本發(fā)明涉及一種基于數(shù)據(jù)緩存的中繼網(wǎng)絡(luò)下的協(xié)作方法。
背景技術(shù)：
：通信終端的增加導(dǎo)致了小區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)請(qǐng)求量的劇增，對(duì)通信系統(tǒng)的傳輸性能以及小區(qū)的覆蓋面積提出更高的要求。針對(duì)這一問題，將小區(qū)的某些節(jié)點(diǎn)內(nèi)設(shè)置為協(xié)作中繼的策略被廣泛使用。二級(jí)用戶(下稱SU)作為中繼節(jié)點(diǎn)，協(xié)助對(duì)一級(jí)用戶(下稱PU，primaryuser)傳輸范圍外目的地的通信，從而擴(kuò)大一級(jí)站點(diǎn)的覆蓋范圍，提升通信質(zhì)量；同時(shí)SU與PU共享頻譜等無線資源完成二級(jí)通信，提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信能力。在含協(xié)作中繼的網(wǎng)絡(luò)中，通常會(huì)在各傳輸節(jié)點(diǎn)加入數(shù)據(jù)緩存。當(dāng)傳輸發(fā)生中斷時(shí)，數(shù)據(jù)可以停留在緩存中等待下一個(gè)時(shí)隙的發(fā)送，從而減少了重傳，提高了系統(tǒng)時(shí)延性能。在小區(qū)中布置中繼的關(guān)鍵是提出恰當(dāng)?shù)暮献鲄f(xié)議。協(xié)議一方面要充分利用中繼的特性，使網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能得到最大的發(fā)揮；一方面要同時(shí)滿足一二級(jí)用戶服務(wù)質(zhì)量的要求，并確保其傳輸?shù)墓叫浴，F(xiàn)有技術(shù)一的技術(shù)方案：有學(xué)者針對(duì)多用戶協(xié)作傳輸場(chǎng)景提出了一種中繼策略。但其主要分析了兩個(gè)用戶的時(shí)延和吞吐量等性能。其中兩個(gè)用戶采取如下的協(xié)作方案：1.PU總是比SU有更高的優(yōu)先級(jí)接入信道。當(dāng)PU有數(shù)據(jù)待發(fā)送時(shí)，它將一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送給SU和目的地。如果目的地能解碼這一數(shù)據(jù)包，它將從PU離開進(jìn)入目的地。如果SU能解碼而目的地不能，它將進(jìn)入SU由SU負(fù)責(zé)發(fā)送。否則這一數(shù)據(jù)包停留在PU中。2.當(dāng)PU沒有數(shù)據(jù)待發(fā)送，SU接入信道。它將首先嘗試從Q21即PU的中繼隊(duì)列中選擇一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送，如果Q21空，將從Q22即SU自己的數(shù)據(jù)包中選擇一個(gè)發(fā)送。在以上協(xié)作方案的基礎(chǔ)上可以加入以下參數(shù)，pa表示SU有權(quán)力拒絕提供中繼服務(wù)，當(dāng)PU發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，SU只有pa的概率會(huì)將其緩存在Q21中；α表示SU可以決定當(dāng)其傳輸時(shí)從Q21還是Q22提取數(shù)據(jù)，即優(yōu)先級(jí)參數(shù)，每次傳輸之前SU生成01之間的隨機(jī)數(shù)，如果小于α即從發(fā)送PU的數(shù)據(jù)，否則發(fā)送自己接收的。并設(shè)計(jì)了通過優(yōu)化pa和α使得PU端到端時(shí)延最小的算法?，F(xiàn)有技術(shù)一的缺點(diǎn)：技術(shù)一研究了兩個(gè)用戶之間的協(xié)作模型。但其中的兩個(gè)用戶有絕對(duì)的優(yōu)先級(jí)，即SU優(yōu)先發(fā)送來自PU的數(shù)據(jù)包，沒有時(shí)才會(huì)考慮SU自己的數(shù)據(jù)。同時(shí)協(xié)議中一個(gè)時(shí)隙內(nèi)沒有分片的概念，這意味著PU和SU不是公平傳輸，只有PU不發(fā)送數(shù)據(jù)的間隙SU才有權(quán)限接入信道。