CN107959957B - 一种实现lte网络资源定向分配的中继选择方法 - Google Patents

一种实现lte网络资源定向分配的中继选择方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现LTE网络资源定向分配的中继选择方法，包括：步骤1，网络初始化；步骤2，网络中的所有中继监听源节点向目的节点发送数据过程，选出候选中继；步骤3，候选中继进入候选竞争状态，开启计时器Ti1；步骤4，判定计时器Ti1走完前候选中继是否收到更高优先级的RTS分组，如果是，执行步骤5，否则执行步骤6；步骤5，候选中继进入新的候选竞争状态，开启新计时器Ti2，并通知原先节点自己已被占用；步骤6，判定计时器Ti1或Ti2走完前是否收到其他中继flag包，如果是，关闭当前计时器并返回步骤1，否则执行步骤7；步骤7，候选中继竞争成功，尝试和源节点连接。

Description

一种实现LTE网络资源定向分配的中继选择方法
技术领域
本发明涉及一种实现LTE网络资源定向分配的中继选择方法。
背景技术
为了区分各用户或各业务通信需求的差异性，LTE主流技术中的基站调度策略，会根据不同小区的标识码，在相应的时隙或频段，利用额外的下行链路资源来对整体的中继网络资源进行分配，在中继数量或用户数量较多时，往往会产生一定的网络拥塞，从而加重下行链路的负担。
而在利用上行链路资源的中继选择策略中，每个源节点是默认为没有区别的；另外，如果中继性能有优劣之分但不明显，信道质量最好的中继会被反复选中进入工作状态，其他中继会长时间不参与任何通信，这对整体的网络资源无疑是一种额外消耗和浪费。同时实际应用中，各用户因为业务的不同，对通信环境的要求也不尽相同。对于要求较高的用户业务而言，不能保证每次通信的质量；对于较低需求的用户业务而言，可能浪费多余的网络资源；同时一个用户可能既拥有高要求又有低要求的业务。
因此，为了区分不同用户的不同选择要求，有文献提出，传统的机会中继中设置多种定时器，通过增加后置定时器时长满足不同用户的中继分配。但同时会导致部分用户中继选择时间过长，当该时间大于信道本身的相干时间时，前一时隙的信道条件则不能代表当前时隙的信道条件；而设置不同的门限判断标准，又会使得单次中继选择的判断机制过于复杂。
[1]M O.HASNA,M.ALOUINI.Performance analysis of two-hop relayedtransmissions over Rayleigh fading channels[C].IEEE.Proc.55m VehicularTechnology Conference.Alabama:IEEE,2002,8(4):1345-1349.
[2]M.G Khoshkholgh,K.Navaie,and H.Yanikomeroglu.Access strategies forspectrum sharing in fading environment:Overlay underlay and mixed[J].IEEETrans.Mobile Computing,2010,9(12):1780-1805.
[3]X.Zhang,A.Ghrayeb,M.Hasna.Relay assignment schemes for multiplesource destination cooperative networks[C].IEEE 17th InternationalConference.Doha:IEEE,2010:147-152.
