專(zhuān)利名稱(chēng)：選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空通信領(lǐng)域，尤其涉及一種選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法。
背景技術(shù)：
隨著協(xié)議和算法的設(shè)計(jì)越來(lái)越精細(xì)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間能夠支持的交互功
能越來(lái)越多， 一 類(lèi)新的分集方法 一 協(xié)作通信(Cooperative CoiMumications )隨之出現(xiàn)并迅速成為通信界研究的熱點(diǎn)。大規(guī)j莫無(wú)線通 信網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間的通信，不再僅僅依靠確定的互聯(lián)方式，而是增加了 隨機(jī)性，并在其它節(jié)點(diǎn)的協(xié)作幫助下共享彼此的天線，各個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成虛擬 多天線系統(tǒng)，提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分集和復(fù)用，從而充分利用空間資源，有 效地抵抗信號(hào)傳輸中的衰落，陰影和其他千擾，達(dá)到可靠通信的目的。協(xié) 作通信用于航空通信服務(wù)中，很大程度上能夠解決通信環(huán)境差時(shí)的容量小 等問(wèn)題，使航空通信在某些極端條件下仍然可用。
通過(guò)協(xié)作通信為系統(tǒng)帶來(lái)的分集增益，稱(chēng)為協(xié)作分集。協(xié)作通信方式 中，節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作關(guān)系不僅包括幫助其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，同時(shí)也要發(fā)送 自己的信息。通過(guò)協(xié)作分集，無(wú)線終端可以彼此協(xié)作傳輸信息，在網(wǎng)絡(luò)中 形成多條路徑。通過(guò)協(xié)作產(chǎn)生的冗余信息使接收端能夠彌補(bǔ)由于衰落，陰 影遮蔽和其他干擾對(duì)信道造成的影響。
基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸突破了 一直以來(lái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓潭Ｊ?，可?有效提高無(wú)噪有線網(wǎng)絡(luò)容量。網(wǎng)絡(luò)編碼特有的數(shù)據(jù)傳輸模式一一在節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行信息合并，與協(xié)作通信的編碼協(xié)作策略相符，網(wǎng)絡(luò)編碼與協(xié)作通信相結(jié) 合的方式能夠提供更優(yōu)異的通信性能。網(wǎng)絡(luò)編碼用于協(xié)作傳輸，以低密度 奇偶才交'驗(yàn)碼(Low-Density Parity Check Code,簡(jiǎn)稱(chēng)LDPC )編碼作為設(shè)
計(jì)的載體，聯(lián)合源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)所傳輸?shù)男畔?。LDPC編碼的描述方式可 以利用奇偶校驗(yàn)矩陣或是等價(jià)的二相圖描述。二相圖的兩側(cè)分別為變量節(jié) 點(diǎn)和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，其中每一個(gè)變量節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于奇偶校驗(yàn)矩陣的每一列，每一 個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于奇偶校驗(yàn)矩陣的每一行。圖l為現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼用于 協(xié)作傳輸協(xié)議示意圖，如圖1所示，其中W、-為源變量節(jié)點(diǎn)，(為協(xié)作變 量節(jié)點(diǎn)，乂為網(wǎng)絡(luò)編碼的變量節(jié)點(diǎn)；M、.為源校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，M。.為中繼校驗(yàn)節(jié) 點(diǎn)，風(fēng)為網(wǎng)絡(luò)編碼的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)；在聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道編碼中，網(wǎng)絡(luò)編碼作為冗
余信息同時(shí)為源節(jié)點(diǎn)和協(xié)作節(jié)點(diǎn)的信息提供校驗(yàn)。因此聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道編碼 的校驗(yàn)矩陣包括，源節(jié)點(diǎn)LDPC碼校驗(yàn)矩陣/^，協(xié)作節(jié)點(diǎn)LDPC碼校驗(yàn)矩陣 //e和網(wǎng)絡(luò)編碼矩陣。網(wǎng)絡(luò)編碼作為校驗(yàn)信息為源節(jié)點(diǎn)和協(xié)作節(jié)點(diǎn)提供 額外的校驗(yàn)信息。聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼的設(shè)計(jì)必須符合以下校驗(yàn)關(guān)系
