CN108566665B - 一种中继选择方法和网络设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种中继选择方法和网络设备，用于在信号覆盖终端设备的多个中继中，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。该方法包括：获取信号覆盖终端设备的多个中继；针对所述多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继到终端设备的信道增益；根据获取到的信道增益，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继，实现了对信号覆盖终端设备的多个中继的自由、灵活选择。

Description

一种中继选择方法和网络设备

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种中继选择方法和网络设备。

背景技术

非正交多址接入技术(Non-orthogonal multiple access，NOMA)能够在一个带宽上同时传输多个用户的叠加信号，获得多用户信道的容量上界，从而获得更多的用户接入，提高数据传输速率。

在信号覆盖终端设备的中继中选择最优的中继进行数据传输，能够实现中继的最大化分集增益，从而最优化中继选择的中断性能，进一步提升协作***的性能，提高通信可靠性。

由于终端设备信号覆盖区域及信道条件的变化，中继也需要根据更新条件进行重新选择，从而保证用户终端高质量的用户体验和用户服务质量。

发明内容

本申请实施例提供一种中继选择方法和网络设备，用于在信号覆盖终端设备的多个中继中，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

本申请实施例采用下述技术方案：

第一方面，提供一种中继选择方法，包括：获取信号覆盖终端设备的多个中继；针对所述多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继到终端设备的信道增益；根据获取到的信道增益，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

第二方面，提供一种网络设备，包括：中继获取模块，用于获取信号覆盖终端设备的多个中继；信道增益获取模块，用于针对所述多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继到终端设备的信道增益；选择模块，根据获取到的信道增益，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

第三方面，提供一种网络设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

通过本发明实施例提供的中继选择方法，获取信号覆盖终端设备的多个中继，针对获取到的多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继到终端设备的信道增益，根据获取到的信道增益，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继，实现了对信号覆盖终端设备的多个中继的自由、灵活选择。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请的一个实施例提供的中继选择方法的实现流程示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的中继选择方法应用场景示意图；

图3为本申请的另一个实施例提供的中继选择方法的实现流程示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的网络设备具体结构示意图；

图5为本申请的另一个实施例提供的网络设备具体结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应理解，本发明实施例的技术方案可以应用于各种通信***，例如：全球移动通讯(Global System of Mobile communication，GSM)***、码分多址(Code DivisionMultiple Access，CDMA)***、宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，WCDMA)***、通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)、长期演进(Long Term Evolution，LTE)***、LTE频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)***、LTE时分双工(Time Division Duplex，TDD)、通用移动通信***(Universal MobileTelecommunication System，UMTS)或全球互联微波接入(Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access，WiMAX)通信***、5G***，或者说新无线(New Radio,NR)***。

在本发明实施例中，终端设备可以包括但不限于移动台(Mobile Station，MS)、移动终端(Mobile Terminal)、移动电话(Mobile Telephone)、用户设备(User Equipment，UE)、手机(handset)及便携设备(portable equipment)、车辆(vehicle)等，该终端设备可以经无线接入网(Radio Access Network，RAN)与一个或多个核心网进行通信，例如，终端设备可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)、具有无线通信功能的计算机等，终端设备还可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置。

本发明实施例中，网络设备是一种部署在无线接入网中用以为终端设备提供无线通信功能的装置。所述网络设备可以为基站，所述基站可以包括各种形式的宏基站，微基站，中继站，接入点等。在采用不同的无线接入技术的***中，具有基站功能的设备的名称可能会有所不同。例如在NR网络中，称为gNB(NR NodeB)；在LTE网络中，称为演进的节点B(Evolved NodeB，eNB或eNodeB)；在第三代(3rd Generation，3G)网络中，称为节点B(NodeB)等等。

参见图1和图2，本发明实施例提供一种中继的选择方法，如图1所示，包括如下步骤：

S101：获取信号覆盖终端设备的多个中继。

如图2所示，该实施例中，上述终端设备可以包括有信号叠加传输的第一终端设备和第二终端设备，当然，对于信号叠加传输的终端设备的数量，并不局限于本申请实施例中所列举的两个。

在第一终端设备、第二终端设备与网络设备之间，具体可以包括有大量的中继，例如中继1、中继2、……，中继N，其中，N是正整数，代表第一终端设备、第二终端设备与网络设备之间可选的中继的个数。