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种基于各用户业务服务质量(QoS)本身的中继选择策略与其匹配相应的方法，综合考虑不同业务不同场景下的通信需求，在不额外增加下行链路负担的同时，利用上行链路资源，使得网络资源按照各业务需求合理分配。
本发明公开了一种实现LTE网络资源定向分配的中继选择方法，包括：
步骤1，网络初始化：网络中的所有中继处于就绪状态；
步骤2，源节点向目的节点发送准备传输数据包RTS(Ready To Send)分组，目的节点监听到此数据包之后回复确认传输数据包CTS(Clear To Send)分组(源节点发出的RTS数据包中会包含优先级的信息，一般会出现在数据帧的帧头)，网络中的所有中继监听此过程，成功监听并收到CTS和RTS分组的m个中继为网络中的候选中继，通过RTS和CTS数据包中的信道条件参数计算出中继两端(源到中继和中继到目的)的信道质量参数hi，进入步骤3；
步骤3，中继判断收到RTS是否为L类，若是，中继继续保持当前就绪状态，等待源节点L类请求轮询至自己时，中继发送反馈给源节点，判断当前中继是否满足该源节点门限R的需求，满足则执行步骤7，不满足则返回步骤1；若收到非L类的RTS，候选中继则进入候选竞争状态，开启计时器Ti1；
步骤4，判定计时器Ti1走完前候选中继是否收到更高优先级的RTS分组，如果是，执行步骤5，否则执行步骤6；
步骤5，候选中继进入新的候选竞争状态，开启新计时器Ti2，并通知原先节点自己已被占用，执行步骤6；
步骤6，判定计时器Ti1或Ti2走完前是否收到其他中继flag包，如果是，关闭当前计时器并返回步骤1，否则执行步骤7；(Ti1和Ti2的时长会比源节点本身的重传间隔时间小1到2个数量级，以确保通信的正常进行。)
步骤7，候选中继竞争成功，尝试和源节点连接。
步骤7之后，网络中信道质量较好的中继已通过竞争的方式成功选出。
步骤2中所述源节点向目的节点发送准备传输数据包RTS中包括优先级的信息，分别为高优先级H类RTS、中优先级M类RTS和低优先级L类RTS。
步骤2中，利用最大最小准则计算出当前信道条件hi：
hi＝min{|asi|2,|aid|2},i∈[1,m]，
其中，i为正整数，asi表示源节点到中继节点的信道条件参数，包含在RTS数据包内；aid表示中继节点到目的节点的信道条件参数，包含在CTS数据包内，假设候选中继的计时器同时开启，在各候选中继计时器中，退避时间Ti(即计时器时间)和信道质量参数hi成反比，其中λ是一个常数：
Figure GDA0002237222080000031
步骤2中，还可以利用调和平均准则计算出当前信道条件hi：
Figure GDA0002237222080000032
其中，i为正整数，asi表示源节点到中继节点的信道条件参数，包含在RTS数据包内；aid表示中继节点到目的节点的信道条件参数，包含在CTS数据包内，假设候选中继的计时器同时开启，在各候选中继定时器中，退避时间Ti和信道质量参数hi成反比，其中λ是一个常数：
Figure GDA0002237222080000033
步骤3中通过如下公式计算最低门限R：
其中，L为单小区承载的用户数量；In为第n个用户的平均统计数据量，由小区的流量统计得出；TL表示单位时隙内允许的最长上行通信时间。
步骤5中，对高优先级的H类业务，其优先级最高，不受任何其他节点RTS和标识包的影响，对应的算法即为本发明新的机会中继竞争的算法，它不被任何其他业务的请求所影响；
对于中优先级的M类业务，在候选的中继计时器Ti(Ti1)开启时，若监听到更高优先级发送的RTS并识别出其优先标识，计时器会被重置，且由更高级别的计时器重新开始计时，重置时会通知源节点进入挂起的延长状态，在延长时间内若仍有中继竞争成功则开始协作，若没有中继竞争成功，源节点则在延长时间Tnew过后重新发出RTS；时间Tnew取网络节点通信的默认时隙，仿真中取了5ms，一般LTE通信中时隙在4ms-10ms之间；
