大规模中继网络中基于时隙ALOHA的贪婪中继选择方法

摘要

本发明提供了一种大规模中继网络中基于时隙ALOHA的贪婪中继选择方法，首先建立网络模型，然后可用中继节点进行自我标记后进行基于时隙ALOHA的贪婪中继选择，当中继节点被成功选择，则源节点使用被选中的中继节点进行传输。本发明同时结合了盲网络、动态网络、大规模网络环境等多方面因素，可以在不需要中继提供状态信息的前提下，在大量动态中继之中快速选择出符合用户传输需求的中继，并且引入了贪婪中继选择的新兴概念，是一种可用性强，适用面广的中继选择方案。

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更进一步涉及大规模无线中继网络中由于缺乏中 继信息的广播和更新时的中继选择方案的设计问题，可用于解决含有设备与设备间的 直接通信的移动蜂窝网，以及传感器网络通信等动态大规模网络环境中，无法获得中 继信息时的中继选择问题。

背景技术

协作通信技术是一种将中继节点运用到无线网络的新兴技术。它能够为原本信道 质量较差难以保证传输质量的用户提供可靠的数据传输服务。其基本思想是通过利用 分集技术，在信道质量较差的发射接收端之间安放用于接收转发的中继节点，从而达 到减短单跳距离，改善信道质量，提高总传输距离，降低中断率等作用。在中继服务 网络中，由于可能同时存在有复数性能不同的中继，设计一个能为用户提供合适中继 的中继选择方案非常重要。目前有很多研究中继选择的相关工作。Y.Jing等人在Single  and multiple relay selection schemes and their achievable diversity orders(IEEE Trans. Wireless Commun.,vol.8,no.3,pp.1414-1423,Mar.2009.)一文中总结了目前存在的 数种单中继选择算法，并将中继选择的场景扩展到了多中继的情况。进一步，S.Park 等人在Adaptive threshold based relay selection for minimum feedback and channel usage (IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.10,no.11,pp.3620-3625,Nov.2011.)中提出了一 种基于单比特反馈可调节阈值的中继选择算法，它能够很好地降低对信道状态信息 (CSI)更新量的需求。

为了选择最优的中继，以上述两个方案为代表的众多算法都采取了收集中继信息 进行比较的方式来进行选择，然而这种方法网络开销很大且十分复杂。在诸如分布式 动态大规模中继网络这样的实际场景中，通过上面的穷举对比的方式来在大量中继中 选择最优中继就显得非常不现实了。

基于时隙ALOHA的中继选择方案是一种能够随机选取满足特定条件中继的策 略，这类选择方案能够在不进行特别对比的情况下选择出中继，从而降低了对中继的 信息需求。F.Etezadi,等人在Decentralized relay selection schemes in uniformly  distributed wireless sensor networks(IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.11,no.3,pp. 938-951,Mar.2012.)一文中阐述了在均匀分布的中继网络中的中继选择问题。重点对 比了最优中继选择，随机中继选择以及基于地理的中继选择方案。然而该方案并未给 出如何在大规模网络中协调随机接入中继的接入概率问题，同时也缺乏具体的帧结构 设计的相关讨论。

发明内容

为了克服现有技术网络规模过小，过度依赖收集中继的信息来完成选择，以及大 多只能应用于静态网络等不足，本发明提供一种能运用在动态大规模网络中的贪婪中 继选择方案，该方案能够在不需要收集中继的信息情况下，快速选取满足传输速率需 求的中继，并且能很好地适应不同的中继密度及节点运动情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

1)建立网络模型，包括一个源节点S、一个目的节点D和密度为λ_r的均匀随机分 布的若干中继节点R，其中中继节点分为可以满足用户最低传输需求的可用中继和不 能满足传输需求的其它中继；源节点到目的节点、源节点到中继节点、中继节点到目 的节点之间的距离分别表示为d_SR、d_SR和d_RD；在每帧内执行步骤2)～4)；

2)可用中继的自我标记

2a)源节点在每帧中的第一时隙广播用户最低需求传输速率R_r和源节点坐标给所 有中继节点；

2b)收到源节点广播信息的每个中继节点计算自己的中继传输速度 并与需求传输速率R_r进行对比，其中ε为用户能够承受的 目标传输总中断率，P_s与P_r分别为源节点和中继节点的发射功率，N₀为噪声平均功率；