在加入α和pa后用戶間公平性的問題得到一定保證，但引入了系統(tǒng)不能連續(xù)傳輸?shù)膯栴}——當(dāng)SU選擇發(fā)送某一隊(duì)列中的數(shù)據(jù)時(shí)，如果這一隊(duì)列沒有數(shù)據(jù)而另一隊(duì)列有，這個(gè)時(shí)隙SU就會(huì)空閑。這意味著系統(tǒng)的傳輸潛力沒有完全發(fā)揮?，F(xiàn)有協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中的傳輸策略在PU和SU之間設(shè)置絕對(duì)優(yōu)先級(jí)關(guān)系，產(chǎn)生了用戶間公平性不佳和無法滿足不同服務(wù)質(zhì)量要求的問題。而設(shè)置了非絕對(duì)優(yōu)先級(jí)后往往導(dǎo)致系統(tǒng)不能連續(xù)傳輸，影響了系統(tǒng)的傳輸性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)緩存的中繼網(wǎng)絡(luò)下的協(xié)作方法，能夠保證連續(xù)傳輸?shù)姆墙^對(duì)優(yōu)先級(jí)協(xié)作中繼策略。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)緩存的中繼網(wǎng)絡(luò)下的協(xié)作方法，包括：將一個(gè)時(shí)隙劃分為兩個(gè)片，第一個(gè)片用于二級(jí)用戶SU發(fā)送數(shù)據(jù)，第二個(gè)片用于一級(jí)用戶PU，其中，一級(jí)用戶PU、二級(jí)用戶SU以及他們分別對(duì)應(yīng)的目的地節(jié)點(diǎn)PD和SD分別構(gòu)成協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)節(jié)點(diǎn)，PU借助SU的中繼轉(zhuǎn)發(fā)才能將數(shù)據(jù)包發(fā)送給PD，同時(shí)SU也有自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送給SD，Q1表示儲(chǔ)存一級(jí)用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的隊(duì)列，Q3表示儲(chǔ)存二級(jí)用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的隊(duì)列，SU處的中繼隊(duì)列用Q2表示，假定所有隊(duì)列都有無限的容量、每個(gè)數(shù)據(jù)包的大小為B，并且中繼系統(tǒng)是分時(shí)隙傳輸?shù)模總€(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度固定為T秒；在第一個(gè)片中，如果Q2和Q3同時(shí)非空，二級(jí)用戶根據(jù)一個(gè)優(yōu)先級(jí)參數(shù)α進(jìn)行選擇發(fā)送自己接收的數(shù)據(jù)包或者中繼一級(jí)用戶的數(shù)據(jù)包，二級(jí)用戶有α的概率發(fā)送Q2的數(shù)據(jù)包，有1-α的概率發(fā)送Q3的數(shù)據(jù)包，如果兩個(gè)隊(duì)列中，一個(gè)隊(duì)列有數(shù)據(jù)包，另一個(gè)隊(duì)列為空，則不考慮優(yōu)先級(jí)參數(shù)α，二級(jí)用戶一律發(fā)送有數(shù)據(jù)包的那個(gè)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步的，在上述方法中，二級(jí)用戶一律發(fā)送有數(shù)據(jù)包的那個(gè)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)之后，還包括：如果對(duì)應(yīng)的目的地節(jié)點(diǎn)SD或者PD成功的解碼出數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，目的地節(jié)點(diǎn)SD或者PD會(huì)廣播一個(gè)應(yīng)答消息來告知二級(jí)用戶，二級(jí)用戶收到這個(gè)消息后就會(huì)將剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)包從隊(duì)列中刪除，否則這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)留在相應(yīng)的隊(duì)列中等待下一次的傳輸機(jī)會(huì)。