对于低优先级的L类业务，开启竞争计时器的中继为工作状态，基于最低门限的中继选择在源节点轮流询问中继是否满足最低门限时不会询问此类中继，同时轮询过程的中继一旦收到M类或H类的通信请求，则会立刻退出轮询过程，进而开启对应新的计时器，中继收到H类请求开启计时器Ti2，收到M类请求则开启计时器Ti1。
步骤6中，候选中继在计时器开启的同时，也会同时收听网络内其他候选中继发送的标识flag包，发出该包的候选中继表示已经竞争成功，计时器未走完的候选中继则退出当前竞争过程。
关于基于瞬时信道信息的中继选择，即机会中继的说明：
在初始化时，源节点向目的节点发送准备传输数据包(Ready-To-Send，RTS)分组，目的节点监听到此包之后会回复确认传输数据包(Clear-To-Send，CTS)分组。在此过程中成功监听并收到CTS和RTS的每个中继都是网络中的候选中继。它们各自会计算两端信道的条件，根据相应的准则计算对应的信道度量参数。计算通常会遵循最大最小准则或者调和平均准则。信道条件越好的中继，默认的信道度量参数会越大。
在一个中继走完相应计时器举手示意自己是最优中继后，考虑到中继到目的节点和其他中继有端对端的延迟：在其广播的系统flag标识包未被其他中继收到前，如果又有新的中继走完自己的计时器并举手，在源节点选择中继时就会产生冲突。简单来说，当两个或多个中继节点定时器超时过于接近时，网络中可能会广播不止一个flag包，此时导致冲突事件的产生。
现将冲突事件发生的阈值时间记为冲突时间c。假设各中继在同一时间收到CTS和RTS后开始竞争。
记ni继i到目的节点的传播时延；无线收发机平均每次收发的平均时间记为ds；r为两中继之间的传播时延；dur1为flag包的持续时间；则c最坏的情况见下：
无隐藏中继时：
c＝|n1-n2|max+ds+rmax
有隐藏中继时：
c＝|n1-n2|max+2ds+2nmax+dur1
这里的隐藏中继指中继之间不能实时共享彼此的信道条件等信息。
则冲突发生时，两中继的计时器应该满足：
|T1-T2|＜c
冲突概率表示为：
Figure GDA0002237222080000051
其中T1表示最优中继对应的最短的计时时长。
与此同时，λ作为机会中继内计时器的常数，还决定了平均最优中继选择对应的时长T：
T＝n1+E(T1)+ds+dur1
此时这里的E(T1)表示机会中继选择出的最优中继计时器时长的期望，和整体网路的平均信道质量负相关。
本发明从冲突时间出发对传统的机会中继做出了如下改进：
在中继竞争发送完flag包后，无需等待源站回复ACK(Acknowledgement)确认收到数据包，而是直接和源节点尝试建立通信链路。收到flag包的中继，若定时器未走完，则关闭其定时器，并宣布退出对最优中继的竞争。令源节点等待相应的Ts时间，在该特定时间内，源节点会收到若干个中继节点的标识包，在其中随机选择一个回复ACK并进行协作通信。其中发出标识包没有收回ACK的中继宣布建立通信失败。这样，源节点自己就在性能相近的中继间做了取舍，同时降低了冲突事件的发生率。
新算法中冲突时间c变成：
无隐藏中继时：
c＝|n1-n2|max+ds+Ts
有隐藏中继时：
c＝|n1-n2|max+ds+nmax+Ts+dur1
一方面只要设置Ts<rmax，即可成功减小冲突时间c，进而降低冲突概率。另一方面，该算法以牺牲了另一部分竞争中继的网络资源为代价，换取了相应的时间效率。降低冲突概率的同时，还可以减少每个最优中继竞争的平均用时T。
T＝n1+E(T1)+Ts
其次是基于平均信道信息的中继选择策略，即门限中继。
在大部分中继选择的过程中，源到中继的链路质量都极为重要。一旦该链路存在不稳定或者信道较差的情况，不论采用什么样的准则或协议，都无法保证协作通信的顺利进行，中继的转发也就失去了全部的意义。所以，这里举例说明的基于门限的策略，和其对应的门限比较算法，仅仅在源节点设置信噪比门限值，将源节点和中继的端到端信噪比和门限值一一进行比较。该策略需要知道各个中继和源节点之间的平均信道状态，对比之前的机会中继，无需频繁的信道信息更新，也更为适应固定中继的场景，节约了部分的网络资源。