2c)每个能够满足R_a＞R_r的中继节点都将自己标记为可用中继，继续参与步骤3) 中基于时隙ALOHA的中继选择，其余中继自我标记为其它中继，并退出本帧的中继 选择，在下一帧之前保持静默；

3)基于时隙ALOHA的贪婪中继选择

3a)可用中继通过可用中继区域估算每时隙最优接入概率 其中λ＝λ_r|S|，m为本帧中目前已成功接入的中继个数， P_suc(p_acc)为一个时隙内的发生成功接入的总概率，

$P_{\mathrm{suc}}\left(p_{\mathrm{acc}}\right)=e^{-{\lambda }_r\left|S\right|}\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}\frac{{\left({\lambda }_k\right|S\left|\right)}^k\left(\begin{array}{c}k-m\\ 1\end{array}\right){(1-p_{\mathrm{acc}})}^{k-m-1}{p}_{\mathrm{acc}}}{k!}$

其中，k为该帧内的可用中继数量，$\left(\begin{array}{c}k-m\\ 1\end{array}\right)$代表在k-m个中选1个的组合符号，|S| 为可用中继区域的面积，

$\left(\begin{array}{c}\left|S\right|=2\underset{x_1}{\overset{x_2}{\int }}\sqrt{-x_{\mathrm{SR}}^2+a{x}_{\mathrm{SR}}+b}{\mathrm{dx}}_{\mathrm{SR}}\\ =(\frac{2x_{\mathrm{SR}}-a}{2}\sqrt{-x_{\mathrm{SR}}^2+a{x}_{\mathrm{SR}}+b}+\frac{a^2+4b}{4}\arcsin \frac{2x_{\mathrm{SR}}-a}{\sqrt{a^2+4b}}){|}_{x_1}^{x_2}\end{array}\right)$

积分下限与上限分别为

$\left(\begin{array}{c}{x}_1=a/2-\sqrt{a^2/4+b}\\ x_2=a/2+\sqrt{a^2/4+b}\end{array}\right)$

其中$a=\frac{2d_{\mathrm{SD}}{P}_s}{P_s+P_r},b=(\frac{\ln {(1-ϵ)}^{-1}}{(2^{R_r}-1)N_0}-\frac{d_{\mathrm{SD}}^2}{P_r})\frac{P_s{P}_r}{P_s+P_r};$

3b)在每帧的中继选择开始之前，设为被选中继传输速率的初始值，W为 连续失败接入的时隙的上限值，w⁰＝0为连续接入失败时隙计数器的初始值，m⁰＝0为 已成功接入中继数量的初始值，L表示一帧中总的时隙数，l⁰＝0为选择过程使用时 隙的初始值；

在从第二个时隙开始的每一个时隙中，每个尚未接入成功的可用中继都以计算得 到的接入概率p_acc(λ,m)来接入信道；当且仅当同时只有一个中继接入信道时，则完成 了一次成功的选择，此时成功接入中继数量m加1并且令w归零；否则选择失败，且 当m＞0时令w加1；无论选择是哪一种结果，l都加1，代表推进到下一时隙；

每当发生一次成功的选择，将选择成功的中继节点的速度R_a和R_s进行对比；当 R_a＞R_s，源节点更新被选中的中继节点为新接入成功的中继节点并令R_s＝R_a，继续进 行中继选择，否则终止中继选择；在w达到上限W，或者l达到上限L时也终止选择；

4)当步骤3)结束且有中继节点被成功选择，源节点使用被选中的中继节点以速 度R_s进行传输；协作传输过程分为两个阶段：第一阶段，源节点将数据发送给中继节 点；第二阶段，中继解码收到的数据，如果能够正确解码，则中继将解码的数据转发 给目的节点，否则中继将不进行转发。

本发明的有益效果是：本发明考虑的是一个大规模协作网络中的中继选择问题， 该方案同时结合了盲网络、动态网络、大规模网络环境等多方面因素，本发明可以在 不需要中继提供状态信息的前提下，在大量动态中继之中快速选择出符合用户传输需 求的中继，并且引入了贪婪中继选择的新兴概念，是一种可用性强，适用面广的中继 选择方案。

