本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及全雙工緩存中繼系統(tǒng)多用戶調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的無線通信模式的弊端越來越突出。隨著下一代5g移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的日漸明朗，對下一代無線通信系統(tǒng)的頻譜效率提出了新的要求。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)均工作在半雙工模式，最典型的就是時(shí)分雙工系統(tǒng)(timedivisionduplex,tdd)和頻分雙工系統(tǒng)(frequencydivisionduplex,fdd),由于信號(hào)的接收與發(fā)送必須在相互正交的時(shí)隙或者頻段，降低了系統(tǒng)的頻譜使用率。目前，隨著無線通信系統(tǒng)的接入設(shè)備的呈現(xiàn)指數(shù)上漲的趨勢，無線通信系統(tǒng)的頻譜使用率成了限制系統(tǒng)性能的主要的因素之一。如何在有限的頻帶內(nèi)最大化系統(tǒng)的頻譜使用效率成為了無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域亟待解決的問題，研究學(xué)者從物理層，網(wǎng)絡(luò)層等多方面提出了各種各樣的解決方案，其中，基于物理層的同時(shí)同頻傳輸全雙工(fullduplex)技術(shù)對于頻譜效率的提升尤為顯著。

全雙工(fullduplex)技術(shù)是一種可以使移動(dòng)終端，基站，無線接入點(diǎn)等通信設(shè)備的上行與下行鏈路工作在同一個(gè)頻段和同一個(gè)時(shí)段的技術(shù)。與半雙工技術(shù)相比，全雙工技術(shù)能夠從物理層帶來兩倍于半雙工系統(tǒng)的頻譜效率。因此，作為下一代無線通信系統(tǒng)提升頻譜效率的關(guān)鍵技術(shù)之一，全雙工技術(shù)受到了廣大研究學(xué)者的關(guān)注。將全雙工模式應(yīng)用到無線通信領(lǐng)域的各個(gè)方面也正在如火如荼的展開，其中一個(gè)方向就是中繼輔助通信下的全雙工多用戶系統(tǒng)。與半雙工中繼系統(tǒng)不同，全雙工中繼系統(tǒng)能夠在接收用戶信息的同時(shí)向其他用戶轉(zhuǎn)發(fā)信息，而不用等到下一個(gè)時(shí)隙。在多用戶環(huán)境下，當(dāng)接入的用戶數(shù)量大于中繼站點(diǎn)所能支持的數(shù)量的時(shí)候，中繼節(jié)點(diǎn)必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的多用戶調(diào)度機(jī)制從而在不同的時(shí)隙來服務(wù)不同的用戶對，從而滿足大量用戶的請求。傳統(tǒng)的多用戶調(diào)度機(jī)制均只考慮了信道的狀態(tài)信息，即不同的用戶對與中繼節(jié)點(diǎn)之間的信道系數(shù)。然而，基于信道的狀態(tài)信息的多用戶調(diào)度機(jī)制存在一個(gè)很大的弊端，它沒有考慮中繼節(jié)點(diǎn)的緩存能力，當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)接收到了源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)之后必須立即向目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。然而，當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的無線信道不足以支持所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率的時(shí)候，就會(huì)造成數(shù)據(jù)包的丟失。隨著科技的發(fā)展，各類存儲(chǔ)器的成本越來越低，現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中基本上都配置了大容量的緩存器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，我們在考慮多用戶調(diào)度機(jī)制的時(shí)候，應(yīng)該把中繼節(jié)點(diǎn)的緩存能力也考慮在內(nèi)，從新的維度提升系統(tǒng)的性能，提升用戶的服務(wù)質(zhì)量。