進(jìn)一步的，在上述方法中，二級(jí)用戶收到這個(gè)消息后就會(huì)將剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)包從隊(duì)列中刪除，否則這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)留在相應(yīng)的隊(duì)列中等待下一次的傳輸機(jī)會(huì)之后，還包括：在第二個(gè)片中，數(shù)據(jù)包到達(dá)一級(jí)用戶PU、二級(jí)用戶SU。進(jìn)一步的，在上述方法中，第二個(gè)片中，數(shù)據(jù)包到達(dá)一級(jí)用戶PU、二級(jí)用戶SU之后，還包括：如果Q1非空，一級(jí)用戶會(huì)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，如果二級(jí)用戶成功解碼這個(gè)數(shù)據(jù)包，二級(jí)用戶會(huì)廣播一個(gè)應(yīng)答消息，一級(jí)用戶收到這個(gè)應(yīng)答消息后就會(huì)將數(shù)據(jù)包從隊(duì)列中刪除，否則它會(huì)留在相應(yīng)的隊(duì)列中等待下一次的傳輸機(jī)會(huì)。進(jìn)一步的，在上述方法中，二級(jí)用戶根據(jù)一個(gè)優(yōu)先級(jí)參數(shù)α進(jìn)行選擇發(fā)送自己接收的數(shù)據(jù)包或者中繼一級(jí)用戶的數(shù)據(jù)包之前，包括：得到這個(gè)MILP的最優(yōu)解，進(jìn)而得到最優(yōu)的優(yōu)先級(jí)參數(shù)α。進(jìn)一步的，在上述方法中，第一步，首先假設(shè)一個(gè)與原問題相關(guān)的線性規(guī)劃問題LP(x)：(LP(x))max{hT|y∈P(x)}其中以及它的對(duì)偶問題LD(x)：(LD(x))min{ωT(b-Ax)|ω∈Q}其中這兩個(gè)問題都是線性單一變量的線性規(guī)劃，用MATLAB是解決；對(duì)于MILP問題，首先選取初始集合和初始集合其中其中是對(duì)偶優(yōu)化問題LD(x)的可行域，而K和J分別是Q的極點(diǎn)集和極方向集，可行域的松弛Benders表示由以下公式給出：SR1={(x,η)|η≤cTx+(ωi)T(b-Ax),i∈K(rj)T(b-Ax)≥0,j∈Jx∈X⊆Z+n,η∈R}---(62)]]>設(shè)計(jì)數(shù)器t＝1，以及M為遠(yuǎn)大于1的數(shù)；第二步，求解子問題如果無解，原問題也無解，算法停止。如果的優(yōu)化目標(biāo)沒有上界，則可以找到(xt,ηt)的一個(gè)可行解滿足條件ηt＞M。如果問題的優(yōu)化目標(biāo)有上界，則可以求得其最優(yōu)解為(xt,ηt)；第三步，將上述求得的可行解(xt,ηt)帶入問題LP(xt)，下面可以分成四種情況：如果LP(xt)的優(yōu)化目標(biāo)沒有上限，原問題也沒有上限，算法停止；如果LP(xt)問題的可行域是空集，可以從J中選擇一個(gè)極方向rt，使其滿足條件rT(b-Ax)＜0，然后進(jìn)行一下迭代：Jt+1＝Jt∪{t}以及否則如果可行域不是空集，則可以求得LP(xt)的最優(yōu)解，記為yt，以及其對(duì)偶問題LP(xt)的最優(yōu)解，記為ωt；如果以上兩個(gè)問題的最優(yōu)解可以滿足cTxt+hTyt≥ηt，則至此求得了原MILP的最優(yōu)解為(xt,ηt)，算法停止；如果上述兩個(gè)問題的最優(yōu)解不能滿足cTxt+hTyt≥ηt，我們進(jìn)行一下迭代：Kt+1＝Kt∪{t}以及第四步，令計(jì)數(shù)器加一即t＝t+1，并跳轉(zhuǎn)至第二步與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對(duì)提出了可以保證連續(xù)傳輸?shù)姆墙^對(duì)優(yōu)先級(jí)協(xié)作中繼策略，并提出了配置最優(yōu)優(yōu)先級(jí)策略的方法。本發(fā)明主要通過引入?yún)f(xié)作中繼SU，擴(kuò)大了PU的覆蓋范圍，提升了整個(gè)系統(tǒng)的通信能力。