附图说明

图1是本发明适用的网络模型图；

图2是本发明的算法流程图；

图3是本发明的帧结构图；

图4是本发明的可用中继区域面积计算标示图；

图5是本发明的方案和现有方案性能的对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明建立在一个时分的系统上，中继选择将在每一帧中独立完成。具体步骤包 括如下：

1)建立网络模型

本发明建立的系统模型由一个源节点S，一个目的节点D，和密度为λ_r的均匀随 机分布的一些中继节点R组成，其中中继节点分为可以满足用户最低传输需求的可用 中继，和不能满足传输需求的其它中继。各个节点都配备单天线以及定位装置(如 GPS)，且工作在半双工模式。我们将源节点到目的节点，源节点到中继、中继到目的 节点之间的距离分别表示为d_SR，d_SR和d_RD。下面的步骤将在每帧内进行。

2)可用中继的自我标记

2a)源节点将中继选择要求广播给网络中的全部中继。

源节点在每帧中的第一时隙广播用户最低需求传输速率R_r和自己的地理位置(坐 标)给所有中继。

2b)接收到信息的中继计算是否能够达到该要求。

收到源节点广播信息的每个中继计算自己的中继传输速度R_a，并与需求传输速率 R_r进行对比，其中R_a由下式获得。

$R_a={\log }_2(1-\frac{\ln (1-ϵ)}{(\frac{d_{\mathrm{SR}}^2}{P_s}+\frac{d_{\mathrm{RD}}^2}{P_r})N_0})$

其中ε为用户能够承受的目标传输总中断率，P_s与P_r分别为源节点和中继的发射 功率，N₀为噪声平均功率。

2c)中继可用状态的标记。

每个在2b)中能够满足中R_a＞R_r的中继都将自己标记为“可用中继”，继续参与3) 中基于时隙ALOHA的中继选择，其余中继自我标记为“其它中继”，并退出本帧的中 继选择，在下一帧之前保持静默。

3)基于时隙ALOHA的贪婪中继选择

3a)可用中继通过可用中继区域估算每时隙最优接入概率。

每个中继的最优接入概率p_acc(λ,m)的取值可由下式获得

$p_{\mathrm{acc}}(\lambda ,m)=\underset{0\le p_{\mathrm{acc}}\le 1}{\arg \min }{P}_{\mathrm{suc}}\left(p_{\mathrm{acc}}\right)$

其中λ＝λ_r|S|，m为本帧中目前已成功接入的中继个数，P_suc(p_acc)为一个时隙内的 发生成功选择(接入)的总概率，由下式获得。

$P_{\mathrm{suc}}\left(p_{\mathrm{acc}}\right)=e^{-{\lambda }_r\left|S\right|}\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}\frac{{\left({\lambda }_k\right|S\left|\right)}^k\left(\begin{array}{c}k-m\\ 1\end{array}\right){(1-p_{\mathrm{acc}})}^{k-m-1}{p}_{\mathrm{acc}}}{k!}$

其中，k为该帧内的可用中继数量，$\left(\begin{array}{c}k-m\\ 1\end{array}\right)$代表“在k-m个中选1个”的组合符号， |S|为可用中继区域的面积，由下式获得

$\left(\begin{array}{c}\left|S\right|=2\underset{x_1}{\overset{x_2}{\int }}\sqrt{-x_{\mathrm{SR}}^2+a{x}_{\mathrm{SR}}+b}{\mathrm{dx}}_{\mathrm{SR}}\\ =(\frac{2x_{\mathrm{SR}}-a}{2}\sqrt{-x_{\mathrm{SR}}^2+a{x}_{\mathrm{SR}}+b}+\frac{a^2+4b}{4}\arcsin \frac{2x_{\mathrm{SR}}-a}{\sqrt{a^2+4b}}){|}_{x_1}^{x_2}\end{array}\right)$

积分下限与上限分别为

$\left(\begin{array}{c}{x}_1=a/2-\sqrt{a^2/4+b}\\ x_2=a/2+\sqrt{a^2/4+b}\end{array}\right)$

其中$a=\frac{2d_{\mathrm{SD}}{P}_s}{P_s+P_r},b=(\frac{\ln {(1-ϵ)}^{-1}}{(2^{R_r}-1)N_0}-\frac{d_{\mathrm{SD}}^2}{P_r})\frac{P_s{P}_r}{P_s+P_r}.$

