合中；
步骤10、更新网络剩余链路负载状态信息，并且开始下一时隙调度。
2.根据权利要求1所述的一种基于网络编码和空分复用的中继选择方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤3中确定对网络中通信节点的限定条件，包括对通信节点的半双工传输特性、传输模式特性和链路容量特性等进行限定，目标是最大化网络吞吐量；具体约束限制条件为：
Figure 888139DEST_PATH_IMAGE001
                                                                      （1）
Figure 456261DEST_PATH_IMAGE002
                                                                       （2）
Figure 919604DEST_PATH_IMAGE003
                                                            （3）
                                                      （4）
               （5）
我们的优化目标是最小化所需要的链路激活时间（即目标函数（1）），从而最大化网络吞吐量，因此本发明的目标是通过中继方式的选取来最小化链路激活时间；公式（2）是节点半双工特性的限制，即任何节点不能同时发送和接收数据包；公式（3）表明在一个调度时隙内，中继节点至多只能选择一种传输模式；公式（4）表明如果节点i处于单播传输模式，那么在一个传输时隙内至多只有一条链路可以处于激活状态；公式（5）对链路容量进行限制，表明一条链路需要激活足够的时间以便所有待传的数据都能够得到传输。
3.步骤4、确定对中继节点流入和流出的数据流、链路激活状态等的限定条件，并提出基于编码感知调度方案的中继选择方式；具体约束限制条件为：
 
Figure 2463DEST_PATH_IMAGE006
                                                    （6）
                                                                 （7）
Figure 570028DEST_PATH_IMAGE008
                                                       （8）
Figure 656933DEST_PATH_IMAGE009
                                                                       （9）
Figure 599481DEST_PATH_IMAGE010
                                                           （10）
                                                  （11）
其中，公式（6）表明如果超过一条链路从中继节点i流出，那么中继节点进行物理层网络编码或传统网络编码；公式（7）表明如果超过一条链路流入中继节点i，那么中继节点进行物理层网络编码；公式（8）表明如果仅有一条链路流入中继节点i，那么中继节点一定不执行物理层网络编码操作；公式（9）表明单播链路激活的个数一定小于整体链路激活的个数，从而对单播传输链路个数的上限进行了限定；公式（10）对单播传输链路个数的下限进行了限定；公式（11）表明在广播情况下，中继节点将要至少激活两条链路。
4.步骤6中因为在功率控制算法开始前没有链路被加入到传输配置中，因此我们提出（12）作为链路选择判据：
                   
Figure 192453DEST_PATH_IMAGE012
                        （12）
这个判据保证来自其他链路干扰最小的链路具有最高优先权进行数据传输。
5.步骤7中如果我们将具有发射功率P mn 的链路
Figure 399444DEST_PATH_IMAGE013
加入到配置s中，节点j的干扰将要增加：
                        
Figure 247314DEST_PATH_IMAGE014
                                  （13）。
6.步骤8中为了保证相关链路加入到链路集合后，目的端的信噪比仍能满足要求，我们需要提高链路i — j的发射功率，计算公式如（14）所示：
                    
Figure 172545DEST_PATH_IMAGE015
                                   （14）
如果一个基于广播传输的链路加入到传输配置中，该链路组合增加的功率为：
                                       （15）。
CN201410088080.0A 2014-03-12 2014-03-12 基于网络编码和空分复用的中继选择方法 Pending CN103826292A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410088080.0A CN103826292A (zh) 2014-03-12 2014-03-12 基于网络编码和空分复用的中继选择方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410088080.0A CN103826292A (zh) 2014-03-12 2014-03-12 基于网络编码和空分复用的中继选择方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103826292A true CN103826292A (zh) 2014-05-28

Family

ID=50761057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410088080.0A Pending CN103826292A (zh) 2014-03-12 2014-03-12 基于网络编码和空分复用的中继选择方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103826292A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108282238A (zh) * 2018-01-29 2018-07-13 厦门大学 一种基于网络编码技术的中继选择方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011006442A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 Huawei Technologies Co., Ltd. Methods for bidirectional relaying in a wireless communication system
CN102833840A (zh) * 2012-09-18 2012-12-19 重庆大学 一种基于网络编码协作系统的凸优化功率配置方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011006442A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 Huawei Technologies Co., Ltd. Methods for bidirectional relaying in a wireless communication system
CN102833840A (zh) * 2012-09-18 2012-12-19 重庆大学 一种基于网络编码协作系统的凸优化功率配置方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHAOLONG NING ET AL.: "Throughput Improvement by Network Coding and Spatial Reuse in Wireless Mesh Networks", 《IEEE GLOBAL TELECOMMUNICATIONS CONFERENCE (GLOBECOM)》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108282238A (zh) * 2018-01-29 2018-07-13 厦门大学 一种基于网络编码技术的中继选择方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohajer et al. Energy-aware hierarchical resource management and backhaul traffic optimization in heterogeneous cellular networks
Biermann et al. How backhaul networks influence the feasibility of coordinated multipoint in cellular networks [accepted from open call]
Siam et al. Energy-efficient clustering/routing for cooperative MIMO operation in sensor networks
CN101478814B (zh) 基于网络编码的组播网络中联合预编码及功率分配方法
CN103607750A (zh) 下一代蜂窝系统中基于终端直通通信的中继选择方法
CN101291169B (zh) 无线中继站的选择方法
CN103052132A (zh) 多跳中继路径选择方法与系统
Mirzaei A novel approach to QoS‐aware resource allocation in NOMA cellular HetNets using multi‐layer optimization
CN104822170B (zh) 一种基于节点类型的协作中继选择方法
CN107124217A (zh) 一种充分利用时隙传输信息的df多中继ofdm系统的多种资源优化算法
Patra et al. Energy efficient hybrid multihop clustering algorithm in wireless sensor networks
Ning et al. Throughput improvement by network coding and spatial reuse in wireless mesh networks
CN110856231B (zh) 一种基于多跳网络的多数据流传输方法
Zhu et al. An efficient multicast clustering scheme for D2D assisted offloading in cellular networks
Cui et al. Energy efficient routing based on cooperative MIMO techniques
Lin et al. Throughput capacity of IEEE 802.11 many-to/from-one bidirectional networks with physical-layer network coding
CN103826292A (zh) 基于网络编码和空分复用的中继选择方法
Chen et al. Cross layer design of heterogeneous virtual MIMO radio networks with multi-optimization
Duy et al. A hybrid spectrum sharing approach in cognitive radio networks
Harold et al. Enhanced Power Control MAC Protocol for Wireless Ad Hoc Networks
Chen et al. Intra-cluster device-to-device multicast algorithm based on small world model
Arthi et al. An efficient relay station deployment scheme based on the coverage and budget constraints in multi-hop relay networks
CN106131887A (zh) 基于串行干扰消除的分布式拓扑控制方法
Yan et al. Energy‐efficient resource allocation in relay‐aided orthogonal frequency division multiplexing cognitive radio networks with quality of service provisioning
Li et al. Uplinks analysis and optimization of hybrid vehicular networks

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140528