設(shè)計(jì)了滿足一定服務(wù)質(zhì)量要求(SU和PU的端到端時(shí)延)的優(yōu)先級(jí)策略，解決了其他傳輸策略中用戶間公平性不佳或系統(tǒng)連續(xù)傳輸難以保證等問題，在取得PU吞吐量較大提升的同時(shí)，兼顧了PU和SU的服務(wù)質(zhì)量要求。同時(shí)賦予了系統(tǒng)可依據(jù)PU和SU服務(wù)質(zhì)量需求變化動(dòng)態(tài)調(diào)整分配傳輸能力的性質(zhì)。附圖說明圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的協(xié)作中繼系統(tǒng)的解析模型；圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的不同SU工作點(diǎn)固定成功傳輸概率0.55下α的最優(yōu)取值圖；圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的固定SU工作點(diǎn)為0.2不同成功傳輸概率下α的最優(yōu)取值圖；圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的得到最佳的α取值圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)緩存的中繼網(wǎng)絡(luò)下的協(xié)作方法，包括：步驟S1，將一個(gè)時(shí)隙劃分為兩個(gè)片，第一個(gè)片用于二級(jí)用戶SU發(fā)送數(shù)據(jù)，第二個(gè)片用于一級(jí)用戶PU，其中，一級(jí)用戶PU、二級(jí)用戶SU以及他們分別對(duì)應(yīng)的目的地節(jié)點(diǎn)PD和SD分別構(gòu)成協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)節(jié)點(diǎn)，PU借助SU的中繼轉(zhuǎn)發(fā)才能將數(shù)據(jù)包發(fā)送給PD，同時(shí)SU也有自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送給SD，Q1表示儲(chǔ)存一級(jí)用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的隊(duì)列，Q3表示儲(chǔ)存二級(jí)用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的隊(duì)列，SU處的中繼隊(duì)列用Q2表示，假定所有隊(duì)列都有無限的容量、每個(gè)數(shù)據(jù)包的大小為B(bits)，并且中繼系統(tǒng)是分時(shí)隙傳輸?shù)?，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度固定為T秒；具體的，如圖1所示的是協(xié)作中繼系統(tǒng)的解析模型，這個(gè)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)由四個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成：一級(jí)用戶(用PU表示)、二級(jí)用戶(SU)以及他們分別對(duì)應(yīng)的目的地節(jié)點(diǎn)PD和SD，PU沒有到對(duì)應(yīng)目的地的直傳，因此它需要借助SU的中繼轉(zhuǎn)發(fā)才能將數(shù)據(jù)包發(fā)送給PD，同時(shí)SU也有自己產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送給SD，Q1表示儲(chǔ)存一級(jí)用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的隊(duì)列，Q3表示儲(chǔ)存二級(jí)用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的隊(duì)列，SU處的中繼隊(duì)列用Q2表示。