3b)可用中继使用时隙ALOHA接入，竞争中继。

在每帧的中继选择开始之前，设为被选中继传输速率的初始值。令W为连 续失败接入的时隙的上限值，其中W可根据实际用户对连续失败时隙的容忍程度来确 定。同时我们令w⁰＝0为连续接入失败时隙计数器的初始值。令m⁰＝0为已成功接入中 继数量的初始值。令L表示一帧中总的时隙数，同时我们令l⁰＝0为选择过程使用时隙 的初始值。

在从第二个时隙开始的每一个时隙中，每个尚未接入成功的可用中继都以计算得 到的接入概率p_acc(λ,m)来接入信道。当且仅当同时只有一个中继接入信道时，则完成 了一次成功的选择，此时成功接入中继数量m加1并且令w归零。否则选择失败，且 当m＞0时令w加1。无论选择是哪一种结果，l都加1，代表推进到下一时隙。

每当发生一次成功的选择，我们将选择成功的中继的速度R_a和R_s进行对比。当 R_a＞R_s，源节点更新被选中中继为新接入成功的中继并令R_s＝R_a，继续进行中继选择。 否则终止中继选择。另外，在w达到上限W，或者l达到上限L时也终止选择。

4)两阶段半双工的中继传输

当中继选择阶段结束且有中继被成功选择，源节点使用被选中继，以速度R_s进行 传输。协作传输过程分为两个阶段。第一阶段，源节点将数据发送给中继节点；第二 阶段，中继解码收到的数据，如果能够正确解码，则中继将解码的数据转发给目的节 点，否则中继将不进行转发。

参照图1～3，本发明的实施例步骤如下：

步骤1：建立网络模型。

由参照图1，本发明建立的系统模型由一个源节点S，一个目的节点D，和密度为λ_r的均匀随机分布的一些中继节点R组成，其中中继节点可分为可以满足用户最低传输 需求的可用中继，和不能满足传输需求的其它中继。各个节点都配备单天线以及定位 装置(如GPS)，且工作在半双工模式。由于网络中没有基站，同时网络规模较大， 设定源节点以及目标节点无法获得有关中继的数量，功率，位置，信道状态等信息。 中继之间也不互相通信来获取信息。所以称以上网络是“盲”的。另一方面我们假设 源节点和中继可以进行运动，以帧为单位改变所处的位置。所以每帧内的选择结果无 法适用在下一帧中。又由于大规模网络的频谱资源比较短缺，我们假设与一个用户有 关的全部网络活动都限制在一个信道中。我们将源节点到目的节点，源节点到中继、 中继到目的节点之间的距离分别表示为d_SR，d_SR和d_RD。假设每条信道都承受瑞利衰落 以及参数为2的路径损耗，信道参数表示为其中χ服从方差为1的指数分布， d为通信节点之间的距离。下面的步骤如参照图2，将在每帧内进行操作。

步骤2：可用中继的自我标记。

2a)源节点将中继选择要求广播给网络中的全部中继。

如参照图3，源节点在每帧中的第一时隙广播用户最低需求传输速率R_r和自己的 地理位置(坐标)给全部中继，无法正常收到广播信息的中继直接将自己标记为“其 它中继”。

2b)接收到信息的中继计算是否能够达到该要求。

收到源节点广播信息的每个中继通过源节点，自己本身，以及目标节点(固定， 坐标可以在一开始给出)的地理位置坐标，计算出d_SR以及d_RD。我们认定源节点和目 的节点之间的直传链路信道质量无法接受，那么在当一个中继能够达到的传输速度为 R_a时，源节点-中继链路的中断率有

$\left(\begin{array}{c}{ϵ}_{\mathrm{SR}}^{\mathrm{out}}=\mathrm{Pr}[{\log }_2(1+{\Gamma }_s{\left|{\beta }_{\mathrm{SR}}\right|}^2)\le R_a]\\ =\mathrm{Pr}[\chi \le (2^{R_a}-1)d_{\mathrm{SR}}^2/{\Gamma }_s]\\ =1-\exp (-(2^{R_a}-1)d_{\mathrm{SR}}^2/{\Gamma }_s)\end{array}\right)$

同理可得中继-目的节点链路的中断率为

${ϵ}_{\mathrm{RD}}^{\mathrm{out}}=1-\exp (-(2^{R_a}-1)d_{\mathrm{RD}}^2/{\Gamma }_r)$