協(xié)作通信的性能不僅取決于協(xié)議本身，還取決于協(xié)作節(jié)點(diǎn)的選擇。在 航空高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，并非所有的節(jié)點(diǎn)都能夠承擔(dān)協(xié)作的任務(wù)，有些節(jié)點(diǎn) 的處理能力有限，有些節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的生存周期太短，有些節(jié)點(diǎn)的通信 條件不理想，這些因素都會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中斷概率的上升，通信中斷。此外， 有些節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息會(huì)回傳給自身，并且通信路徑僅為兩條，若 以G—V，E)表示為通信網(wǎng)絡(luò)，V是發(fā)送節(jié)點(diǎn)、協(xié)作節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)的集合， E是有向通信鏈路的集合，在G中存在一個(gè)鏈路序列(n, K), ( 。，(K， K),被稱(chēng)為長(zhǎng)度為4的短環(huán)。這樣長(zhǎng)度為4的短環(huán)會(huì)引起譯 碼過(guò)程無(wú)法收斂或者譯碼錯(cuò)誤的放大，常造成網(wǎng)絡(luò)中斷概率的上升，降低 網(wǎng)絡(luò)容量。
基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作協(xié)議，協(xié)作節(jié)點(diǎn)每次通信可以幫助至少 一個(gè)源節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行通信，其通信分為兩種方式。圖2a、圖2b分別為現(xiàn)有技術(shù)利他協(xié)作 模式和非利他協(xié)作模式示意圖，如圖2a,圖2b所示，在圖2a利他協(xié)作模
式中，協(xié)作節(jié)點(diǎn)C不用傳輸自身信息，對(duì)接收到的源節(jié)點(diǎn)Sl和源節(jié)點(diǎn)S2
的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，然后將經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼后的信息作為源節(jié)點(diǎn)Sl和S2 的冗余信息發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)D,目的節(jié)點(diǎn)D對(duì)接收到的冗余信息進(jìn)行聯(lián)合 迭代譯碼。在圖2b非利他協(xié)作模式中，協(xié)作節(jié)點(diǎn)C有自身的通信任務(wù)， 對(duì)自身的信息和其它源節(jié)點(diǎn)S的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼后，將經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼后 的信息發(fā)送至目的節(jié)點(diǎn)D,目的節(jié)點(diǎn)D對(duì)接收到的信息進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼。 現(xiàn)有技術(shù)中，大多是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，而協(xié)作通信作為發(fā)展?jié)摿O大的 技術(shù)近幾年才倍受關(guān)注，但還需要研究具有實(shí)際意義的算法。網(wǎng)絡(luò)容量由 "最小割最大流"決定，但目前的通信技術(shù)很少情況能達(dá)到由此決定的網(wǎng) 絡(luò)容量上限。尤其是現(xiàn)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)很難保證大規(guī)模高速數(shù)據(jù)在信道條件 較差的環(huán)境中的傳輸，鏈路不穩(wěn)定，中斷現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法，有效消除協(xié)作通信系統(tǒng)的鄰接 矩陣中的長(zhǎng)度為4的短環(huán)，并降低網(wǎng)絡(luò)的中斷概率，提升網(wǎng)絡(luò)容量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法，具體步驟 包括