假定所有隊(duì)列都有無限的容量、每個(gè)數(shù)據(jù)包的大小為B(bits)，并且中繼系統(tǒng)是分時(shí)隙傳輸?shù)模總€(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度固定為T秒；步驟S2，在第一個(gè)片中，如果Q2和Q3同時(shí)非空，二級(jí)用戶根據(jù)一個(gè)優(yōu)先級(jí)參數(shù)α進(jìn)行選擇發(fā)送自己接收的數(shù)據(jù)包或者中繼一級(jí)用戶的數(shù)據(jù)包，二級(jí)用戶有α的概率發(fā)送Q2的數(shù)據(jù)包，有1-α的概率發(fā)送Q3的數(shù)據(jù)包，如果兩個(gè)隊(duì)列中，一個(gè)隊(duì)列有數(shù)據(jù)包，另一個(gè)隊(duì)列為空，則不考慮優(yōu)先級(jí)參數(shù)α，二級(jí)用戶一律發(fā)送有數(shù)據(jù)包的那個(gè)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，步驟S1，二級(jí)用戶一律發(fā)送有數(shù)據(jù)包的那個(gè)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)之后，還包括：如果對(duì)應(yīng)的目的地節(jié)點(diǎn)SD或者PD成功的解碼出數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，目的地節(jié)點(diǎn)SD或者PD會(huì)廣播一個(gè)應(yīng)答消息來告知二級(jí)用戶，二級(jí)用戶收到這個(gè)消息后就會(huì)將剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)包從隊(duì)列中刪除，否則這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)留在相應(yīng)的隊(duì)列中等待下一次的傳輸機(jī)會(huì)。優(yōu)選的，二級(jí)用戶收到這個(gè)消息后就會(huì)將剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)包從隊(duì)列中刪除，否則這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)留在相應(yīng)的隊(duì)列中等待下一次的傳輸機(jī)會(huì)之后，還包括：在第二個(gè)片中，數(shù)據(jù)包到達(dá)一級(jí)用戶PU、二級(jí)用戶SU。優(yōu)選的，在第二個(gè)片中，數(shù)據(jù)包到達(dá)一級(jí)用戶PU、二級(jí)用戶SU之后，還包括：如果Q1非空，一級(jí)用戶會(huì)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，如果二級(jí)用戶成功解碼這個(gè)數(shù)據(jù)包，二級(jí)用戶會(huì)廣播一個(gè)應(yīng)答消息，一級(jí)用戶收到這個(gè)應(yīng)答消息后就會(huì)將數(shù)據(jù)包從隊(duì)列中刪除，否則它會(huì)留在相應(yīng)的隊(duì)列中等待下一次的傳輸機(jī)會(huì)。優(yōu)選的，二級(jí)用戶根據(jù)一個(gè)優(yōu)先級(jí)參數(shù)α進(jìn)行選擇發(fā)送自己接收的數(shù)據(jù)包或者中繼一級(jí)用戶的數(shù)據(jù)包之前，包括：得到這個(gè)MILP的最優(yōu)解，進(jìn)而得到最優(yōu)的優(yōu)先級(jí)參數(shù)α。優(yōu)選的，得到這個(gè)MILP的最優(yōu)解，進(jìn)而得到最優(yōu)的優(yōu)先級(jí)參數(shù)α，包括：第一步，首先假設(shè)一個(gè)與原問題相關(guān)的線性規(guī)劃問題LP(x)：(LP(x))max{hT|y∈P(x)}其中以及它的對(duì)偶問題LD(x)：(LD(x))min{ωT(b-Ax)|ω∈Q}其中這兩個(gè)問題都是線性單一變量的線性規(guī)劃，用MATLAB是解決；對(duì)于MILP問題，首先選取初始集合和初始集合其中其中是對(duì)偶優(yōu)化問題LD(x)的可行域，而K和J分別是Q的極點(diǎn)集和極方向集，可行域的松弛Benders表示由以下公式給出：SR1={(x,η)|η≤cTx+(ωi)T(b-Ax),i∈K(rj)T(b-Ax)≥0,j∈Jx∈X⊆Z+n,η∈R}---(62)]]>設(shè)計(jì)數(shù)器t＝1，以及M為遠(yuǎn)大于1的數(shù)；第二步，求解子問題如果無解，原問題也無解，算法停止。