經(jīng)檢索，申請?zhí)枺?01510395779.6，名稱為“基于全雙工中繼緩存的多用戶通信調(diào)度系統(tǒng)及方法”，包括多個(gè)需要發(fā)送信息的用戶以及多個(gè)需要接收信息的用戶，兩者之間通過單個(gè)具有緩存功能的全雙工中繼來實(shí)現(xiàn)信息傳遞，從而使全雙工中繼高效協(xié)助多用戶之間的通信，提高系統(tǒng)吞吐量；多對相互通信的用戶工作于半雙工模式下，通過將發(fā)送信息發(fā)送到全雙工中繼處被接收并按照一定的算法緩存下來，中繼根據(jù)信道測量的結(jié)果，按照給定的調(diào)度算法轉(zhuǎn)發(fā)緩存里的信息，并為下一時(shí)隙接收和轉(zhuǎn)發(fā)信息初始化狀態(tài)信息，每個(gè)時(shí)隙重復(fù)上述步驟，從而保證基于全雙工中繼緩存的多用戶通信調(diào)度系統(tǒng)高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)吞吐量的最大化。

上述專利申請文獻(xiàn)和現(xiàn)有工作機(jī)制的缺點(diǎn)是：

1)在獲取到信道狀態(tài)信息之后，只考慮信道狀態(tài)信息，即，信道幅值的大小排序，而沒有考慮在該信道條件下，每個(gè)時(shí)隙具體能夠傳輸多少比特的信息。因此無法判定中繼節(jié)點(diǎn)是否能夠存儲(chǔ)下所有的接收到的信息并且不發(fā)生溢出。

2)在進(jìn)行用戶選擇時(shí)，只判斷了中繼節(jié)點(diǎn)的緩存是否為空，或者是否為滿，而沒有考慮具體的剩余緩存空間的大小。因此，無法判斷在下一個(gè)時(shí)隙內(nèi)，該buffer還能夠存多少數(shù)據(jù)比特量。

3)由于沒有具體的一個(gè)時(shí)隙內(nèi)能夠傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)量，和中繼節(jié)點(diǎn)與不同用戶對應(yīng)的buffer在每個(gè)時(shí)隙剩余的緩存空間，從而無法將用戶能夠傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)與中繼節(jié)點(diǎn)能夠存儲(chǔ)的信息比特?cái)?shù)進(jìn)行比較。因此會(huì)出現(xiàn)以下情況，即使選擇了某一個(gè)用戶，但是由于該用戶一個(gè)時(shí)隙內(nèi)能夠傳輸?shù)谋忍亓看笥谥欣^節(jié)點(diǎn)空余的緩存空間的情況。造成信息的溢出。

4)由于用戶不知道對應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)的空余緩存大小，無法確定傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)量，因此除了中繼節(jié)點(diǎn)處信息易溢出外，用戶的信息容易發(fā)生丟失，降低了用戶的服務(wù)質(zhì)量。

當(dāng)一個(gè)中繼系統(tǒng)中存在多個(gè)用戶對的時(shí)候，中繼節(jié)點(diǎn)無法同時(shí)支撐多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)傳輸，而必須從多個(gè)用戶中選出一對用戶讓他們相互通信。由于中繼節(jié)點(diǎn)配備了多個(gè)緩存，可以存儲(chǔ)用戶的數(shù)據(jù)，由于每對用戶的選擇必須基于用戶和中繼節(jié)點(diǎn)之間的信道強(qiáng)度和與用戶對對應(yīng)的緩存空間的大小，又由于信道強(qiáng)度是隨機(jī)值，所以如何在信道強(qiáng)度和存儲(chǔ)空間都是隨機(jī)的情況下進(jìn)行選擇用戶對的問題亟待解決?；谝陨蠁栴}，本發(fā)明提出了一種基于鏈路傳輸比特?cái)?shù)和中繼緩存空間大小的多用戶調(diào)度方案，該方案在提供最大化的系統(tǒng)吞吐速率的同時(shí)，還能夠保證中繼緩存不會(huì)溢出，并且保證了系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種全雙工緩存中繼系統(tǒng)多用戶調(diào)度方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的全雙工緩存中繼系統(tǒng)多用戶調(diào)度方法，包括如下步驟：