理论上来说，门限越大，筛选中继的标准就越严格，对应筛选出的中继就会越接近机会中继策略中选出的最优中继。反之，门限越小，会使得筛选过程越为宽松，导致和随机选择中继相似。假设门限的极限小值为0，此时就相当于无门限值存在，对应的选择策略就是随机筛选；门限值大到一定程度时，网络中没有满足要求的中继，或者只有一个中继满足要求，此时图内曲线会和机会中继误码率曲线十分接近甚至相差无几。然而门限值，或者说中继的平均传输速率值，并不完全能代表着整个通信信道的好坏，因此和基于瞬时信道信息的机会中继策略对比来说，花费系统资源更多的后者还是会有一定的优势。
另外，这里给出一种门限值R估测方法：
通过整个无线网络传输系统中，理想传输速率峰值F限定上限；以各源节点平均交互统计出的数据量大小除以最大允许的通信上传或者下载时间来确定下限：
Figure GDA0002237222080000061
L为单小区承载的用户数量；In为各用户的平均统计数据量，由小区的流量统计得出；TL表示单位时隙内允许的最长上行通信时间，在LTE不同的帧结构和信道中，TL也不尽相同。
相比以往的移动通信系统，LTE可能使用覆盖能力较差的高频载波以及支持高数据速率业务的需求，因此可能需要部署更多的站点。如果所有的基站与核心网之间的回程链路(Backhaul)仍然使用传统的有线连接方式，会对运营商带来较大的部署难度和部署成本，站点部署灵活性也收到较大的限制。因此3GPP在LTE启动了中继技术的研究来解决上述问题，提供无线的回程链路解决方案。而在不同业务混合的实际应用中，在下行链路中一般使用基站的调度算法，而在上行链路中，节点本身需要根据不同业务的通信需求采用不同的中继选择策略。
中继选择的概念以及评判中继选择算法优劣的标准：
在无线通信网络中，存在的中继节点会进一步地增加系统传输的可靠性，提高链路容量，甚至节省源端的发射功率。但同时不恰当的选择方式又会使整体性能收到影响，因此合适的中继选择策略和对应的开销较低且易于实现的算法是必要的。下面简要介绍评判一个算法好坏的具体参考标准。
1.选出的中继性能。中断概率和误码率分别从选择结果和最后通信效果出发，描述了整个通信的稳定性和有效性。
2.算法实现难易程度。一个好的算法需要稳定，不会因为不同的输出而导致异常，同时要易于实现。
3.通信开销。一个算法的通信开销表现在运行时间和实际使用占用的内存上。而协作的开销通常表现在闲时资源例如频谱资源和额外能量的消耗上。
有益效果：针对存在的多业务混合的通信场景，本发明提出了一种新的基于用户QoS(Quality of Service)的中继选择策略，可以有效对网络的资源进行定向分配，节省不必要的网络开销的同时，增强部分业务的可靠性和及时性。
本发明设计的技术占有的是上行的资源信道，和基站本身的调度算法对比的是，不会额外占用下行链路，即不会增加基站额外的调度负担。
从冲突概率上来看，新的融合算法由于缩小了冲突时间，使得冲突概率比起传统的机会中继可以降低一到两个数量级。
从中断概率这一指标分析，三类业务的中断概率都比单一策略选出的中继平均中断概率要低，统一指标参考下平均能量消耗也更少，在中断概率标准为0.01时，各优先级的功耗比之传统单一策略减少了10％-15％。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为优先级抢占中继流程图。
图2为OR与AOR冲突概率对比图。
图3为参考误码率时平均功耗对比图。
图4为参考中断概率时平均功耗对比图。
图5为不同中继数量L类中断概率图。
图6为模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明公开了一种实现LTE网络资源定向分配的中继选择方法，包括：
步骤1，网络初始化：网络中的所有中继处于就绪状态；
步骤2，源节点向目的节点发送准备传输数据包RTS分组，目的节点监听到此数据包之后回复确认传输数据包CTS分组(源节点发出的RTS数据包中会包含优先级的信息，一般会出现在数据帧的帧头)，网络中的所有中继监听此过程，成功监听并收到CTS和RTS分组的m个中继为网络中的候选中继，通过RTS和CTS数据包中的信道条件参数计算出中继两端的信道质量参数hi，进入步骤3；
