1。5。1 按优化目标的不同进行分类
在这里必须要提到协作通信技术,从目前的研究现状来看,采用协作通信技术是提高网络系统性能的一个有效的方法,一般来说网络的性能是一个非常广泛的概念,它包含了多种影响因素,常见的如信道能力,通信延迟,能量消耗,误码率,重传率,中断率等等。这也意味着,系统中的优化目标也不尽相同。所以根据优化目标的不同,在进行中继选择时,参考的标准也可能不同。目前的研究大都集中在以下几个优化目标上面:
(1)信道能力(capacity):以信道能力为优化目标的中继选择策略研究在已有的研究成果中占据了半壁江山[6-12]。如果在系统进行转发的时候选择使用最合适的中继协作,那么在接收节点处得到的信噪比(SNR)的值就会更高,这样就能够使这个信道的能力得到很大程度上的提高,进而提高整个系统的吞吐量。所以大部分研究在设计中继选择策略的时候,参考标准往往包括信道状态信息(CSI)或者瞬时信道状态信息(ICSI)。
(2)能量消耗(power consumption):能量消耗也是系统进行中继选择时需要考虑的重要因素。如果一个系统只想要原有的通信速率得以保持,那么相应的降低节点的传输能量便可以减少不必要的资源浪费,这在实际的应用当中将大有用处。正如大家都知道的,在无线网络传输过程中,需要重点考虑的要素之一就是能量的消耗,选择合适的中继协助转发有利降低节点通信能耗,使整个网络生命的周期得到改善。通常考虑能量消耗的中继选择策略会对发送方和中继的传输能量分配进行一个优化,而只考虑优化信道能力的中继选择策略一般假设发送方和中继的传输能量是相等的或是平均分配总的传输能量。以能量消耗为优化目标的相关文献有[2-5,14]。
(3)中断概率(outage probability):考虑如图1-1中的协作通信模型,在接收端处可以从中继和发送端分别接收到一个信号,而链路的中断概率是相互独立的,物理层对从两条不同路径接收到的信号进行处理的程序也是相互独立的,因此除非出现这两个信号同时丢失的情况,否则系统的中断就不会出现,这样一来就使通信的中断概率在很大程度上降低。因此采用协作通信的方式会很大程度的减小系统的中断概率[8]。
图1-1:协作通信模型
1。5。2 按选择方式的不同进行分类
在进行中继选择时,有多种方式可供参考。我们可以从中继选择的决定者与中继选择的时机这两个方面对这些方式进行分类。从中继选择的决定者方面来看,可以分为分布式,集中式和半分布式三种:
(1)分布式中继选择:分布式中继选择是较早时期提出的中继选择策略[1],并在之后被研究者进行了一系列改进[2],同样采用分布式选择方法进行中继选择[11]。分布式中继选择的优点是不需要了解整个网络的信息,仅根据本地的信息来做决定,计时器机制是通常采用的协调方法之一,但这种方法容易产生信道冲突和干扰,最后导致中继选择失败。
(2)集中式中继选择:集中式中继选择策略与分布式选择方法正好相反,它通过某个“主控”节点(通常是源节点或目的节点)的协调与控制,避免在进行中继选择时产生的冲突和干扰,这种方法需要知道所有潜在中继的信道信息,而这些信息在实际中不一定可用,此外“主控”节点的中继信息存储和能耗也是值得考虑的一个方面。
(3)半分布式中继选择:这种方法集合了以上两种方法的优点[9,14]提出了半分布式中继选择策略。所有潜在的中继首先根据接收到的源节点信息评估自己的信道质量,因为有参考阈值的存在,所以并不是所有的节点都会参与中继选择。这些“合格”的节点发送自己的信息给目的节点,由目的节点从这些节点中选择出最佳的中继,整个过程是先分布再集中的,既减少产生信道冲突和干扰的几率,又不需要知道完整的全局节点信道信息。