中繼系統(tǒng)建立步驟：設(shè)置多個(gè)已經(jīng)配對好的源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)用戶對，以及一個(gè)工作在全雙工模式的中繼站點(diǎn)；

中繼系統(tǒng)工作模式選擇步驟：使得中繼系統(tǒng)工作在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的模式下，即中繼節(jié)點(diǎn)在接收到了源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)之后，首先將比特信息從信號(hào)中提取出來，然后將比特信息存儲(chǔ)到對應(yīng)的緩存空間中，等到相應(yīng)對用戶中的目的節(jié)點(diǎn)被選中時(shí)，再將信息從緩存中提取出來向目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；

源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)選擇步驟：選擇發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，即選擇發(fā)送的用戶對；

調(diào)度步驟：中繼節(jié)點(diǎn)向所有的用戶發(fā)送控制指令，其中，選擇發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，其余的源節(jié)點(diǎn)都處于靜默狀態(tài)，選擇的目的節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)，其余的目的節(jié)點(diǎn)均不接收任何信號(hào)；由所述中繼節(jié)點(diǎn)將選擇發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的信息存儲(chǔ)到對應(yīng)的緩存中，并且從對應(yīng)的緩存中提取數(shù)據(jù)發(fā)送給選擇的目的節(jié)點(diǎn)，完成一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的用戶調(diào)度。

優(yōu)選地，所述中繼系統(tǒng)建立步驟中的中繼系統(tǒng)中只有中繼節(jié)點(diǎn)工作于全雙工模式，源節(jié)點(diǎn)工作在發(fā)送模式，目的節(jié)點(diǎn)工作在接收模式；由于中繼節(jié)點(diǎn)配備有緩存，且能夠同時(shí)收發(fā)信息，因此，中繼節(jié)點(diǎn)能夠獨(dú)立的選擇發(fā)送節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)選擇步驟中包括預(yù)處理步驟，具體地：計(jì)算源節(jié)點(diǎn)傳輸信息比特?cái)?shù)，并將中繼節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)谋忍亓颗c中繼緩存剩余空間大小進(jìn)行比較；假設(shè)整個(gè)中繼系統(tǒng)中有n個(gè)源節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求，中繼節(jié)點(diǎn)接收到請求之后，在整個(gè)緩存空間劃分出n個(gè)獨(dú)立的緩存子空間；然后向這n對用戶發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；用戶接收到導(dǎo)頻信號(hào)之后，進(jìn)行信道估計(jì)，并將估計(jì)得到的信道系數(shù)反饋給中繼節(jié)點(diǎn)；此外，中繼節(jié)點(diǎn)還需要對系統(tǒng)中的噪聲功率也進(jìn)行估計(jì)。

優(yōu)選地，所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)選擇步驟中假設(shè)第i個(gè)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道系數(shù)表示為hi,r，其中i＝1,2,3…n；中繼節(jié)點(diǎn)到第j個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的信道系數(shù)表示為hr,j，其中j＝1,2,3…n；中繼系統(tǒng)中的噪聲功率表示為：中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)香農(nóng)公式：c＝log2(1+snr)，其中p為發(fā)射功率，假設(shè)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為ps，中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為pr；則得到第i個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)的比特?cái)?shù)量ci,r和中繼節(jié)點(diǎn)能夠向第j個(gè)目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的比特?cái)?shù)量cr,j，其中，假設(shè)一個(gè)時(shí)隙為單位長度。