步骤3，中继判断收到RTS是否为L类，若是，中继继续保持当前就绪状态，等待源节点L类请求轮询至自己时，中继发送反馈给源节点，判断当前中继是否满足该源节点门限R的需求，满足则执行步骤7，不满足则返回步骤1；若收到非L类的RTS，候选中继则进入候选竞争状态，开启计时器Ti1；
步骤4，判定计时器Ti1走完前候选中继是否收到更高优先级的RTS分组，如果是，执行步骤5，否则执行步骤6；
步骤5，候选中继进入新的候选竞争状态，开启新计时器Ti2，并通知原先节点自己已被占用，执行步骤6；
步骤6，判定计时器Ti1或Ti2走完前是否收到其他中继flag包，如果是，关闭当前计时器并返回步骤1，否则执行步骤7；(Ti1和Ti2的时长会比源节点本身的重传间隔时间小1到2个数量级，以确保通信的正常进行。)
步骤7，候选中继竞争成功，尝试和源节点连接。
步骤7之后，网络中信道质量较好的中继已通过竞争的方式成功选出。
实施例
将不同业务根据当前需求进行划分，这里分为三个等级：高优先级(H类)、中优先级(M类)、低优先级(L类)。各类对应中继选择策略如下表1所示。
表1针对不同用户业务的中继选择策略融合
改进后的策略与传统算法进行对比仿真与分析：
图2从上至下分别对应传统的机会中继(Opportunistic Relay，OR)算法、候选中继数量加倍条件下的新算法AOR(Advanced Opportunistic Relay，AOR)(M＝40)、机会中继加入确认机制后的算法(OR&ACK)以及改进的新算法(AOR，M＝20)。
可以看见引入等待Ts时间的源节点作为处理方案后，AOR冲突概率大约下降了近两个数量级，也略优于加入确认机制的OR算法；即使将候选中继数目加倍，也在冲突概率上比原先的OR算法略低10％-15％左右，进一步说明了本算法在降低冲突概率上的高效性和实用性。
平均功耗(Average Power Consumption，APC)：表示实际使用的能量占事先预置能量的比值。仿真条件如下。
源节点群中有2个高优先级，3个中优先级和5个低优先级，共10个源节点。候选中继数目20个，其两端信道质量参数均匀分布在信道条件[h1,h2]中，中继两端都为瑞利衰落信道。其中，筛选的门限值R设定为R＝4.2bps/hz，所筛选出的满足条件的中继数目约为整体数目的四分之三。中继转发方式为DF转发，目的节点采用最大比合并。各源节点的协作请求在一个通信时隙T0内全部随机发出，T0的值大于所有中继计时器的定时时间，但略小于一次中继协作传输时间。
对高优先级的用户业务H类而言，其优先级最高，也不受任何其他节点传输数据包和标识包的影响，因此对应的算法即为新的机会中继竞争的算法，它不被任何其他业务的请求所影响。
对于中优先级的用户业务M类而言，机会中继竞争的同时会在一定程度上对高优先级的业务作出妥协和让步。具体表现在候选的中继计时器Ti开启时，若监听到更高优先级发送的RTS并识别出其优先标识，计时器会被重置，且由更高级别的计时器重新开始计时，重置时会通知源节点进入挂起的延长状态，在延长时间内若仍有中继竞争成功即可开始协作，若没有中继竞争成功，则在延长时间Tnew过后重新发出RTS。时间Tnew取网络节点通信的默认时隙，仿真中取了5ms，一般LTE通信中时隙在4ms-10ms之间。
对于低优先级的用户业务而言，开启竞争计时器的中继在用户看来是工作状态，因此基于门限的中继选择在源节点轮流询问中继是否满足最低门限时不会询问此类中继；同时轮询过程的中继一旦收到M类或H类的通信请求，则会立刻退出轮询过程，进而开启对应新的计时器。
