求者和中繼站則可在數(shù)據(jù)傳輸期間根據(jù)反饋的信息分別對初始分配帶寬 值和發(fā)射功率值進行動態(tài)調(diào)整。因而，能夠進一步提高無線資源的利用率。
【附圖說明】
[0121] 圖1為為中繼節(jié)點的平均效用隨節(jié)點數(shù)量變化的趨勢；
[0122] 圖2為中繼節(jié)點的平均數(shù)據(jù)率隨節(jié)點數(shù)量變化的趨勢；
[0123]圖3為中繼節(jié)點的平均中繼功率隨節(jié)點數(shù)量變化的趨勢；
[0124] 圖4為中繼節(jié)點的平均傳輸功率隨節(jié)點數(shù)量變化的趨勢；
[0125] 圖5為源節(jié)點效用隨節(jié)點數(shù)量變化的趨勢；
[0126] 圖6為源節(jié)點數(shù)據(jù)率隨節(jié)點數(shù)量變化的趨勢；
[0127] 圖7為源節(jié)點發(fā)射功率隨節(jié)點數(shù)量變化的趨勢；
[012引圖8為通信開銷隨節(jié)點數(shù)量變化的趨勢。
【具體實施方式】
[0129] 本發(fā)明提出的整體方案由如下六個算法構(gòu)成。
[0130] 算法1 :構(gòu)建初步中繼路徑。
[0131] 該算法擔行在基站上。
[013引輸入?yún)?shù)：候選中繼節(jié)點的信息集（例如Rk)和源節(jié)點的信息（例如Sk)。其中，Rk是一個集合，保存基站接收天線的第k個接收扇區(qū)覆蓋的所有候選中繼節(jié)點的信息；Sk是 一個變量，保存基站接收天線的第k個接收扇區(qū)覆蓋的某源節(jié)點的信息。
[0133] 輸出結(jié)果：初步中繼路徑
[0134] 1、使用公式￡、,/ =^(? -?)2 +(? -?)2計算源節(jié)點與基站之間的距離Ls,d。其中， (Xs，ys)和（Xd，y<i)分別表示源節(jié)點和基站的坐標。
[0135] 2、使用公式
-計算文獻[1]中定義的交叉距離cUswver。其中，ht 和hf分別是發(fā)射天線和接收天線離地面的高度（兩者通常取值都為Im)、A是載波信號的 波長（通常取值為0. 1224m)、L是與傳播無關(guān)的系統(tǒng)損耗因子（通常取值為1)。
[0136] 3、使用公式
估算中繼路徑上的鏈路數(shù)目Nfi。其中，符號F1的含義是 取不大于
-的最大整數(shù)。
[0137] 4、使用公式與,,估算中繼路徑上平均鏈路長度L。、。 W,/
[0138] 5、使用公式Nm=Nfi-I得到虛擬中繼點的數(shù)目Nf。。在運里，虛擬中繼點表示中繼 路徑上中繼節(jié)點的理想位置（從中繼節(jié)點間隔距離均衡的角度考慮）。
[0139] 6、使用公式
分別計算 中繼路徑上所有虛擬中繼點的X坐標和y坐標。其中，i表示第i個虛擬中繼點。
[0140] 7、針對每個虛擬中繼點，反復執(zhí)行步驟8~14為其找出合適的中繼節(jié)點。若所有 虛擬中繼點遍歷完，則繼續(xù)執(zhí)行步驟15。
[0141] 8、從候選中繼節(jié)點的信息集（例如Rk)中至多選擇3個最接近當前處理的虛擬中 繼點的候選節(jié)點。
[0142] 9、將候選者的身份標識和它們的坐標值W及源節(jié)點出讓的授權(quán)頻段的使用條件 等信息通告給運些候選者。
