CN104270791A - 一种缓存器辅助的中继节点选择方法 - Google Patents

一种缓存器辅助的中继节点选择方法 Download PDF

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Abstract

一种缓存器辅助的中继节点选择方法，涉及通信领域。本发明是为了解决现有无线中继站信道的吞吐量低的问题。本发明所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，利用缓存器能够暂时储存发送到接收中继节点数据和等待从接收中继节点发送到目的节点的数据，即利用缓存器暂存数据的功能，始终为源节点到接收中继节点和接收中继节点到目的节点之间提供通常的信道服务，并充分利用信道资源，使得***的吞吐量、小区内蜂窝网覆盖范围和边缘用户的服务质量得到显著提高。且充分利用源节点至接收中继节点和接收中继节点至目的节点两条信道的时隙资源，提高了***的传输效率。适用于通信***中的数据传输。

Description

一种缓存器辅助的中继节点选择方法
技术领域
本发明属于通信***中的移动通信领域，尤其涉及含中继站的通信***。
背景技术
随着数据业务的增长，传统的蜂窝网在提高***容量、扩展小区覆盖和以高效的方式提高***最小吞吐量方面面临着挑战。无线中继站，尤其是半双工的中继站，在不导致更高要求的场景采集和回程费用的前提下，让这些成为可能。设计无线中继站面临的挑战有提供向后兼容性，最小的复杂度，最高的效率。3GPP LTE-A以无线中继站作为其突出的特征之一。
带内中继要求在时域或者是空域内将回程链路和接入链路分开。通过复杂的操作和部署可以将接入链路和回程链路在空间上隔离开(例如将天线充分的分开或隔离)。在空间充分隔离的条件下，回程链路和接入链路同时进行是可能的，这样就形成了一种全双工工作的中继。在***中引入中继器，缩短终端与基础设施之间的距离，在小区内布置多个中继站的情况下，无线中继站信道的吞吐量会降低且小区内蜂窝网的覆盖范围较小。
发明内容
本发明是为了解决现有无线中继站信道的吞吐量低的问题，现提供一种缓存器辅助的中继节点选择方法。
一种缓存器辅助的中继节点选择方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将源节点能够检测到的所有中继节点作为可选中继节点，源节点向所有可选中继节点发送接入申请的信令，每个中继节点中均设有一个缓存器；
步骤二：所有可选中继节点均接收源节点发送的信令、源节点至中继节点信道的状态信息和中继节点至目的节点信道的状态信息，当有中继节点接收到源节点发送的信令时，该中继节点向源节点发送信道质量反馈信令，该反馈信令中包括上述信道的状态信息和该中继节点的编号；
步骤三：源节点根据接收到的信道质量反馈信令中包含的状态信息，在源节点能够检测到的所有中继节点中选择N个备选中继节点，其中N＝2,3；
步骤四：源节点在N个备选中继节点中选择当前时刻接收信令中状态信息值最大的中继节点作为接收中继节点，并向该接收中继节点的缓存器中发送数据；
步骤五：当接收中继节点的缓存器中接收到的数据量达到该缓存器所设门限值时，该接收中继节点向源节点发送数据满限反馈信令，同时停止接收数据，并向目的节点发送其接收到的数据，然后返回步骤三，选择下一个接收中继节点，使得源节点中的数据全部发送至目的节点中。
本发明所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，利用缓存器能够暂时储存发送到接收中继节点数据和等待从接收中继节点发送到目的节点的数据，即利用缓存器暂存数据的功能，始终为源节点到接收中继节点和接收中继节点到目的节点之间提供通常的信道服务，并充分利用信道资源，使得***的吞吐量、小区内蜂窝网覆盖范围和边缘用户的服务质量得到显著提高。且充分利用源节点至接收中继节点和接收中继节点至目的节点两条信道的时隙资源，提高了***的传输效率。
同时，本发明由于参与每次通信的中继为2至3个，所以不会因为某个中继信道质量突然变坏而影响整个***的通信效率，从而使***的鲁棒性提高了50％。适用于通信***中的数据传输。
附图说明
图1为带有缓存器的中继节点的工作场景示意图，其中BUFFER表示缓存器，S表示数据传输源节点，Ri＝R1,…，Rn表示参与通信的所有可选中继节点，D表示数据传输的目的节点，i＝n,n＝1,2,3...。
图2为一种缓存器辅助的中继节点选择方法的线程图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将源节点能够检测到的所有中继节点作为可选中继节点，源节点向所有可选中继节点发送接入申请的信令，每个中继节点中均设有一个缓存器；
步骤二：所有可选中继节点均接收源节点发送的信令、源节点至中继节点信道的状态信息和中继节点至目的节点信道的状态信息，当有中继节点接收到源节点发送的信令时，该中继节点向源节点发送信道质量反馈信令，该反馈信令中包括上述信道的状态信息和该中继节点的编号；
步骤三：源节点根据接收到的信道质量反馈信令中包含的状态信息，在源节点能够检测到的所有中继节点中选择N个备选中继节点，其中N＝2,3；