步驟l、以協(xié)作通信系統(tǒng)中當(dāng)前源節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)"為列數(shù)，以協(xié)作通信系統(tǒng) 中當(dāng)前協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)m為行數(shù)構(gòu)造鄰接矩陣//,對(duì)所述鄰接矩陣7/中的 元素、，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)戶(hù)與協(xié)作節(jié)點(diǎn)《之間有信息的交互時(shí)，、=1,否則、=0; 步驟3、檢測(cè)并消除所述鄰接矩陣/7中長(zhǎng)度為4的短環(huán)； 步驟5、才艮據(jù)公式<formula>formula see original document page 6</formula>和所述鄰接矩陣// ，計(jì)算所述協(xié)作通信系統(tǒng)中各個(gè)源節(jié)點(diǎn)z'的中斷概率
尸.；
其中s為滿(mǎn)足中斷事件發(fā)生條件的所有節(jié)點(diǎn)的集合，A為所述協(xié)作通
信系統(tǒng)中協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，；^,i分別為源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)和協(xié)作節(jié)點(diǎn)至 目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道因子的指數(shù)分布參數(shù)，尸。 ,,,表示所述協(xié)作通信系統(tǒng)中 節(jié)點(diǎn)/的中斷概率，",^^為積分變量；
步驟7、依次判斷每個(gè)源節(jié)點(diǎn),'的協(xié)作節(jié)點(diǎn)!:.，即滿(mǎn)足h, ,=1的節(jié)點(diǎn)和源 節(jié)點(diǎn)/t的協(xié)作節(jié)點(diǎn)^，即滿(mǎn)足/^=1的節(jié)點(diǎn)相交換后，源節(jié)點(diǎn),'和源節(jié)點(diǎn)A的
中斷概率是否變小，是則交換源節(jié)點(diǎn)/和源節(jié)點(diǎn)A的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，得到新的鄰 接矩陣//;對(duì)所述新的鄰接矩陣//，執(zhí)行步驟3，否則結(jié)束。 在上述技術(shù)方案中，步驟3具體包括
步驟31、令矩陣<formula>formula see original document page 7</formula>其中Z/為所述鄰接矩陣；
步驟32、令矩陣<formula>formula see original document page 7</formula>
其中 為所述矩陣5的元素，且(w + ")Si,)S(m + ") , (m + ")《itS(w + ");
步驟33、依次判斷所述矩陣￡中的每個(gè)元素6,,是否有~22，是則執(zhí)行 步艱《34，否則結(jié)束；
步驟34、在矩陣^中選擇滿(mǎn)足4=4=1的元素，令G是滿(mǎn)足 ^:《+《=0}的矩陣^中所有列的集合，令《是所有端點(diǎn)包含在集合Ct,中
的元素；
步驟35、當(dāng)《不為空時(shí)，選擇任意一個(gè)矩陣J中的元素e-l,再選擇 e'，e'e《，交換e和e'的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，得到新的矩陣j; 步驟36、對(duì)新的矩陣^，執(zhí)行步驟32。
其中步驟33中對(duì)所述矩陣S的元素 依次進(jìn)行判斷具體可以為以所述 矩陣fi的列為順序依次對(duì)元素^進(jìn)行判斷。還可以為以所述矩陣B的行為順 序依次對(duì)元素進(jìn)行判斷。
本發(fā)明提供了 一種選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法，通過(guò)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)中源節(jié)點(diǎn)和 協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)構(gòu)造鄰接矩陣，用鄰接矩陣來(lái)表征系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)之間的通信
關(guān)系，通過(guò)消除鄰接矩陣中長(zhǎng)度為4的短環(huán)來(lái)提高譯碼的性能，并通過(guò)交 換源節(jié)點(diǎn)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)來(lái)達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)中斷概率，提升網(wǎng)絡(luò)容量的目的。 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼用于協(xié)作傳輸協(xié)議示意圖2a、圖2b分別為現(xiàn)有技術(shù)利他協(xié)作模式和非利他協(xié)作模式示意圖3為本發(fā)明鄰接矩陣示意圖4為本發(fā)明選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法流程圖5為本發(fā)明消除短環(huán)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖4為本發(fā)明選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法流程圖，如圖4所示，具體步驟包
括