如果的優(yōu)化目標(biāo)沒有上界，則可以找到(xt,ηt)的一個(gè)可行解滿足條件ηt＞M。如果問題的優(yōu)化目標(biāo)有上界，則可以求得其最優(yōu)解為(xt,ηt)；第三步，將上述求得的可行解(xt,ηt)帶入問題LP(xt)，下面可以分成四種情況：如果LP(xt)的優(yōu)化目標(biāo)沒有上限，原問題也沒有上限，算法停止；如果LP(xt)問題的可行域是空集，可以從J中選擇一個(gè)極方向rt，使其滿足條件rT(b-Ax)＜0，然后進(jìn)行一下迭代：Jt+1＝Jt∪{t}以及否則如果可行域不是空集，則可以求得LP(xt)的最優(yōu)解，記為yt，以及其對(duì)偶問題LP(xt)的最優(yōu)解，記為ωt；如果以上兩個(gè)問題的最優(yōu)解可以滿足cTxt+hTyt≥ηt，則至此求得了原MILP的最優(yōu)解為(xt,ηt)，算法停止；如果上述兩個(gè)問題的最優(yōu)解不能滿足cTxt+hTyt≥ηt，我們進(jìn)行一下迭代：Kt+1＝Kt∪{t}以及第四步，令計(jì)數(shù)器加一即t＝t+1，并跳轉(zhuǎn)至第二步。詳細(xì)的，本發(fā)明中，我們將一個(gè)時(shí)隙劃分為兩個(gè)片，第一個(gè)用于二級(jí)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，第二個(gè)用于一級(jí)用戶。下面我們對(duì)一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的傳輸協(xié)議進(jìn)行更加詳細(xì)的說明：(1)在第一個(gè)片中，如果Q2和Q3同時(shí)非空，二級(jí)用戶會(huì)根據(jù)一個(gè)優(yōu)先級(jí)參數(shù)進(jìn)行選擇發(fā)送自己接收的數(shù)據(jù)包或者中繼一級(jí)用戶的數(shù)據(jù)包。它有α的概率發(fā)送Q2的數(shù)據(jù)包，有1-α的概率發(fā)送Q3的數(shù)據(jù)包。如果兩個(gè)隊(duì)列中，一個(gè)隊(duì)列有數(shù)據(jù)包，另一個(gè)隊(duì)列為空，則不考慮優(yōu)先級(jí)參數(shù)，二級(jí)用戶SU一律發(fā)送有非空的那個(gè)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。(2)如果對(duì)應(yīng)的目的地節(jié)點(diǎn)SD或者PD成功的解碼出數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，目的地節(jié)點(diǎn)SD或者PD會(huì)廣播一個(gè)應(yīng)答消息來告知二級(jí)用戶，二級(jí)用戶收到這個(gè)消息后就會(huì)將剛才發(fā)送的數(shù)據(jù)包從隊(duì)列中刪除，否則這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)留在相應(yīng)的隊(duì)列中等待下一次的傳輸機(jī)會(huì)。(3)在第二個(gè)片中，數(shù)據(jù)包到達(dá)一二級(jí)用戶。(4)接下來如果Q1非空，一級(jí)用戶會(huì)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包。如果二級(jí)用戶能成功解碼這個(gè)數(shù)據(jù)包，它會(huì)廣播一個(gè)應(yīng)答消息。一級(jí)用戶收到這個(gè)應(yīng)答消息后就會(huì)將數(shù)據(jù)包從隊(duì)列中刪除，否則它會(huì)留在相應(yīng)的隊(duì)列中等待下一次的傳輸機(jī)會(huì)。另外，具體對(duì)于α的選取要依照設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目標(biāo)而定，應(yīng)選取優(yōu)化目標(biāo)是保持SU工作點(diǎn)固定，滿足PU和SU的服務(wù)質(zhì)量要求，使PU吞吐量最大。