步骤四：源节点在N个备选中继节点中选择当前时刻接收信令中状态信息值最大的中继节点作为接收中继节点，并向该接收中继节点的缓存器中发送数据；
步骤五：当接收中继节点的缓存器中接收到的数据量达到该缓存器所设门限值时，该接收中继节点向源节点发送数据满限反馈信令，同时停止接收数据，并向目的节点发送其接收到的数据，然后返回步骤三，选择下一个接收中继节点，使得源节点中的数据全部发送至目的节点中。
步骤四中，源节点选择出接收中继节点后向该接收中继节点发送结果反馈信令。
本发明中，缓存器能够暂时储存发送到接收中继节点数据和等待从接收中继节点发送到目的节点的数据，即利用缓存器暂存数据的功能，始终为源节点到接收中继节点和接收中继节点到目的节点之间提供通常的信道服务，并充分利用信道资源，使得***的吞吐量、小区内蜂窝网覆盖范围和边缘用户的服务质量得到显著提高。
在数据传输前，源节点中的数据以数据包的形式，按其排列次序进行编号，并将编号编码在该数据包中。目的节点根据接收到的数据包中的排列次序重新排列所接收到的数据。
本发明所涉及的中继类型为解码转发的半双工的带内中继。
如果某一缓存器中数据滞留时间限值设为T1，中继节点能够增加发送功率，提高发送速度，直到数据传输结束，缓存器变空。当滞留时间超过时间限值T1时，该缓存器中的数据被自动抛弃，并向源节点发送数据被抛弃的信令，该信令中包含被抛弃的数据的编号。源节点将被抛弃的数据转发给其它接收中继节点。若相同数据连续三次被抛弃则该次通信自动停止。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，步骤二中所有可选中继节点每隔时间τ向源节点发送一次反馈信令。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，步骤二中源节点至中继节点信道的状态信息和中继节点至目的节点信道的状态信息为且
γ g i = | g i | 2 E s N 0 γ h i = | h i | 2 E R / N 0 ,
gi表示源节点至中继节点的信道增益，hi表示中继节点至目的节点的信道增益，i＝1,…,N，γgi表示源节点和中继节点之间的即时信噪比，表示中继节点与目的节点之间的即时信噪比， γ ‾ g i = E [ γ g i ] = σ g i 2 E s N 0 γ ‾ h i = E [ γ h i ] = σ h i 2 E R / N 0 , E[·]代表期望，表示gi的方差，表示hi的方差，ER表示接收中继节点的发送功率，Es表示原节点的发送功率，N0表示接收节点的均值为零时的加性高斯白噪声的方差。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，步骤三中选择N个备选中继节点的方法为：
源节点根据接收到的反馈信令中包含的中继节点的信噪比，选择N个信噪比最大的中继节点作为备选中继节点。
本实施方式中，源节点每隔时间τ重新选择一次备选中继节点。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，步骤五中，当接收中继节点的缓存器中接收到的数据量降到门限值以下时，该接收中继节点向源节点发送数据排空反馈信令，然后作为可选中继节点向源节点发送信道质量反馈信令。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，同一时刻，源节点能够同时向N个接收中继节点发送数据，当N个接收中继节点均未发送数据排空反馈信令时，则源节点停止选择新的接收中继节点。
当N＝3时，在第三个接收中继节点的缓存器数据量达到门限值后，如果之前两个接收中继节点均未向源节点发送数据排空反馈信令，则源节点停止选择新的接收中继节点，直至源节点收到一个数据排空反馈信令时，源节点再重新选择接收中继节点。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，当有N个接收中继节点同时向目的节点发送数据时，该N个接收中继节点发送数据的频率均不同。
本实施方式中，所述N个接收中继节点发送数据的频率均不同，能够避免相互之间的信息干扰。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，接收中继节点向目的节点发送数据之前，接收中继节点向目的节点申请发送信令，当目的节点接收到该申请发送信令，目的节点向接收中继节点发送传输反馈信令，且接收中继节点接收到该信令时，接收中继节点开始向目的节点发送数据。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，源节点完成数据接收后，向所有参与通信的接收中继节点发送通信结束信令。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，接收中继节点中缓存器的门限值为F≤Lb/2，其中Lb为缓存器的容量。
具体实施方式十一：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法作进一步说明，本实施方式中，目的节点采用天线阵列同时接收来自不同方向的接受中继节点所发送的数据。