優(yōu)選地，所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)選擇步驟中假設(shè)中繼系統(tǒng)的初始階段，每對用戶均已進(jìn)行編號(hào)p1(s1,d1)，p2(s2,d2)…，pi(si,di),…pn(sn,dn),其中pi表示的是第i個(gè)用戶對的序號(hào)，i＝1,2,3…n；si表示的是第i個(gè)源節(jié)點(diǎn)，i＝1,2,3…n；di表示的是第i個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，i＝1,2,3…n；中繼節(jié)點(diǎn)依次將n個(gè)緩存子空間編號(hào)記為：b1，b2…，bi，…bn,并將bi分配給pi，i＝1,2,3…n；分配完成之后，中繼節(jié)點(diǎn)依次接收一部分用戶的信息，并存儲(chǔ)到對應(yīng)的緩存中，保證緩存在初始階段不為空，完成系統(tǒng)的初始化。中繼節(jié)點(diǎn)的緩存狀態(tài)信息如下：采用q1,q2…qn分別表示緩存b1,b2…bn的狀態(tài)，即已存儲(chǔ)的信息比特的數(shù)量；假設(shè)緩存b1,b2…bn對應(yīng)的大小為g1,g2…gn，則每個(gè)對應(yīng)緩存剩余空間的大小為e1,e2…en，對應(yīng)的計(jì)算公式為：e1＝g1-q1，e2＝g2-q2…en＝gn-qn。

優(yōu)選地，所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)選擇步驟中源節(jié)點(diǎn)選擇步驟如下：

步驟a1：中繼節(jié)點(diǎn)首先將源節(jié)點(diǎn)可發(fā)送信息量和中繼緩存可接收信息量進(jìn)行配對，記為(ci,r，ei)，ci,r表示第i個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)的比特?cái)?shù)量，ei表示第i個(gè)對應(yīng)緩存剩余空間的大??；

步驟a2：利用取小函數(shù)min{.}得到(ci,r，ei)中的最小值，記為mi＝min{ci,r，ei}；mi表示第i個(gè)源節(jié)點(diǎn)可發(fā)送信息量和中繼緩存可接收信息量中的最小值；

步驟a3：通過中繼節(jié)點(diǎn)將得到的所有mi值進(jìn)行排序，最大的mi對應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)si即為所要選擇的源節(jié)點(diǎn)；完成源節(jié)點(diǎn)的調(diào)度。

優(yōu)選地，所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)選擇步驟中送節(jié)點(diǎn)選擇步驟如下：

步驟b1：中繼節(jié)點(diǎn)首先將中繼節(jié)點(diǎn)處各個(gè)緩存的數(shù)量與中繼節(jié)點(diǎn)到各個(gè)目的節(jié)點(diǎn)之間的信道所能傳輸?shù)男畔⒘窟M(jìn)行配對，記為(cr,j，qj)；cr,j表示中繼節(jié)點(diǎn)能夠向第j個(gè)目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的比特?cái)?shù)量，qj表示第j個(gè)緩存中已存儲(chǔ)的信息比特的數(shù)量；

步驟b2：利用取小函數(shù)min{.}得到(cr,j，qj)中的最小值，記為hj＝min{cr,j，qj}；hj表示中繼節(jié)點(diǎn)能夠向第j個(gè)目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的比特?cái)?shù)量和第j個(gè)緩存中已存儲(chǔ)的信息比特的數(shù)量中的最小值；

步驟b3：通過中繼節(jié)點(diǎn)將得到的所有hj進(jìn)行排序，其中最大的hj所對應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)dj即為所選擇的目的節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明提供的全雙工緩存中繼系統(tǒng)多用戶調(diào)度系統(tǒng)，能夠應(yīng)用權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的全雙工緩存中繼系統(tǒng)多用戶調(diào)度方法，包括一個(gè)中繼系統(tǒng)，所述中繼系統(tǒng)包括：多個(gè)已經(jīng)配對好的源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)用戶對，以及一個(gè)工作在全雙工模式的中繼站點(diǎn)；其中：只有中繼節(jié)點(diǎn)工作于全雙工模式，源節(jié)點(diǎn)工作在發(fā)送模式，目的節(jié)點(diǎn)工作在接收模式；且所述中繼節(jié)點(diǎn)能夠獨(dú)立的選擇發(fā)送節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述中繼系統(tǒng)工作在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的模式下，即中繼節(jié)點(diǎn)在接收到了源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)之后首先將比特信息從信號(hào)中提取出來，然后將比特信息存儲(chǔ)到對應(yīng)的緩存空間中，等到該對用戶中的目的節(jié)點(diǎn)被選中時(shí)，再將信息從緩存中提取出來向目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。