其中分别代表源节点和中继节点的发射信噪比。P_s及P_r分别代 表源节点及中继的发射功率。N₀代表信道噪声平均功率。

我们采用选择解码转发协议，则采用中继传输的总中断率为

$\left(\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{SDF}}^{\mathrm{out}}=1-(1-{ϵ}_{\mathrm{SR}}^{\mathrm{out}})(1-{ϵ}_{\mathrm{RD}}^{\mathrm{out}})\\ =\exp (-(2^{R_a}-1)(\frac{d_{\mathrm{SR}}^2}{{\Gamma }_s}+\frac{d_{\mathrm{RD}}^2}{{\Gamma }_r}))\end{array}\right)$

当给定用户能够承受的目标传输总中断率ε时，则一个中继能够达到的最高传输 速度R_a可计算得为

$R_a={\log }_2(1-\frac{\ln (1-ϵ)}{(\frac{d_{\mathrm{SR}}^2}{P_s}+\frac{d_{\mathrm{RD}}^2}{P_r})N_0})$

则最终判断一个中继是否为可用中继的准则为

R_a＞R_r

2c)中继可用状态的标记。

每个能够满足2b)中判断准则R_a＞R_r的中继都将自己标记为“可用中继”，继续参 与步骤2中基于时隙ALOHA的中继选择，其余中继自我标记为“其它中继”。标记为 其它中继的中继退出本帧余下的选择阶段，在下一帧之前保持静默。由2b)中的中继 传输速度R_a表达公式与可用中继判断准则，我们可以得出，可用中继与源节点目的节 点之间的地理位置关系满足以下条件

$S=\{(d_{\mathrm{SR}},d_{\mathrm{RD}}):\frac{d_{\mathrm{SR}}^2}{P_s}+\frac{d_{\mathrm{RD}}^2}{P_r}\le \frac{\ln {(1-ϵ)}^{-1}}{(2^{R_r}-1)N_0}\}.$

其中，我们称S为“可用中继区域”。

步骤3：基于时隙ALOHA的贪婪中继选择

3a)可用中继计算本时隙接入概率。

由于我们认为所有中继都是相同配置的，则令所有中继在一个时隙接入信道的概 率为相同的p_acc(λ,m)，其中λ代表中继数量分布的方差，m＝0,1,2...为本帧中已成功接 入的中继个数。根据泊松极限定理，中继位置成均匀随机分布的网络中，可用中继的 数量服从方差为λ＝λ_r|S|的泊松分布，其中|S|代表可用中继区域的面积。则网络中有k 个可用中继的概率为

由于网络中继密度λ_r已知，为了计算|S|，我们如图4设立所示坐标轴。其中令源 节点S为坐标原点，并使目标节点D在x轴正半轴上。则我们可以将d_SR与d_RD关于坐 标轴分解为$d_{\mathrm{SR}}^2=s_{\mathrm{SR}}^2+y_{\mathrm{SR}}^2$与$d_{\mathrm{RD}}^2={(d_{\mathrm{SD}}-x_{\mathrm{SR}})}^2+y_{\mathrm{SR}}^2.$其中x_SR与y_SR分别为d_SR在x轴与y 轴上的映射。|S|可由下式积分获得

$\left(\begin{array}{c}\left|S\right|=2\underset{x_1}{\overset{x_2}{\int }}\left|y_{\mathrm{SR}}\right|{\mathrm{dx}}_{\mathrm{SR}}=2\underset{x_1}{\overset{x_2}{\int }}\sqrt{-x_{\mathrm{SR}}^2+a{x}_{\mathrm{SR}}+b}{\mathrm{dx}}_{\mathrm{SR}}\\ =(\frac{2x_{\mathrm{SR}}-a}{2}\sqrt{-x_{\mathrm{SR}}^2+a{x}_{\mathrm{SR}}+b}+\frac{a^2+4b}{4}\arcsin \frac{2x_{\mathrm{SR}}-a}{\sqrt{a^2+4b}}){|}_{x_1}^{x_2}\end{array}\right)$

x₁和x₂分别为面积积分的下限和上限，分别为

$\left(\begin{array}{c}{x}_1=a/2-\sqrt{a^2/4+b}\\ x_2=a/2+\sqrt{a^2/4+b}\end{array}\right)$