步驟1、以協(xié)作通信系統(tǒng)中當(dāng)前源節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)"為列數(shù)，以該協(xié)作通信 系統(tǒng)中當(dāng)前協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)m為行數(shù)構(gòu)造鄰接矩陣H，對(duì)于該鄰接矩陣// 中的元素、，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)/ 與協(xié)作節(jié)點(diǎn)《之間有信息的交互時(shí)，、=1;否則
本實(shí)施例的協(xié)作通信系統(tǒng)，由源節(jié)點(diǎn)和協(xié)作節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。協(xié)作通信系統(tǒng)中 的源節(jié)點(diǎn)和協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行信息的互相交互。也可以稱(chēng)之為協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)。
如圖3所示，為本發(fā)明鄰接矩陣示意圖；基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作協(xié)議， 將協(xié)作通信系統(tǒng)分為兩個(gè)正交信道源節(jié)點(diǎn)的廣播信道和協(xié)作節(jié)點(diǎn)的發(fā)送 信道。根據(jù)這兩個(gè)正交信道，將鄰接矩陣7/分為兩部分P和丄。其中對(duì)應(yīng)源 節(jié)點(diǎn)的廣播信道的P為方陣，描述在源節(jié)點(diǎn)的廣播信道中，通信網(wǎng)絡(luò)中的各
個(gè)節(jié)點(diǎn)彼此之間的信息連通性。py = 1表示協(xié)作節(jié)點(diǎn)_/向源節(jié)點(diǎn)/發(fā)送信息； 本發(fā)明令當(dāng)/ = _/時(shí)，A=l，因?yàn)槊恳粋€(gè)節(jié)點(diǎn)都知道自身的信息。對(duì)應(yīng)協(xié)作 節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信道的丄為下三角矩陣，對(duì)于丄中的任一元素/,，當(dāng)/>7'時(shí)， ;=1，表示節(jié)點(diǎn)乂作為協(xié)作節(jié)點(diǎn)將發(fā)送信息至源節(jié)點(diǎn)/。并且本發(fā)明令"y 時(shí)，/,=0，因?yàn)閰f(xié)作節(jié)點(diǎn)y'必須在源節(jié)點(diǎn)/執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)編碼之前發(fā)送信息至源
節(jié)點(diǎn),'。鄰接矩陣的每一列稱(chēng)為一個(gè)變量節(jié)點(diǎn)，每一行稱(chēng)為一個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。 每一列含有"1"的個(gè)數(shù)，稱(chēng)為每一列的度，也稱(chēng)為變量節(jié)點(diǎn)的度。每一 行含有"1"的個(gè)數(shù)，稱(chēng)為每一行的度，也稱(chēng)為校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度。變量節(jié)點(diǎn) 對(duì)應(yīng)源節(jié)點(diǎn)，變量節(jié)點(diǎn)的度表示源節(jié)點(diǎn)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng) 協(xié)作節(jié)點(diǎn)，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度表示協(xié)作節(jié)點(diǎn)輔助的源節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
步驟3、檢測(cè)并消除鄰接矩陣i/中長(zhǎng)度為4的短環(huán)；
鄰接矩陣描述的是通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間的連接與通信情況，矩陣的元 素值表達(dá)了彼此的協(xié)作關(guān)系?；诰W(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作協(xié)議，需要在目的節(jié)點(diǎn) 對(duì)來(lái)自于協(xié)作節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，因此希望協(xié)作節(jié)點(diǎn) 能夠提供足夠的額外校驗(yàn)信息，前提條件是網(wǎng)絡(luò)為理想的無(wú)環(huán)網(wǎng)絡(luò)。由于 在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，滿(mǎn)足絕對(duì)的無(wú)環(huán)網(wǎng)絡(luò)很難，但可以去掉長(zhǎng)度為4的短 環(huán)。長(zhǎng)度為4的短環(huán)意味著一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送給另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息會(huì)通過(guò)短環(huán) 回傳回自身，這樣會(huì)引起譯碼過(guò)程無(wú)法收斂或者譯碼錯(cuò)誤的放大，將影響 譯碼時(shí)信息在tanner圖中的傳遞，從而嚴(yán)重影響i奪碼的性能，常造成網(wǎng) 絡(luò)中斷概率的上升，影響網(wǎng)絡(luò)容量。因此消除鄰接矩陣中長(zhǎng)度為4的短環(huán) 能夠降低網(wǎng)絡(luò)中斷概率，提升網(wǎng)絡(luò)容量。