[0143] 10、將定時器11的值設(shè)置為一個預設(shè)值T，并啟動該定時器。
[0144] 11、若定時器未過期，反復執(zhí)行步驟12,否則跳過該步驟。
[0145] 12、若收到來自候選者的關(guān)于頻段使用條件的確認，則選擇一個離虛擬中繼點最 近的候選節(jié)點（即步驟8中選擇的候選者之一）作為中繼。
[0146] 13、若在定時器間隔內(nèi)未收到任何候選者的反饋，則放寬頻段的使用條件，并重新 通告給同樣的候選者。
[0147] 14、返回步驟10執(zhí)行。
[014引15、根據(jù)候選者返回的信息，構(gòu)建并返回初步中繼路徑。
[0149] 在算法1提到的頻段使用條件是特指中繼節(jié)點使用源節(jié)點出讓的頻段的條件。運 里從苛刻到寬松，共設(shè)置了四個條件：（1)中繼節(jié)點必須在源節(jié)點使用其未出讓頻段的同 時使用其出讓的頻段，否則需要支付費用才可繼續(xù)使用（即中繼節(jié)點使用時間必須與源節(jié) 點同步，否則需要為不同步的使用期支付100%的費用）；（2)允許不同步但必須為不同步 的使用期支付50%的費用；（3)允許不同步但必須為不同步的使用期支付30%的費用；(4) 允許不同步且無需支付任何費用。
[0150] 算法2設(shè)及到如下公式
[0151]
燈)
[0152]
[0153]
[0154] 巧
[015引在公式（1)、似、（3)和（4)中，表示中繼路徑上第i個中繼節(jié)點的效用值（即 節(jié)點獲益程度的一種度量），和IUu分別表示第i個中繼節(jié)點用于中繼數(shù)據(jù)包的功率 和用于發(fā)送自己數(shù)據(jù)包的功率（通常取值為兩者之和不大于中繼節(jié)點的最大發(fā)射功率）、 B表示發(fā)射源節(jié)點申請的授權(quán)頻段（取值受網(wǎng)絡(luò)運營商規(guī)則約束）、0表示頻段B中被 中繼節(jié)點使用來轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點數(shù)據(jù)包的份額（通常取值范圍為0<P<1)、rib,表示基站周圍 的環(huán)境噪聲功率（通常根據(jù)經(jīng)驗取值）、Gt和Gf分別是發(fā)射天線和接收天線的增益（兩 者通常取值都為1)、4叛表示第i個中繼節(jié)點與基站之間的距離、參數(shù)A表示初步中繼 路徑上除第i個中繼節(jié)點外的其它所有中繼節(jié)點用于轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點數(shù)據(jù)包的功率之和（計 算公式為^ = 化。）、給^4表示源節(jié)點S發(fā)射1比特數(shù)據(jù)到初步中繼路徑上第1個 中繼節(jié)點的能耗（計算公式為=巧朵，，其中，屯,1表示源節(jié)點與第1個 中繼節(jié)點之間的距離、表示源節(jié)點與第1個中繼節(jié)點之間的路徑損耗指數(shù)、表示 發(fā)射器電子元器件能耗（通常取值為26. 5nJ/bit)、CO2表示無線放大器能耗（常取值為 10P.I化u/m] (a,,,i=2);化0013pj/bil/m-i(a"; =4))).
