[发明专利]一种固定中继的多跳蜂窝网络的路径选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及固定中继的多跳蜂窝网络领域，特别是涉及一种固定中继的多跳蜂窝网络的路径选择方法。

背景技术

近年来，随着无线移动通信技术的迅猛发展，第三代移动通信系统已得到广泛应用，第四代移动通信系统逐渐成为学术界和工业界关注的热点。第四代移动通信系统是一个多种通信系统的综合体，由多种接入网构成、能够支持多种业务无缝通信。在这样一个通信系统框架下，多跳蜂窝网络以其独特的灵活性和可扩展性将成为该网络框架的重要组成形式。所谓多跳蜂窝网络就是将蜂窝网和自组织网相融合，在蜂窝系统中引入自组织通信方式，允许移动站之间通过多跳转发直接进行通信甚至组成局域子网。多跳蜂窝网络可以根据中继的移动性划分为固定中继和移动中继两种类型。固定中继就是中继站不具有移动性，固定布置在某一位置如建筑物顶、隧道、地下室等为移动站提供网络接入和转发数据的服务。移动中继具有移动性，它可以在基站控制范围内随时变更自己的位置。同时，移动站在移动中继多跳蜂窝网络中也不仅仅作为一般的网络服务消费终端，还可以扮演移动中继的角色，即为其它的移动站提供中继服务。由于在多跳中继蜂窝网络中引入了中继站，网络拓扑结构就变得相对比较复杂，移动站接入网络的方式也发生了变化。移动站除了可以直接与基站进行通信之外，还可以通过中继站与基站建立多跳中继连接进行通信，网络中会出现不同传输路径并存的情况。因此，当这几种通信方式都能实现用户的通信需求时，就不可避免地需要解决路径选择问题。

路径选择问题的实质就是要在综合当前网络资源的利用率、网络的负载均衡程度、业务的服务质量（QoS）要求以及用户的移动特性等相关因素的基础上确定出有效的优化函数关系，所以，选定一种既能充分优化网络性能又能满足业务服务质量要求的准则和决策算法是比较困难的。有文献从移动站探测到的信号强度、接收到的信干噪比（SINR）以及路径衰落模型等网络特征出发，建立相应的信道质量评估函数，根据评价函数的结果选择值最大或最小的路径为最佳传输路径。因为数据传输会消耗移动站和网络的能量，所以一些学者从系统能耗角度出发，建立最小能量消耗的路径评估模型，为移动站从多条路径中选出一条能耗最小的路径作为最佳传输路径。还有一些路径选择算法从第四代移动通信系统采用正交频分多点接入（OFDMA）的特点出发，定义了一个用于评价路径频谱利用率的代价函数，选择能够使代价函数的值最大的路径为目标路径。另外，还有一些路径选择算法是根据移动站的各种不同业务流的服务质量要求来进行选择。资料表明，上述方法都存在共同的问题：一般都站在网络方的角度、以优化网络性能或者满足不同业务的服务质量出发建立单目标决策模型，而忽略了用户方十分关心的用户体验质量（QoE）。因此，迫切需要设计一种既能优化网络性能又能充分考虑用户体验质量的多目标路径选择方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对固定中继的多跳蜂窝网络，如何创新地设计一种既能优化网络性能又能充分考虑用户体验质量的多目标路径选择方法。

为了解决上述问题，本发明公开了一种固定中继的多跳蜂窝网络的路径选择方法，其技术方案包括以下各步骤：

步骤1：初始化参数；

步骤2：判断移动站是否满足本地转发策略，如果满足则选择本地捷径传输路径；

步骤3：如果移动站不满足本地转发策略，则从考虑用户体验质量（QoE）出发，运用可拓学理论的物元分析模型建立QoE与QoS参数之间的映射关系，构建出候选路径P的QoE评价等级目标函数                                                ；

步骤4：从优化网络性能出发构建候选路径P的网络信道容量目标函数；

步骤5：将QoE评价等级目标函数和网络信道容量目标函数作为合作博弈模型中的局中人，运用纳什谈判公理求解，得到最佳传输路径。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）针对固定中继的多跳蜂窝网络，本发明采用了一种既能优化网络性能又充分考虑用户体验质量的多目标路径选择方法，克服了传统路径选择方法仅仅站在网络方的角度、以优化网络性能或者满足不同业务的服务质量出发建立单目标决策模型的缺陷；