從直觀上看，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)希望提高吞吐量的時(shí)候就會(huì)直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的平均時(shí)延增加。在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，每個(gè)用戶的吞吐量可以很好的用數(shù)據(jù)包的到達(dá)速率來表示。然后使用隊(duì)列的平均長(zhǎng)度代替端到端時(shí)延作為系統(tǒng)時(shí)延的指標(biāo)，隊(duì)長(zhǎng)越長(zhǎng)表示系統(tǒng)擁塞越嚴(yán)重，相應(yīng)的時(shí)延就會(huì)增加，在固定二級(jí)用戶到達(dá)率λ3時(shí)，提高一級(jí)用戶吞吐量導(dǎo)致λ1提高，進(jìn)而直接導(dǎo)致更多的數(shù)據(jù)包涌入Q1和Q2隊(duì)列，Q1和Q2的平均隊(duì)長(zhǎng)提高。然后因此Q2為空的概率就會(huì)變小，就會(huì)有更多的Q2和Q3以α參數(shù)競(jìng)爭(zhēng)傳輸信道的機(jī)會(huì)?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)α對(duì)兩個(gè)用戶的傳輸進(jìn)行平衡，從而在確保沒有隊(duì)列超出對(duì)應(yīng)的最大平均隊(duì)長(zhǎng)門限的情況下，系統(tǒng)達(dá)到最大一級(jí)用戶吞吐量。根據(jù)這一思路可以得到如下的優(yōu)化問題：其中L1,L2,L3分別表示隊(duì)列Q1,Q2,Q3的長(zhǎng)度，Ex表示數(shù)學(xué)期望，分別表示隊(duì)列長(zhǎng)度的門限值。通過下式中的方法我們可以將其轉(zhuǎn)化為有一般形式的標(biāo)準(zhǔn)混合線性整數(shù)規(guī)劃問題(下稱MILP)，其中Z表示整數(shù)，M在實(shí)際運(yùn)算中可取106：混合線性整數(shù)規(guī)劃(MILP)可以看成線性規(guī)劃的一般形式，區(qū)別在于部分優(yōu)化變量取值必須在整數(shù)范圍內(nèi)。下式給出了混合線性整數(shù)規(guī)劃(MILP，mixedintegerlinearprogramming)的一般形式：max{cTx+hTy|Ax+Gy≤b,x∈Z+n,y∈R+p}]]>其中A∈Rm×n,G∈Rm×p,c∈Rn,h∈Rp,b∈Rm,Z+和R+分別表示非負(fù)整數(shù)集和非負(fù)實(shí)數(shù)集。接下來可以使用MATLAB等軟件，通過以下算法得到這個(gè)MILP的最優(yōu)解，進(jìn)而得到最優(yōu)的優(yōu)先級(jí)參數(shù)α:第一步：初始化首先假設(shè)一個(gè)與原問題相關(guān)的線性規(guī)劃問題LP(x)：(LP(x))max{hT|y∈P(x)}其中以及它的對(duì)偶問題LD(x)：(LD(x))min{ωT(b-Ax)|ω∈Q}其中這兩個(gè)問題都是線性單一變量的線性規(guī)劃，用MATLAB是很容易解決的。對(duì)于MILP問題，首先選取初始集合和初始集合其中其中是對(duì)偶優(yōu)化問題LD(x)的可行域，而K和J分別是Q的極點(diǎn)集和極方向集。可行域的松弛Benders表示由以下公式給出：SR1={(x,η)|η≤cTx+(ωi)T(b-Ax),i∈K(rj)T(b-Ax)≥0,j∈Jx∈X⊆Z+n,η∈R}---(62)]]>設(shè)計(jì)數(shù)器t＝1，以及M為遠(yuǎn)大于1的數(shù)。第二步：松弛求解子問題這個(gè)問題是相對(duì)比較容易的，因?yàn)槠渲兄簧婕暗揭粋€(gè)連續(xù)的變量η。如果無解，原問題也無解，算法停止。如果的優(yōu)化目標(biāo)沒有上界，則可以找到(xt,ηt)的一個(gè)可行解滿足條件ηt＞M。如果問題的優(yōu)化目標(biāo)有上界，則可以求得其最優(yōu)解為(xt,ηt)。第三步：添加限制條件將上述求得的可行解(xt,ηt)帶入問題LP(xt)，下面可以分成四種情況。如果LP(xt)的優(yōu)化目標(biāo)沒有上限，原問題也沒有上限，算法停止。如果LP(xt)問題的可行域是空集，我們可以從J中選擇一個(gè)極方向rt，使其滿足條件rT(b-Ax)＜0。