[0156] 此外，算法2用到了二分法求解方程的解的方法。為方便起見，在本發(fā)明中，使用 函數(shù)Dich_Fun(0，p，5)表示二分法的實現(xiàn)。該函數(shù)的參數(shù)有：二分法捜索方程解的范圍 (即不小于0且不大于p(p通常取值為節(jié)點的最大發(fā)射功率））、捜索結(jié)束的條件5 (通常 取值為一個很小的正數(shù)）。
[0157] 算法2 :中繼節(jié)點的功率劃分。
[015引該算法運行在基站上。
[0159] 輸入?yún)?shù)：捜索結(jié)束的條件S，中繼路徑上所有中繼節(jié)點的最大發(fā)射功率（即集 合的,,maxklW中的信息，其中，n為中繼節(jié)點的數(shù)量，iV皿為第i個中繼節(jié)點的最大發(fā)射功 率）。
[0160] 輸出結(jié)果：中繼路徑上所有中繼節(jié)點的功率劃分（即集合!記Etw中存儲 的信息，其中，；i.,.為第i個中繼節(jié)點發(fā)送自己數(shù)據(jù)包的優(yōu)化功率，片；；,。為第i個中繼節(jié)點 轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點數(shù)據(jù)包的優(yōu)化功率）。
[0161] 1、初始化中繼路徑上每個中繼節(jié)點（例如i)的發(fā)送自己數(shù)據(jù)包功率Pi,"和轉(zhuǎn)發(fā) 源節(jié)點數(shù)據(jù)包的功率的值分別為其最大發(fā)射功率的一半。
[0162] 2、針對中繼路徑上每個中繼節(jié)點（例如i)，執(zhí)行步驟3為其計算初始效用值。若 所有中繼節(jié)點遍歷完，則繼續(xù)執(zhí)行步驟4。
[016引3、若第i個中繼節(jié)點與基站之間的距離成沖小于交叉距離，則使用公式 (1)計算效用值，并保存在變量^中；否則使用公式（2)計算效用值，并保存在變量中。
[0164] 4、針對中繼路徑上每個中繼節(jié)點（例如i)，執(zhí)行步驟5為其劃分功率。若所有中 繼節(jié)點遍歷完，則繼續(xù)執(zhí)行步驟6。
[016引 5、若第i個中繼節(jié)點與基站之間的距離d.,,64小于交叉距離，則調(diào)用函 數(shù)A.,墜，避來獲得方程（3)的解（即Pirr的值）、通過關(guān)系式齡'尸馬,興-典沖 獲得的值、并將使用公式（1)計算的效用值保存在變量^中；否則，調(diào)用函數(shù) 巧，滿來獲得方程（4)的解、獲得PiiU的值、并將使用公式似計算的效用值 保存在變量中。
[0166] 6、初始化集合FLAG的值為包含中繼路徑上所有中繼節(jié)點。
[0167] 7、若集合FLAG非空，則反復執(zhí)行步驟8~9 ;否則執(zhí)行步驟10。
[016引8、針對集合FLAG中的每個中繼節(jié)點（例如i)，執(zhí)行步驟9來為其確定最終的優(yōu)化 功率劃分。
[0169] 9、若M;不大于馬，則將中繼節(jié)點i從集合FLAG中刪除；否則用W;;中的值替換中 的值，再調(diào)用函數(shù)齡'/;_凡/?(0，巧,,,".、，別來更新1)1,"、計算新的效用值、并保存在《；；中。
[0170] 10、針對中繼路徑上每個中繼節(jié)點（例如i)，將其當前功率劃分作為最終的優(yōu)化 功率劃分，即巧腫'氧，R，i、' =巧,C。
[0171] 算法3設(shè)及到如下公式
[0172] (5)
[017引 鮮
[0174] 於
[01巧] 貨)
[0176] m
[0177] (10)
[017 引 （11)
[0179] 供）
[0180] (。）
[0181] 在公式巧）、化）、（7)、做、巧）、（10)、（11)、（12)和（13)中，表示源節(jié)點向 中繼路徑上第1個中繼節(jié)點發(fā)射時采用的被優(yōu)化的發(fā)射功率、C,,,,(片;；）表示當被采用 時，源節(jié)點向中繼路徑上第1個中繼節(jié)點發(fā)射數(shù)據(jù)的速率、表示當源節(jié)點向中繼路徑上 第1個中繼節(jié)點發(fā)射時，該中繼節(jié)點周圍的環(huán)境噪聲功率（通常根據(jù)經(jīng)驗取值）、戶打<^表示 源節(jié)點向基站發(fā)射時采用的被優(yōu)化的發(fā)射功率、)表示當P;:,,被采用時，源節(jié)點向 