優(yōu)選地，所述中繼節(jié)點(diǎn)向所有的用戶發(fā)送控制指令，其中，選擇發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，其余的源節(jié)點(diǎn)都處于靜默狀態(tài)，選擇的目的節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)，其余的目的節(jié)點(diǎn)均不接收任何信號(hào)；由所述中繼節(jié)點(diǎn)將選擇發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的信息存儲(chǔ)到對應(yīng)的緩存中，并且從對應(yīng)的緩存中提取數(shù)據(jù)發(fā)送給選擇的目的節(jié)點(diǎn)，完成一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的用戶調(diào)度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明首先建立了多用戶全雙工中繼緩存系統(tǒng)，以及考慮緩存能力下的中繼協(xié)作通信的信息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，將用戶信息存儲(chǔ)在緩存當(dāng)中而不用立即發(fā)送，從而保證信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2、本發(fā)明提出了一種基于傳輸信息比特?cái)?shù)的全雙工緩存中繼系統(tǒng)多用戶調(diào)度機(jī)制，該機(jī)制最大化了源節(jié)點(diǎn)的信息發(fā)送量和目的節(jié)點(diǎn)的信息接收量，從而提供最大的端到端的吞吐量，最優(yōu)化系統(tǒng)性能。

3、本發(fā)明與傳統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制只考慮了信道增益不同，本發(fā)明考慮的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道增益以及具體的信道容量，另外考慮了中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的信道增益和信道容量，將以上信息與中繼節(jié)點(diǎn)的緩存狀態(tài)信息相比較保證了用戶的信息不會(huì)溢出，從而保證了用戶的服務(wù)質(zhì)量。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為全雙工多用戶單向緩存中繼系統(tǒng)原理示意圖；

圖2為本發(fā)明中的實(shí)施例的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的全雙工緩存中繼系統(tǒng)多用戶調(diào)度方法，包括如下步驟：

中繼系統(tǒng)建立步驟：設(shè)置多個(gè)已經(jīng)配對好的源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)用戶對，以及一個(gè)工作在全雙工模式的中繼站點(diǎn)；其中，源節(jié)點(diǎn)不能直接給目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而是必須通過中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送，所述中繼節(jié)點(diǎn)配備有n個(gè)緩存，每個(gè)緩存只能儲(chǔ)存一個(gè)用戶對的信息；

具體地，所述中繼系統(tǒng)中只有中繼節(jié)點(diǎn)工作于全雙工模式，源節(jié)點(diǎn)工作在發(fā)送模式，目的節(jié)點(diǎn)工作在接收模式；由于中繼節(jié)點(diǎn)配備有緩存，且能夠同時(shí)收發(fā)信息，因此，中繼節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立的選擇發(fā)送節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)。

中繼系統(tǒng)工作模式選擇步驟：若中繼系統(tǒng)工作在譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的模式下，即，中繼節(jié)點(diǎn)在接收到了源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)之后，首先將比特信息從信號(hào)中提取出來，而不是直接存儲(chǔ)模擬信號(hào)波形，然后將比特信息存儲(chǔ)到對應(yīng)的緩存空間中，等到該對用戶中的目的節(jié)點(diǎn)被選中時(shí)，再將信息從緩存中提取出來向目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。

源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)選擇步驟：計(jì)算源節(jié)點(diǎn)傳輸信息比特?cái)?shù)，并將中繼節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)谋忍亓颗c中繼緩存剩余空間大小進(jìn)行比較；假設(shè)整個(gè)中繼系統(tǒng)中有n個(gè)源節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求，中繼節(jié)點(diǎn)接收到請求之后，在整個(gè)緩存空間劃分出n個(gè)獨(dú)立的緩存子空間；然后向這n對用戶發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；用戶接收到導(dǎo)頻信號(hào)之后，進(jìn)行信道估計(jì)，并將估計(jì)得到的信道系數(shù)反饋給中繼節(jié)點(diǎn)；此外，中繼節(jié)點(diǎn)還需要對系統(tǒng)中的噪聲功率也進(jìn)行估計(jì)。