Claims (10)

1.一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：将源节点能够检测到的所有中继节点作为可选中继节点，源节点向所有可选中继节点发送接入申请的信令，每个中继节点中均设有一个缓存器；
步骤二：所有可选中继节点均接收源节点发送的信令、源节点至中继节点信道的状态信息和中继节点至目的节点信道的状态信息，当有中继节点接收到源节点发送的信令时，该中继节点向源节点发送信道质量反馈信令，该反馈信令中包括上述信道的状态信息和该中继节点的编号；
步骤三：源节点根据接收到的信道质量反馈信令中包含的状态信息，在源节点能够检测到的所有中继节点中选择N个备选中继节点，其中N＝2,3；
步骤四：源节点在N个备选中继节点中选择当前时刻接收信令中状态信息值最大的中继节点作为接收中继节点，并向该接收中继节点的缓存器中发送数据；
步骤五：当接收中继节点的缓存器中接收到的数据量达到该缓存器所设门限值时，该接收中继节点向源节点发送数据满限反馈信令，同时停止接收数据，并向目的节点发送其接收到的数据，然后返回步骤三，选择下一个接收中继节点，使得源节点中的数据全部发送至目的节点中。
2.根据权利要求1所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，步骤二中所有可选中继节点每隔时间τ向源节点发送一次反馈信令。
3.根据权利要求1所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，步骤二中源节点至中继节点信道的状态信息和中继节点至目的节点信道的状态信息为且
gi表示源节点至中继节点的信道增益，hi表示中继节点至目的节点的信道增益，i＝1,…,N，γgi表示源节点和中继节点之间的即时信噪比，表示中继节点与目的节点之间的即时信噪比， γ ‾ g i = E [ γ g i ] = σ g i 2 E s N 0 γ ‾ h i = E [ γ h i ] = σ h i 2 E R / N 0 , E[·]代表期望，表示gi的方差，表示hi的方差，ER表示接收中继节点的发送功率，Es表示原节点的发送功率，N0表示接收节点的均值为零时的加性高斯白噪声的方差。
4.根据权利要求3所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，步骤三中选择N个备选中继节点的方法为：源节点根据接收到的反馈信令中包含的中继节点的信噪比，选择N个信噪比最大的中继节点作为备选中继节点。
5.根据权利要求1所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，步骤五中，当接收中继节点的缓存器中接收到的数据量降到门限值以下时，该接收中继节点向源节点发送数据排空反馈信令，然后作为可选中继节点向源节点发送信道质量反馈信令。
6.根据权利要求5所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，同一时刻，源节点能够同时向N个接收中继节点发送数据，当N个接收中继节点均未发送数据排空反馈信令时，则源节点停止选择新的接收中继节点。
7.根据权利要求6所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，当有N个接收中继节点同时向目的节点发送数据时，该N个接收中继节点发送数据的频率均不同。
8.根据权利要求1所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，接收中继节点向目的节点发送数据之前，接收中继节点向目的节点申请发送信令，当目的节点接收到该申请发送信令，目的节点向接收中继节点发送传输反馈信令，且接收中继节点接收到该信令时，接收中继节点开始向目的节点发送数据。
9.根据权利要求1所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，源节点完成数据接收后，向所有参与通信的接收中继节点发送通信结束信令。
10.根据权利要求1所述的一种缓存器辅助的中继节点选择方法，其特征在于，接收中继节点中缓存器的门限值为F≤Lb/2，其中Lb为缓存器的容量。
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