然后進(jìn)行一下迭代：Jt+1＝Jt∪{t}以及否則如果可行域不是空集，則可以求得LP(xt)的最優(yōu)解，記為yt，以及其對(duì)偶問題LP(xt)的最優(yōu)解，記為ωt；如果以上兩個(gè)問題的最優(yōu)解可以滿足cTxt+hTyt≥ηt，則至此我們求得了原MILP的最優(yōu)解為(xt,ηt)，算法停止。如果上述兩個(gè)問題的最優(yōu)解不能滿足cTxt+hTyt≥ηt，我們進(jìn)行一下迭代：Kt+1＝Kt∪{t}以及第四步：循環(huán)令計(jì)數(shù)器加一(t＝t+1)，并跳轉(zhuǎn)至第二步。圖2和圖3分別給出了不同SU工作點(diǎn)固定成功傳輸概率0.55以及固定SU工作點(diǎn)為0.2(包每時(shí)隙)不同成功傳輸概率下α的最優(yōu)取值，其中三條曲線分別表示不同的服務(wù)質(zhì)量限制。本發(fā)明實(shí)施例一本發(fā)明的關(guān)鍵在于參數(shù)α。而其中α的取值與優(yōu)化目標(biāo)有直接關(guān)系。本實(shí)例中優(yōu)化目標(biāo)是保證系統(tǒng)穩(wěn)定，最大化吞吐量。對(duì)于無線通信系統(tǒng)，穩(wěn)定性是一個(gè)非?；镜男阅苤笜?biāo)。如果一個(gè)隊(duì)列的到達(dá)過程和服務(wù)過程是嚴(yán)格平穩(wěn)的，并且它的平均到達(dá)速率小于平均服務(wù)速率，則這個(gè)隊(duì)列是穩(wěn)定的。通過分析可知α與系統(tǒng)是否穩(wěn)定無關(guān)，吞吐量的上界可由下式表示Rs＝{(λ1,λ3):λ1＜f1λ3f2+λ1f3＜f2f3}，其中f1,f2,f3分別表示PU到SU、SU到PD和SU到SD的無中斷傳輸概率。因而如果只對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行要求，按照本發(fā)明所提傳輸策略α的值可以任意選取。本發(fā)明實(shí)施例二本實(shí)例闡述優(yōu)化目標(biāo)是保持工作點(diǎn)固定，滿足PU和SU時(shí)延性能門限時(shí)α的選取。假設(shè)PU和SU的端到端時(shí)延性能分別是T1和T2。我們可以證明當(dāng)隊(duì)列到達(dá)速率λ和信道情況fk|其中k∈{1,2,3}一定、系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，T1隨α單調(diào)遞減，而T2隨α單調(diào)遞增。這表明，當(dāng)系統(tǒng)工作點(diǎn)(PU和SU的數(shù)據(jù)到達(dá)速率λ1和λ3)給定時(shí)，一二級(jí)用戶的服務(wù)質(zhì)量可以通過調(diào)整優(yōu)先級(jí)參數(shù)進(jìn)行折衷，當(dāng)某級(jí)用戶對(duì)傳輸實(shí)時(shí)性要求較高時(shí)，我們可以在不犧牲系統(tǒng)吞吐量的情況下，通過調(diào)整SU處兩個(gè)隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)來滿足這一用戶對(duì)低時(shí)延的需求，這體現(xiàn)了本文系統(tǒng)的靈活性。圖2中的不同曲線代表了不同工作點(diǎn)，由左到右的點(diǎn)表示了α由0.15到0.85的不同取值。根據(jù)圖4可以得到最佳的α取值。本發(fā)明針對(duì)以上問題提出了可以保證連續(xù)傳輸?shù)姆墙^對(duì)優(yōu)先級(jí)協(xié)作中繼策略，并提出了配置最優(yōu)優(yōu)先級(jí)策略的方法。本發(fā)明主要通過引入?yún)f(xié)作中繼SU，擴(kuò)大了PU的覆蓋范圍，提升了整個(gè)系統(tǒng)的通信能力。設(shè)計(jì)了滿足一定服務(wù)質(zhì)量要求(SU和PU的端到端時(shí)延)的優(yōu)先級(jí)策略，解決了其他傳輸策略中用戶間公平性不佳或系統(tǒng)連續(xù)傳輸難以保證等問題，在取得PU吞吐量較大提升的同時(shí)，兼顧了PU和SU的服務(wù)質(zhì)量要求。同時(shí)賦予了系統(tǒng)可依據(jù)PU和SU服務(wù)質(zhì)量需求變化動(dòng)態(tài)調(diào)整分配傳輸能力的性質(zhì)。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3