其中$a=\frac{2d_{\mathrm{SD}}{P}_s}{P_s+P_r},b=(\frac{\ln {(1-ϵ)}^{-1}}{(2^{R_r}-1)N_0}-\frac{d_{\mathrm{SD}}^2}{P_r})\frac{P_s{P}_r}{P_s+P_r}.$

在任意一个选择时隙中，可以得到在k-m个中继中有且只有一个中继成功接入概 率p_suc(k-m)为

$p_{\mathrm{suc}}(k-m)=\left(\begin{array}{c}k-m\\ 1\end{array}\right){(1-p_{\mathrm{acc}})}^{k-m-1}{p}_{\mathrm{acc}}$

其中$\left(\begin{array}{c}k-m\\ 1\end{array}\right)$代表“在k-m个中选1个”的组合符号。考虑到前面求得的可用中继数 量k的分布，则一个时隙中的接入成功概率P_suc为

则本时隙最优接入概率p_acc(λ,m)的取值可由下式获得

$p_{\mathrm{acc}}(\lambda ,m)=\underset{0\le p_{\mathrm{acc}}\le 1}{\arg \min }{P}_{\mathrm{suc}}\left(p_{\mathrm{acc}}\right)$

3b)可用中继通过时隙ALOHA接入，竞争中继。

初始化：在每帧的中继选择开始之前，设为被选中继传输速率的初始值。 为了避免多次失败接入而导致的无意义等待开销，令W为连续失败接入的时隙的上限 值，其中W可根据实际用户对连续失败时隙的容忍程度来确定。同时我们令w⁰＝0为 接入失败时隙计数器的初始值。令m⁰＝0为已成功接入中继数量的初始值。令L为一帧 中总的时隙数，同时我们令l⁰＝0为选择过程使用时隙的初始值。

接入方式：在每一个时隙中，每个尚未接入成功的可用中继都以计算得到的接入 概率p_acc(λ,m)来接入信道。当且仅当同时只有一个中继接入信道时，我们称完成了一 次成功的选择，此时m加1并且令w＝0。否则我们称该时隙发生了冲突(复数可用中 继同时接入)或者空闲(没有中继接入)。并且当m＞0时令w加1。无论接入是哪一种 结果，l都加1代表推进到下一时隙。

选择准则：每当发生一次成功选择，我们将接入的中继的传输速度R_a，和被选中 中继传输速度R_s进行对比。有两种对比结果：

(1)R_a＞R_s。这种情况下，源节点更新被选中中继为新接入成功的中继并令 R_s＝R_a。同时，源节点“贪婪地”认为有性能更好的中继可以获取，继续进行中继选 择。

(2)R_a≤R_s。这种情况下，源节点认为目前被选中的中继为最优中继，终止中 继选择。

选择结束准则：当发生以下三种情况时，中继选择阶段结束：

(1)发生了选择准则中的情况(2)；

(2)接入失败时隙计数器w达到上限W；

(3)时隙计数器l达到上限L，一帧中的全部时隙都消耗完毕。

其中，情况(1)和情况(2)的出现代表中继选择成功，可以进入步骤4进行传 输，情况(3)中所有时隙都浪费在选择中，导致选择失败。

步骤4：两阶段半双工的中继传输。

当完成了中继选择，源节点使用被选中继，以速度R_s进行传输。协作传输过程分 为两个阶段。第一阶段，源节点将数据发送给中继节点；第二阶段，中继解码收到的 数据，如果能够正确解码，则中继将解码的数据转发给目的节点，否则中继将不进行 转发。传输阶段可用时隙为总时隙数L减去广播时隙(1时隙)与选择时隙(l时隙)。 等效传输速度为

$R=\frac{L-l-1}{2L}{R}_s$

本发明的效果可以通过以下的仿真进一步说明：

1、仿真参数设定：

设定P_s＝10mW，P_r＝10mW，N₀＝0.1mW，ε＝0.1，d_SD＝100m，L＝100，W＝3。 仿真结果为1000次独立网络分布试验的平均结果。

2、仿真结果：

本发明与现有的基于时隙ALOHA的随机最优中继选择方案，随机第一中继选择 方案进行仿真，并比较在不同中继密度下的归一化传输速度，仿真结果如图4所示。

从图4中可以看出，本发明相比现有的两种基于时隙ALOHA的中继选择方案， 在传输速率上有着性能的提升，且提升的效果随着中继密度的增大而增大。