步驟5、根據(jù)公式
<formula>formula see original document page 9</formula> (1)
和當(dāng)前的鄰接矩陣H ,計(jì)算協(xié)作通信系統(tǒng)中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)f的中斷概率Pout,i;
中斷概率為當(dāng)通信鏈路無(wú)法支持協(xié)作通信系統(tǒng)的瞬時(shí)傳輸速率i 時(shí)， 通信中斷的概率，記為Pj/〈i ]，其中《為中斷概率符號(hào)，/為通信信道的
信道容量，i 為協(xié)作通信系統(tǒng)的傳輸速率。發(fā)生通信中斷的事件，為中斷 事件。基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作協(xié)議，每個(gè)信號(hào)的傳輸要占用兩個(gè)正交信道， 即源節(jié)點(diǎn)的廣播信道和協(xié)作節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信道，每個(gè)源節(jié)點(diǎn)的平均互信息量
4為:
<formula>formula see original document page 10</formula>
下標(biāo)"c表示網(wǎng)絡(luò)編碼network coding, 4.即指實(shí)施網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作協(xié)議 的互信息量，|"』2為源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間的物理信道的指數(shù)分布，",可 以用0-均值，方差-《的圓對(duì)稱(chēng)復(fù)高斯隨機(jī)變量來(lái)模擬，其中|^|2為指數(shù)分
布，參數(shù)為l; 2。根據(jù)中斷事件的定義，中斷概率可以用如下公式表示<formula>formula see original document page 10</formula>
(3)
其中，下標(biāo)out代表中斷(outage);
對(duì)于任意一個(gè)在參考通信圓周內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)/ ，其中斷概率i5《,可以表 示為
其中下標(biāo)W， W， ^分別代表源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)、協(xié)作節(jié)點(diǎn)與目的節(jié) 點(diǎn)以及源節(jié)點(diǎn)與協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間的物理信道。S是滿(mǎn)足中斷事件發(fā)生條件的
所有節(jié)點(diǎn)的集合， 為協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，；^,/^分別為源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn) 和協(xié)作節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道因子的指數(shù)分布參數(shù)，"w，^為積分變
量，為計(jì)算的輔助參數(shù)，無(wú)實(shí)際的物理意義。
步驟7、對(duì)于協(xié)作通信系統(tǒng)中的每個(gè)源節(jié)點(diǎn)，依次判斷源節(jié)點(diǎn)/的協(xié)作 節(jié)點(diǎn)。即滿(mǎn)足、,，i的節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)/fc的協(xié)作節(jié)點(diǎn)&,即滿(mǎn)足、,i的節(jié)點(diǎn)
相交換后，源節(jié)點(diǎn)/和源節(jié)點(diǎn)ifc的中斷概率是否變小，是則交換源節(jié)點(diǎn)/和 源節(jié)點(diǎn)A的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，即令氣，=0， /^=0， \,=1， 、A=1,得到新的鄰接
矩陣//,并對(duì)新的鄰接矩陣//，執(zhí)行步驟3;否則結(jié)束；
通過(guò)本步驟的計(jì)算，對(duì)源節(jié)點(diǎn)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換，能夠降低中斷概 率，提升網(wǎng)絡(luò)容量。
在本實(shí)施例中，等效基帶離散時(shí)間模型為^-",;c,+z,。其中 代表協(xié)
作通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)y到節(jié)點(diǎn)/的信道因子，包含路徑損耗分量，陰影遮蔽 分量和瑞利衰落分量。 =^^^A,，其中K是參考距離的路徑損耗；^為