该实施例可以应用在NOMA***下，在一个带宽上同时传输多个用户的叠加信号，具体例如，第一终端设备和第二终端设备为两个叠加传输的终端设备。

另外，该步骤中所提到的多个中继，可以是信号覆盖第一终端设备和第二终端设备的全部中继，也可以是从上述的全部中继中挑选出的多个中继。

S102：针对所述多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继到终端设备的信道增益。

该步骤具体可以针对上述多的中继，分别获取到网络设备到该中继的信道增益、该中继到第一终端设备的信道增益，以及该中继到第二终端设备的信道增益。

优选地，作为一个实施例，该步骤具体可以针对N个中继，分别获取网络设备到第n个中继的信道增益h_n；所述第n个中继到所述第一终端设备的信道增益g_n,1，所述第n个中继到所述第二终端设备的信道增益g_n,2，最终计算出来3N个信道增益的数值，其中，n∈[1,N]，N是所述多个中继的个数。

S103：根据获取到的信道增益，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

该步骤中，根据上述获取到的3N个信道增益的数值，即可选择与所述终端设备(包括第一终端设备和第二终端设备)进行数据传输使用的中继。

例如，针对N个中继中的每一个中继，先确定出网络设备到该中继的信道增益、该中继到第一终端设备的信道增益，以及该中继到第二终端设备的信道增益这三个信道增益的最小值，最终得到N个最小值，然后将上述得到的N个最小值进行排序，选取所述最小值为最大的中继，作为与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

优选地作为一个实施例，该步骤根据所述第一终端设备的目标信道增益的平方ξ₁、所述第二终端设备的目标信道增益的平方ξ₂，以及所述h_n、g_n,1、g_n,2，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

例如，根据ξ₁|h_n|²、ξ₂|g_n,1|²和ξ₁|g_n,2|²，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继，所述

所述

其中，

R₁和α₁分别是所述第一终端设备的目标数据速率和功率分配因子；

R₂和α₂分别是所述第二终端设备的目标数据速率和功率分配因子；

ρ是发射信噪比；

α₁和α₂满足

在实际应用过程中，可以根据实时更新的信号覆盖终端设备的中继、以及获取到的信道增益，重复执行该实施例的三个步骤，切换选择出的最优的中继与所述终端设备进行数据传输使用。

通过本发明实施例提供的中继选择方法，获取信号覆盖终端设备的多个中继，针对获取到的多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继到终端设备的信道增益，根据获取到的信道增益，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继，实现了对信号覆盖终端设备的多个中继的自由、灵活选择。

为详细说明本发明实施例提供的中继选择方法，以下将结合一具体实施例进行说明，如图3所示，该实施例包括如下步骤：

S301：根据用户1和用户2的目标数据速率R₁和R₂，确定用户1和用户2的功率分配因子α₁和α₂。

通常而言，用户的目标数据速率越大，对应的功率分配因子也越大；且有

该实施例中，用户1和用户2，分别对应于上述实施例中的第一终端设备和第二终端设备，用户1和用户2的信号叠加传输。

S302：确定网络设备及中继的信号发射的信噪比ρ。

S303：根据用户1和用户2的目标数据速率R₁，R₂，确定用户1和用户2目标信道增益。

具体地，用户1的目标信道增益

用户2的目标信道增益

对于用户1的目标信道增益和用户2的目标信道增益的计算方法，具体可以根据香农公式计算得到。其中，在解调用户1和用户2的信号时，通常先解调出用户1的信号，然后在解调出用户2的信号。

S304：获取网络设备到中继n，以及中继n到用户1和用户2的信道增益。

该步骤中，网络设备到中继n的信道增益可以表示为h_n；中继n到用户1的信道增益可以表示为g_n,1；中继n到用户2的信道增益可以表示为g_n,2，其中，n∈[1,N]，N是所述多个中继的个数。

S305：对中继n对应的三个信道增益加权后取最小值。

该步骤具体可以用公式表示为：min{ξ₁|h_n|²,ξ₂|g_n,1|²,ξ₁|g_n,2|²}。

S306：选取所述最小值为最大的中继，作为传输中继对用户1和用户2的消息进行转发。

该步骤具体可以用公式表示为：

该实施例中，上述S301-S303可以作为是准备阶段执行的操作，在应用过程中，根据实时更新的信道增益及信号覆盖用户的中继数量，重复步骤S304-S306，切换选择出的最优的中继进行数据传输。

本发明实施例提供的中继选择方法，在发射端(网络设备)能够获得瞬时信道信息的条件下，可根据两个叠加传输的用户各自的目标数据速率选择出最优的中继进行传输，能够获得最大的分集增益，使用户体验更公平。

