[发明专利]一种面向物联网环境中基于中继最优调度的协同组网方法

权利要求书

1.一种面向物联网环境中基于中继最优调度的协同组网方法，其特征在于，所述方法包括：

根据接收到的中继辅助通信请求，确定当前单小区中需要中继辅助通信的中继活跃设备；

采用K-means聚类算法对所述中继活跃设备邻近的空闲设备进行聚类，获得所述中继活跃设备对应的空闲设备集；

根据直接链路能耗计算公式，分析出所述中继活跃设备采用直接通信链路进行数据传输所需要的第一传输能耗；

根据两跳链路能耗计算公式，分析所述中继活跃设备采用所述空闲设备集中各空闲设备作为中继进行数据传输所需要的第二传输能耗，各所述空闲设备与各所述第二传输能耗一一对应；

根据所述第一传输能耗和所述第二传输能耗，从所述空闲设备集筛选出所述中继活跃设备的备选中继集，并标记出各备选中继的能耗等级；

将中继调度问题建模为二分图最优匹配问题，根据所述备选中继集中各备选中继的能耗等级，采用改进的Hungarian算法从所述备选中继集中确定出所述中继活跃设备对应的中继设备；

根据所述中继活跃设备对应的中继设备，为所述中继活跃设备分配以所述中继设备作为中继，与所述中继活跃设备距离最近的基站进行数据传输；

所述采用K-means聚类算法对所述中继活跃设备邻近的空闲设备进行聚类，获得所述中继活跃设备对应的空闲设备集的步骤，包括：

将第i个中继活跃设备RAD_i与各空闲设备之间的距离d_ai小于预设阈值K的空闲设备聚类到同一个集群中，获得第i个中继活跃设备对应的空闲设备集其中，所述预设阈值Kd_rab，d_rab为第i个中继活跃设备与第i个中继活跃设备距离最近的基站之间的距离，为包含m个空闲设备的第i个中继活跃设备对应的空闲设备集，为空闲设备集中的第一个空闲设备，为空闲设备集中的第二个空闲设备，为空闲设备集中的第m个空闲设备，n为当前单小区中需要中继辅助通信的中继活跃设备总个数；

所述直接链路能耗计算公式为：

E_i，0＝P·R_i，0·t_s

其中，P为传输功率，t_s为时隙长，R_i,0为第i个中继活跃设备与第i个中继活跃设备距离最近的基站采用直接通信链路所使用的资源单元数量，E_i,0为第一传输能耗；

所述两跳链路能耗计算公式为：

其中，为第i个中继活跃设备采用空闲设备j作为中继进行数据传输所需要的第二传输能耗，E_i,j为第i个中继活跃设备与第j个空闲设备通信的能耗，由E_i，j＝P·R_i，j·t_s获得，P为传输功率，t_s为时隙长，R_i,j为第i个中继活跃设备传输数据到第j个空闲设备所需的资源单元数量，E_j,0为第j个空闲设备与第i个中继活跃设备距离最近的基站通信的能耗，由E_j，0＝P·R_j，0·t_s计算获得，R_j,0为第j个空闲设备传输数据到所述基站所需的资源单元数量；

所述根据所述第一传输能耗和所述第二传输能耗，从所述空闲设备集筛选出所述中继活跃设备的备选中继集，并标记出各备选中继的能耗等级的步骤，包括：

根据所述空闲设备集中各所述空闲设备对应的第二传输能耗，筛选出第二传输能耗小于所述第一传输能耗的空闲设备，作为所述中继活跃设备的备选中继，组成所述中继活跃设备的备选中继集，表示为：

其中，为中继活跃设备i对应的备选中继集，表示备选中继集中的第p个备选中继，n为当前单小区中需要中继辅助通信的中继活跃设备总个数；

根据所述备选中继集中各备选中继的第二传输能耗与所述第一传输能耗的差值大小进行依次排序，根据排序结果标记出各备选中继的能耗等级。