節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)7之間的距離；"是路徑損耗指數(shù)，a的取值范圍為2 5; ~是 對(duì)數(shù)正態(tài)陰影遮蔽的因子，它的對(duì)數(shù)形式的均值和方差分別為0和cr、； ~ 是瑞利分布衰落因子。 可以用0-均值，方差-c^的圓對(duì)稱(chēng)復(fù)高斯隨機(jī)變
量來(lái)模擬，其中l(wèi)",f為指數(shù)分布，參數(shù)為\,=~2; ^代表加性高斯噪聲以 及系統(tǒng)其他噪聲，利用復(fù)高斯變量，方差為CT〗來(lái)模擬。協(xié)作通信系統(tǒng)的 另外兩個(gè)參數(shù)定義如下無(wú)衰落的系統(tǒng)信噪比S7W 和頻謙利用率;7。其中
雇=
,,77 =仝6"http:///2,『是連續(xù)時(shí)間信道帶寬，r是每秒傳輸比特，尸
2(Tn 『
是傳輸功率，設(shè)所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的傳輸功率相等。
圖5為本發(fā)明消除短環(huán)的流程圖，如圖5所示，本實(shí)施例步驟3檢測(cè) 并消除鄰接矩陣Z/中長(zhǎng)度為4的短環(huán)具體包括
步驟31<formula>formula see original document page 11</formula>(5)
，其中/f為鄰接矩陣； 步驟32、令矩陣
<formula>formula see original document page 11</formula>
, 其中^為矩陣B的元素，且(附+ ")Si,)S(m + ") , 0 + ")^/b SO + "); 步驟33、對(duì)矩陣5中的每個(gè)元素6,,依次判斷是否~22，是則執(zhí)行步 驟34，否則結(jié)束；
本實(shí)施例中，可以矩陣5的行為順序依次對(duì)元素^進(jìn)行才企測(cè)，判斷，也 可以矩陣B的列為順序依次對(duì)元素進(jìn)行檢測(cè)并判斷。
本實(shí)施例中當(dāng)~22時(shí)，表示矩陣Z/中存在長(zhǎng)度為4的短環(huán)。在矩陣中 若兩個(gè)不同的變量節(jié)點(diǎn)擁有至少兩個(gè)相同的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度為4
D 二
的短環(huán)。比如矩陣
0 1110 10 0 1
1 1 0 0 0 0 1 1 0
' 、 h
中，變量節(jié)點(diǎn)、，
和V/)與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)Vi和"都有信息互通，即變量節(jié)點(diǎn)、,和、都擁有校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)v,
和，"25 =《7 =《5 =《7 =1,則"25 、《7 、 "45禾口《7纟且成一個(gè)長(zhǎng)度為4的4豆環(huán)。 當(dāng)然，如果不同的變量節(jié)點(diǎn)擁有多于兩個(gè)相同的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，則長(zhǎng)度為4的 短環(huán)也可以解釋為， 一個(gè)變量節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)變量節(jié)點(diǎn)的路徑大于等于兩 條。而根據(jù)對(duì)矩陣S的定義和計(jì)算可知，當(dāng)矩陣中存在長(zhǎng)度為4的短環(huán)時(shí)， ^2。
步驟34、在矩陣^中選擇滿(mǎn)足4=4;=1 (7) 的元素，令(^是滿(mǎn)足{;^《+《=0} (8)
的矩陣^中所有列的集合，令《是所有端點(diǎn)包含在集合c;中的元素； 步驟35、當(dāng)A不為空時(shí)，選擇任意一個(gè)矩陣^中的元素pl，再選擇 e',e'e《，交換e和e'的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，得到新的矩陣^;
步驟36、對(duì)于得到的新的矩陣」，執(zhí)行步驟32。
本發(fā)明既可以應(yīng)用于利他協(xié)作模式中也可以應(yīng)用在非利他協(xié)作模式中。
本發(fā)明能夠有效消除長(zhǎng)度為4的短環(huán)，降低網(wǎng)絡(luò)中斷概率，提升網(wǎng)絡(luò)容量。
最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn) 行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換， 而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法，其特征在于，具體步驟包括步驟1、以協(xié)作通信系統(tǒng)中當(dāng)前源節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)n為列數(shù)，以協(xié)作通信系統(tǒng)中當(dāng)前協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)m為行數(shù)構(gòu)造鄰接矩陣H，對(duì)所述鄰接矩陣H中的元素hpq，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)p與協(xié)作節(jié)點(diǎn)q之間有信息的交互時(shí)，hpq＝1，否則hpq＝0；步驟3、檢測(cè)并消除所述鄰接矩