图3表示了在同一误码率作为最低要求时，不同的算法选择的中继对各用户最小发射功率的要求。划分优先级之后，融合策略为三类优先级业务分别选择性能不同的中继，而另外两种策略没有优先级的划分，所以每个业务都是公平的。仿真条件同上。横坐标为误码率要求，纵坐标为平均消耗能量占原始分配能量的百分比，称之为平均功耗。可以看出在误码率要求较为严格的时候(BER<0.1)，H类业务在该算法下比起AOR算法和TR算法节省了约50％的功率；由于M类业务在H类数量不多时选出的也是性能较好的中继，所以消耗能量基本和H类持平；性能最受影响的L类用户则比AOR算法平均增加了25％的功耗，比TR算法也多了约30％。
图4表示同一中断概率要求时，不同的策略对不同的用户业务节省的功率比。可以看出在中断概率要求较严格时(P<0.02)，比起AOR和TR算法，基于用户QoS的中继选择(UE-QoS)融合策略及其算法为特定用户业务选择了中继后，节省了将近15％到25％的功耗。
最后简略分析该选择策略及算法的局限性。
在以误码率为指标时，服务于高优先级类和中优先级类的中继性能比单一的策略选出中继的平均性能要好，但低优先级类选出的中继效果较差，能量消耗方面也有类似的结论。在H:M:L比例为2:3:5时，取0.01的误码率标准，H类和M类功耗都下降了50％，但L类的功耗有所上升，大约为20％-25％。
另外当同一时隙需要中继的业务过大时，高优先级的数量会严重影响到次优先级选择中继的时间及性能。因此，当给定网络内中继功耗、不同优先级业务数量占比后，若该算法计算出的误码率、冲突概率、中断概率不满足当前需求，需要在单位时隙可处理的不同业务数量占比或者整体的中继数量上进行一定的调整，如图5所示。可以看出随着中继数的增加，L类用户业务可选择的中继增多，选到相应优秀的中继概率也会随之增大，最终会导致自身通信时的中断概率减小。当高优先级占比下降时，中断概率也会降低，中继数量为20，也就是当前用户数量的两倍时，H&M/L的比例从4:1到1:4会使得L类业务的中断概率从0.5下降到0.3左右。
根据LTE网络中开通的不同业务需求及优先级划分，根据本发明在MATLAB中相应仿真流程，计算该条件下网络中各业务误码率或中断概率的最小值，判断是否满足用户通信的性能需要；若不满足，则选择修改各业务的占比或新增高性能中继的数量，使其指标满足要求，即可正常使用该策略，利用上行链路的中继选择，得到和下行调度一样的效果。
比如当高优先级数量占中继总数目的20％时，误码率最多可以控制在0.0001到0.0005的范围内，中断概率在0.01左右，若需要更低的误码率或中断概率，需要适当减少单位时隙内其数量或增加网络内中继的能量。
如图6所示，动态选择最优中继节点，利用最大最小准则或调和平均准则计算出当前信道条件hi，信道状态更好的中继信道得到的信道条件数值更大。
最大最小准则：
hi＝min{|asi|2,|aid|2},i∈[1,m]
调和平均准则：
Figure GDA0002237222080000121
i为正整数，假设中继的计时器同时开启，在各候选中继定时器中，退避时间Ti和信道质量参数hi成反比，其中λ是一个常数：
Figure GDA0002237222080000122
信道条件hi越大的中继，其相应退避时间(计时器)Ti会越小。竞争成功后接入信道前，最优中继会广播自己的标识flag包(长度极短，甚至可以为一个比特)告知源、其余中继和目的节点，一次机会中继竞争完成，其他收到flag包仍未完成计时器工作的中继会退出当前竞争回到监听状态。若中继之间为互相隐藏的状态，即不能监听其他中继的数据，则最优中继向目的节点发送的flag包由后者广播给其他中继。
源节点S收到flag包后广播发送自己的数据包，并进入转发传输阶段，最优中继R根据具体的中继转发方式转发源节点数据到目的节点(参考文献：BLETSAS A,LIPPMANA.Implementing Cooperative Diversity Antenna Arrays with Commodity Hardware[J].IEEE Communications Magazine,2006,44(12):33-40)。
本发明提供了一种实现LTE网络资源定向分配的中继选择方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种实现LTE网络资源定向分配的中继选择方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，网络初始化：网络中的所有中继处于就绪状态；
