[发明专利]一种基于网络编码技术的中继选择方法及装置

说明书

本发明提出一种基于网络编码技术的中继选择方法及装置，方法包括：首先根据通信质量，选择最优的中继，然后根据各种网络编码方式的干扰容量，选取干扰最小的网络编码方式，保证了信息的有效传输，同时也最大化系统资源的利用率；干扰最小的网络编码方式的选择采用强化学习的方法，通过感知环境状态信息来学习动态系统的最优策略，通过试错法不断与环境交互获得策略的改进，为用户选择通信质量最优的中继和干扰最小的网络编码方式。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种适用于无线网络的基于网络编码技术的中继选择方法及装置。

背景技术

随着信息化时代的发展，网络覆盖的需求越来越强。在传统的蜂窝网络架构中引入中继基站，并且使用多跳链路，移动终端可以经过一个或多个中继站与基站相连，有效增强无线网络的覆盖范围，提高吞吐量。

网络编码技术的基础原理是在网络中的各个节点上，对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。传统的通信网络节点传送数据的方式是存储转发，即除了数据的发送节点和接收节点以外的节点只负责路由，而不对数据内容做任何处理，中间节点扮演着转发器的角色；网络编码转变了传统节点的角色，在节点上对数据进行编码、处理，有效提高网络吞吐量、鲁棒性和安全性，目前在无线网络、P2P系统、分布式文件存储和网络安全等领域应用广泛。

中继协作通信是扩大无线网络覆盖的有效措施。然而协作中继转发会占用额外的信道资源，导致系统资源利用率下降，而网络编码能够提高系统吞吐量。同时，中继能有效降低网络编码应用于无线通信中时带来的噪声、衰落和干扰。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提出一种基于网络编码技术的中继选择方法及装置，在中继协作转发中使用网络编码，选出使用户当前效用最优的中继和相应的网络编码方式；在综合考虑系统吞吐量、数据传输速率、带宽利用率、小区间的业务流量、信号覆盖范围等因素的同时，满足低噪声少干扰的传输需求，并且还能实现系统资源利用率高的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于网络编码技术的中继选择方法，包括：

步骤1，用户(移动终端)根据周围环境选择通信质量最好的通信节点(中继或基站)；

步骤2，通信质量最好的通信节点采用强化学习选取干扰容量最大的网络编码方式。

优选的，所述步骤1，包括：

步骤1.1，根据用户与通信节点的距离，选择距离最近的三个通信节点；

步骤1.2，计算用户与最近的三个通信节点的信噪比，比较得出信噪比最大的通信节点作为通信质量最好的通信节点。

优选的，所述步骤2，包括：

步骤2.1，通信质量最好的通信节点计算使用各种网络编码方式编码和不使用网络编码的干扰容量；

步骤2.2，通信质量最好的通信节点使用强化学习，更新干扰容量，选取干扰容量最大的网络编码方式。

优选的，所述步骤2.2，包括：

步骤2.2.1，将计算出的使用各种网络编码方式编码和不使用网络编码的干扰容量数据作为学习样本输入学习模块；采用Q学习算法来学习最优码本；

步骤2.2.2，初始化Q函数值表中的所有Q函数值，Q函数值初值的选取可以为任意值；初始化环境状态s和中继的网络编码方式a，环境状态s根据当前信道状态进行初始化，中继的网络编码方式a在放大转发、解码转发、压缩转发、降噪转发、检测转发和量化转发中任意选取；

步骤2.2.3，通过当前环境状态s和中继的网络编码方式a，评估对应的干扰容量；