具體地，假設(shè)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道系數(shù)表示為hi,r(i＝1,2,3…n)，中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道系數(shù)表示為hr,j(j＝1,2,3…n)，中繼系統(tǒng)中的噪聲功率表示為：中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)香農(nóng)公式：c＝log2(1+snr)，其中p為發(fā)射功率，假設(shè)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為ps，中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率為pr。因此可以得到源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)的比特?cái)?shù)量ci,r和中繼節(jié)點(diǎn)可以向目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的比特?cái)?shù)量cr,j，其中，假設(shè)時(shí)隙為單位長度。

更進(jìn)一步地，假設(shè)中繼系統(tǒng)的初始階段，每對用戶均已進(jìn)行編號(hào)p1(s1,d1)，p2(s2,d2)…，pi(si,di),…pn(sn,dn),其中pi表示的是第i個(gè)用戶對的序號(hào)，si表示的是第i個(gè)源節(jié)點(diǎn)的序號(hào)，di表示的是第i個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的序號(hào)；中繼節(jié)點(diǎn)依次將n個(gè)緩存子空間編號(hào)記為：b1，b2…，bi，…bn,并將bi分配給pi；分配完成之后，中繼節(jié)點(diǎn)依次接收一部分用戶的信息，并存儲(chǔ)到對應(yīng)的緩存中，保證緩存在初始階段不為空，完成系統(tǒng)的初始化。中繼節(jié)點(diǎn)的緩存狀態(tài)信息如下：采用q1,q2…qn表示緩存b1,b2…bn的狀態(tài)，即已存儲(chǔ)的信息比特的數(shù)量。假設(shè)緩存的大小為g1,g2…gn,因此每個(gè)對應(yīng)緩存剩余空間的大小可以表示為e1＝g1-q1，e2＝g2-q2…en＝gn-qn。

在得到上述緩存狀態(tài)信息之后，中繼節(jié)點(diǎn)首先確定發(fā)送源節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)選擇步驟如下：

步驟a1：中繼節(jié)點(diǎn)首先將源節(jié)點(diǎn)可發(fā)送信息量和中繼緩存可接收信息量配對(ci,r，ei)，

步驟a2：利用取小函數(shù)min{.}得到(ci,r，ei)中的較小值表示為mi＝min{ci,r，ei}；

步驟a3：通過中繼節(jié)點(diǎn)將得到的mi進(jìn)行排序，最大的mi對應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)si即為所要選擇的源節(jié)點(diǎn)；完成源節(jié)點(diǎn)的調(diào)度。

發(fā)送節(jié)點(diǎn)選擇步驟如下：

步驟b1：中繼節(jié)點(diǎn)首先將中繼節(jié)點(diǎn)處各個(gè)緩存的數(shù)量與中繼節(jié)點(diǎn)到各個(gè)目的節(jié)點(diǎn)之間的信道所能傳輸?shù)男畔⒘颗鋵?cr,j，qj)；

步驟b2：利用取小函數(shù)min{.}得到(cr,j，qj)中的較小值表示為hj＝min{cr,j，qj}；

步驟b3：通過中繼節(jié)點(diǎn)將得到的hj進(jìn)行排序，最大的hj對應(yīng)的第j個(gè)目的節(jié)點(diǎn)dj即為所選擇的目的節(jié)點(diǎn)。

調(diào)度步驟：完成了用戶的選擇之后，中繼節(jié)點(diǎn)向所有的用戶發(fā)送控制指令，除了源節(jié)點(diǎn)si處于發(fā)送狀態(tài)之外，其余的源節(jié)點(diǎn)都處于靜默狀態(tài)，除了目的節(jié)點(diǎn)di處于接收狀態(tài)之外，其余的目的節(jié)點(diǎn)均不接收任何信號(hào)；然后中繼節(jié)點(diǎn)將si發(fā)送的信息存儲(chǔ)到對應(yīng)的緩存bi中，并且從bj中提取數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)dj。完成一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的用戶調(diào)度。