陣H中長(zhǎng)度為4的短環(huán)；步驟5、根據(jù)公式和所述鄰接矩陣H，計(jì)算所述協(xié)作通信系統(tǒng)中各個(gè)源節(jié)點(diǎn)i的中斷概率Pout，i；其中S為滿(mǎn)足中斷事件發(fā)生條件的所有節(jié)點(diǎn)的集合，nc為所述協(xié)作通信系統(tǒng)中協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，λi，d，λc，d分別為源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)和協(xié)作節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道因子的指數(shù)分布參數(shù)，Pout，i表示所述協(xié)作通信系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i的中斷概率，ui，d，uc，d為積分變量；步驟7、依次判斷每個(gè)源節(jié)點(diǎn)i的協(xié)作節(jié)點(diǎn)ic，即滿(mǎn)足的節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)k的協(xié)作節(jié)點(diǎn)kc，即滿(mǎn)足的節(jié)點(diǎn)相交換后，源節(jié)點(diǎn)i和源節(jié)點(diǎn)k的中斷概率是否變小，是則交換源節(jié)點(diǎn)i和源節(jié)點(diǎn)k的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，得到新的鄰接矩陣H；對(duì)所述新的鄰接矩陣H，執(zhí)行步驟3，否則結(jié)束。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法，其特征在于，所述步驟 3具體為步驟31、令矩陣」-f人")，其中/z為所述鄰接矩陣；步驟32、令矩陣5 = ^-P^' 0 、<formula>formula see original document page 2</formula>、 t 其中6〃為所述矩陣S的元素，且(w + ")S,'，ys(w + "), (w + ")SytS(w + ");步驟33、依次判斷所述矩陣S中的每個(gè)元素 是否有6^2，是則執(zhí)行步驟34，否則結(jié)束；步驟34、在所述矩陣j中選才奪滿(mǎn)足4:A-i的元素，令c;是滿(mǎn)足<formula>formula see original document page 3</formula>的所述矩陣中所有列的集合，令&是所有端點(diǎn)包含在集合 C。中的元素；步驟35、當(dāng)&不為空時(shí)，選擇任意一個(gè)所述矩陣j中的元素fl,再 選擇e',e'eA,交換e和e'的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，得到新的矩陣〃 步驟36、對(duì)所述新的矩陣^，執(zhí)行步驟32。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法，其特征在于，所述步驟 33中對(duì)所述矩陣s的元素《依次進(jìn)行判斷具體為以所述矩陣S的行為順序依次對(duì)元素~進(jìn)行判斷。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法，其特征在于，所述步驟 33中對(duì)所述矩陣S的元素^依次進(jìn)行判斷具體為以所述矩陣S的列為順序依次對(duì)元素6,,進(jìn)行判斷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種選取協(xié)作節(jié)點(diǎn)的方法，該方法包括以協(xié)作通信系統(tǒng)中當(dāng)前源節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)n為列數(shù)，以協(xié)作通信系統(tǒng)中當(dāng)前協(xié)作節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)m為行數(shù)構(gòu)造當(dāng)前所述協(xié)作通信系統(tǒng)的鄰接矩陣H；檢測(cè)并消除所述鄰接矩陣H中長(zhǎng)度為4的短環(huán)；計(jì)算所述協(xié)作通信系統(tǒng)中各個(gè)源節(jié)點(diǎn)i的中斷概率P_out，i；對(duì)于每個(gè)源節(jié)點(diǎn)，依次判斷源節(jié)點(diǎn)i的協(xié)作節(jié)點(diǎn)i_c和源節(jié)點(diǎn)k的協(xié)作節(jié)點(diǎn)k_c交換后，源節(jié)點(diǎn)i和源節(jié)點(diǎn)k的中斷概率是否變小，是則交換源節(jié)點(diǎn)i和源節(jié)點(diǎn)k的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)的中斷概率，提升網(wǎng)絡(luò)容量，提升終端節(jié)點(diǎn)的譯碼性能。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101388849SQ20081022530
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者軍 張, 冰 杜 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)