基站發(fā)射數(shù)據(jù)的速率、屯,d表示源節(jié)點與基站之間的距離、n,d表示當源節(jié)點向基站發(fā)射時， 該基站周圍的環(huán)境噪聲功率（通常根據(jù)經(jīng)驗取值）、c,>y(AU)表示中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點數(shù) 據(jù)包的速率、C,.,,T(/C,.):表示中繼節(jié)點發(fā)送自己數(shù)據(jù)包的速率、線^&表示第i個中繼節(jié)點與 基站之間的距離、表示第i個中繼節(jié)點與其在中繼路徑上的下一跳節(jié)點之間的距離。
[0182] 算法3 :源節(jié)點授權(quán)頻段的劃分。
[0183] 該算法運行在基站上。
[0184] 輸入?yún)?shù)：{p;,,，括，即算法2的輸出結(jié)果。
[018引輸出結(jié)果：e的取值范圍[Pd。?，0J，其中，0d。?和0UP分別是0可取得的最 小值和最大值。
[0186] 1、使用公式（11)計算中繼路徑上每個中繼節(jié)點（例如i)轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點數(shù)據(jù)包的速 率（例如），并將具有最小速率的中繼節(jié)點的編號保存在變量k中。
[0187] 2、若源節(jié)點與基站之間距離（即ds,d)小于交叉距離（即cUmswJ，則使用公式（7) 計算源節(jié)點直接向基站發(fā)送數(shù)據(jù)的最優(yōu)功率（即巧W及使用公式（8)計算源節(jié)點直 接向基站發(fā)送數(shù)據(jù)的速率（即);否則，分別使用公式（9)和（10)進行計算。[018引 3、第k個中繼節(jié)點的發(fā)送速率^，,,可W表示為公式（11)右邊的表達項， 其中包含參數(shù)P。若讓該表達項等于源節(jié)點直接向基站發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，則可 解得P的值。該P值是源節(jié)點要求中繼節(jié)點用于轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點數(shù)據(jù)的頻段份額的下限，被 保存在變量PM。?中W備后用。
[0189] 4、使用公式（5)計算源節(jié)點向中繼路徑上第1個中繼節(jié)點（即與源節(jié)點相鄰的中 繼節(jié)點）發(fā)送數(shù)據(jù)的優(yōu)化發(fā)射功率（即并使用公式（6)計算相應的數(shù)據(jù)發(fā)送速率 (即Cw(^Ci))。
[0190] 5、第k個中繼節(jié)點的發(fā)送速率^,,,(^7〇)可W表示為公式（11)右邊的表達項，其 中包含參數(shù)P。若讓該表達項等于源節(jié)點向中繼路徑上第1個中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的速率 (v,(iCi)，貝阿解得0的值。
[0191] 6、若該0值大于1，則取數(shù)值1，否則取該0值，作為源節(jié)點要求中繼節(jié)點用于轉(zhuǎn) 發(fā)源節(jié)點數(shù)據(jù)的頻段份額的上限，被保存在變量P 中W備后用。
[019引 7、針對中繼路徑上的每個中繼節(jié)點（例如U，若其與基站的距離（例如成5如）小 于交叉距離（即屯"55。胃），則其直接向基站發(fā)送數(shù)據(jù)的速率（例如仁:..,,.（片;.,,.））可^表示 為公式（12)右邊的表達項；否則，可表示為公式（13)右邊的表達項。若讓該表達項等于該 中繼節(jié)點期望的速率下限（例如，玉，通常根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應用場景取經(jīng)驗值），則可解得0的 值。將所有求解的中繼節(jié)點P值中的最小值保存在變量中W備后用。
[0193] 8、從源節(jié)點角度考慮，參數(shù)0值的取值范圍為[Pgd。?，而從中繼節(jié)點角 度考慮，參數(shù)P值的取值范圍為化因此，該算法最終的輸出結(jié)果應取兩者的交集， 即[0d。?，0叩]二[0s_dmm，0s_up]n(0，0r_up