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明中的技術(shù)方案做更加詳細(xì)的說明。

如圖1所示，源節(jié)點(diǎn)用戶群在中繼節(jié)點(diǎn)的輔助下向目的節(jié)點(diǎn)用戶群發(fā)送信息。中繼節(jié)點(diǎn)工作在全雙工模式，能夠同時(shí)的從不同對的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)接收和發(fā)送信息。源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息首先存儲(chǔ)在中繼節(jié)點(diǎn)的緩存buffer當(dāng)中，等到該buffer對應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)被選中時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)將信息從該buffer當(dāng)中提取出來轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。為了解決該系統(tǒng)的多用戶調(diào)度的問題，并且同時(shí)能夠最大化系統(tǒng)的吞吐速率，最優(yōu)化系統(tǒng)性能。

如圖2所示為上述實(shí)例的流程圖，具體地，包括如下步驟：

步驟s1：初始階段中繼節(jié)點(diǎn)首先確定接入用戶的數(shù)量，分配相應(yīng)的緩存空間，然后采用現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行信道估計(jì)，獲取參數(shù)hi,r和hr,j的大小。并且進(jìn)行一系列的初始化操作，包括系統(tǒng)參數(shù)的傳遞，原始數(shù)據(jù)的發(fā)送，緩存空間數(shù)據(jù)的預(yù)存儲(chǔ)等等。為接下來的多用戶調(diào)度做好準(zhǔn)備。

步驟s2：在接下來的時(shí)隙當(dāng)中，中繼節(jié)點(diǎn)按照如下策略進(jìn)行用戶調(diào)度：

步驟s2.1：中繼節(jié)點(diǎn)獲取所有用戶的信道狀態(tài)信息，hi,r和hr,j的大小，并且根據(jù)香農(nóng)公式：：c＝log2(1+snr)，其中p為發(fā)射功率，計(jì)算各條鏈路的信道容量。各個(gè)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的信道容量可以表示為ci,r，中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量為cr,j。

步驟s2.2：中繼節(jié)點(diǎn)將源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量ci,r和中繼節(jié)點(diǎn)對應(yīng)緩存bi的剩余空間ei相比較，取較小值，即：mi＝min{ci,r，ei}，得到所有用戶對的mi之后，將mi從大到小進(jìn)行排序。最大的mi所對應(yīng)源節(jié)點(diǎn)si即為要選擇的源節(jié)點(diǎn)用戶。

步驟s2.3：中繼節(jié)點(diǎn)將中繼到目的節(jié)點(diǎn)的信道容量cr,j和中繼節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的緩存bj的隊(duì)列長度qj進(jìn)行比較，取較小值，即hj＝min{cr,j，qj}，得到所有用戶對的hj之后，將hi從大到小進(jìn)行排序。最大的hi所對應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)dj為要選擇的目的節(jié)點(diǎn)用戶。

步驟s3：確定好用戶選擇之后，中繼節(jié)點(diǎn)給所有的用戶發(fā)送控制信令，除了源節(jié)點(diǎn)si和目的節(jié)點(diǎn)dj之外，其他的所有用戶均保持靜默直到下一個(gè)時(shí)隙。源節(jié)點(diǎn)si向中繼發(fā)送信息，中繼節(jié)點(diǎn)將接收到的信息存儲(chǔ)到緩存bi中并且從緩存bj中提取數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)dj。

本方案中的模型可以應(yīng)用到各種各樣的無線通信系統(tǒng)中，例如adhoc網(wǎng)絡(luò)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)(小區(qū)內(nèi)的多個(gè)用戶通過基站進(jìn)行通信，此時(shí)基站與中繼節(jié)點(diǎn)的作用相同)。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。