步骤2，源节点向目的节点发送准备传输数据包RTS分组，目的节点监听到此数据包之后回复确认传输数据包CTS分组，传输数据包RTS分组中包括优先级信息，网络中的所有中继监听此过程，成功监听并收到CTS和RTS分组的m个中继为网络中的候选中继，通过RTS和CTS数据包中的信道条件参数计算出中继两端的信道质量参数hi，进入步骤3；所述源节点向目的节点发送准备传输数据包RTS中包括优先级的信息，分别为高优先级H类RTS、中优先级M类RTS和低优先级L类RTS；
步骤3，中继判断收到RTS是否为L类，若是，中继继续保持当前就绪状态，等待源节点L类请求轮询至自己时，中继发送反馈给源节点，判断当前中继是否满足该源节点门限R的需求，满足则执行步骤7，不满足则返回步骤1；若收到非L类的RTS，候选中继则进入候选竞争状态，开启计时器Ti1；
步骤4，判定计时器Ti1走完前候选中继是否收到更高优先级的RTS分组，如果是，执行步骤5，否则执行步骤6；
步骤5，候选中继进入新的候选竞争状态，开启新计时器Ti2，并通知原先节点自己已被占用，执行步骤6；
步骤6，判定计时器Ti1或Ti2走完前是否收到其他中继flag包，如果是，关闭当前计时器并返回步骤1，否则执行步骤7；
步骤7，候选中继竞争成功，尝试和源节点连接；
步骤2中，利用最大最小准则计算出信道质量参数hi：
hi＝min{|asi|2,|aid|2},i∈[1,m]，
其中，i为正整数，asi表示源节点到中继节点的信道条件参数，包含在RTS数据包内；aid表示中继节点到目的节点的信道条件参数，包含在CTS数据包内，假设候选中继的计时器同时开启，在各候选中继计时器中，退避时间Ti和信道质量参数hi成反比，其中λ是一个常数：
Figure FDA0002226192720000011
步骤2中，利用调和平均准则计算出信道质量参数hi：
Figure FDA0002226192720000021
其中，i为正整数，asi表示源节点到中继节点的信道条件参数，包含在RTS数据包内；aid表示中继节点到目的节点的信道条件参数，包含在CTS数据包内，假设候选中继的计时器同时开启，在各候选中继定时器中，退避时间Ti和信道质量参数hi成反比，其中λ是一个常数：
步骤3中通过如下公式计算最低门限R：
Figure FDA0002226192720000023
其中，L为单小区承载的用户数量；In为第n个用户的平均统计数据量，由小区的流量统计得出；TL表示单位时隙内允许的最长上行通信时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中，对高优先级的H类业务，其优先级最高，不受任何其他节点RTS和标识包的影响；
对于中优先级的M类业务，在候选的中继计时器Ti1开启时，若监听到更高优先级发送的RTS并识别出其优先标识，计时器会被重置，且由更高级别的计时器重新开始计时，重置时会通知源节点进入挂起的延长状态，在延长时间内若仍有中继竞争成功则开始协作，若没有中继竞争成功，源节点则在延长时间Tnew过后重新发出RTS；
对于低优先级的L类业务，开启竞争计时器的中继为工作状态，基于最低门限的中继选择在源节点轮流询问中继是否满足最低门限时不会询问此类中继，同时轮询过程的中继一旦收到M类或H类的通信请求，则会立刻退出轮询过程，进而开启对应新的计时器，中继收到H类请求开启计时器Ti2，收到M类请求则开启计时器Ti1。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤6中，候选中继在计时器开启的同时，也同时收听网络内其他候选中继发送的标识flag包，发出该包的候选中继表示已经竞争成功，计时器未走完的候选中继则退出当前竞争过程。
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