另外，本发明实施例提供的中继选择方法，计算复杂度较小，且所需的存储开销更小，降低了传输的时延和***部署的成本。

用户在移动的情况下，信道增益及信号覆盖用户的中继也会随着变化，本发明实施例能够实时选择最优的中继进行数据转发。

如图4所示，本发明实施例还提供一种网络设备，包括：

中继获取模块401，用于获取信号覆盖终端设备的多个中继；

信道增益获取模块402，用于针对所述多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继到终端设备的信道增益；

选择模块403，根据获取到的信道增益，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

可选地，作为一个实施例，所述终端设备包括信号叠加传输的第一终端设备和第二终端设备，其中，所述信道增益获取模块402，用于针对N个中继，分别获取网络设备到第n个中继的信道增益h_n；所述第n个中继到所述第一终端设备的信道增益g_n,1，所述第n个中继到所述第二终端设备的信道增益g_n,2，其中，n∈[1,N]，N是所述多个中继的个数。

可选地，作为一个实施例，所述选择模块403，用于根据所述第一终端设备的目标信道增益的平方ξ₁、所述第二终端设备的目标信道增益的平方ξ₂，以及所述h_n、g_n,1、g_n,2，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

可选地，作为一个实施例，选择模块403根据ξ₁|h_n|²、ξ₂|g_n,1|²和ξ₁|g_n,2|²，选择与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

所述

所述

其中，

R₁和α₁分别是所述第一终端设备的目标数据速率和功率分配因子；

R₂和α₂分别是所述第二终端设备的目标数据速率和功率分配因子；

ρ是发射信噪比；

α₁和α₂满足

可选地，作为一个实施例，选择模块403针对N个中继，分别确定ξ₁|h_n|²、ξ₂|g_n,1|²和ξ₁|g_n,2|²中的最小值，选取所述最小值为最大的中继，作为与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

根据本发明实施例的网络设备可以参照对应本发明实施例的方法的流程，并且，该网络设备中的各个模块和上述其他操作和/或功能分别为了实现图1至图3所示的方法实施例中的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。

图5是本发明另一个实施例的网络设备的框图。图5所示的网络设备500包括：至少一个处理器501、存储器502、至少一个网络接口504和用户接口503。网络设备500中的各个组件通过总线***505耦合在一起。可理解，总线***505用于实现这些组件之间的连接通信。总线***505除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图5中将各种总线都标为总线***505。

其中，用户接口503可以包括显示器、键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。

可以理解，本发明实施例中的存储器502可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本发明实施例描述的***和方法的存储器502旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器502存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作***5021和应用程序5022。

其中，操作***5021，包含各种***程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序5022，包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序5022中。

在本发明实施例中，网络设备500还包括：存储在存储器上502并可在处理器501上运行的计算机程序，计算机程序被处理器501执行时实现如下方法100的步骤。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器501中，或者由处理器501实现。处理器501可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器501中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器501可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的计算机可读存储介质中。该计算机可读存储介质位于存储器502，处理器501读取存储器502中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。具体地，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器501执行时实现如上述方法100实施例的各步骤。

可以理解的是，本发明实施例描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(ProgrammableLogic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本发明实施例所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本发明实施例所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

网络设备500能够实现前述实施例中网络设备实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种中继选择方法，其特征在于，包括：

获取信号覆盖终端设备的多个中继，其中，所述终端设备包括：信号叠加传输的至少两个终端设备；

针对所述多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继分别到所述至少两个终端设备的信道增益；

根据获取到的信道增益，选择与所述至少两个终端设备均进行数据传输使用的中继。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个终端设备包括信号叠加传输的第一终端设备和第二终端设备，

其中，针对所述多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继分别到所述至少两个终端设备的信道增益，包括：

针对N个中继，分别获取网络设备到第n个中继的信道增益h_n；所述第n个中继到所述第一终端设备的信道增益g_n,1，所述第n个中继到所述第二终端设备的信道增益g_n,2，其中，n∈[1,N]，N是所述多个中继的个数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据获取到的信道增益，选择与所述至少两个终端设备均进行数据传输使用的中继，包括：

根据所述第一终端设备的目标信道增益的平方ξ₁、所述第二终端设备的目标信道增益的平方ξ₂，以及所述h_n、g_n,1、g_n,2，选择与所述至少两个终端设备进行数据传输使用的中继。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据ξ₁、ξ₂，以及所述h_n、g_n,1、g_n,2，选择与所述至少两个终端设备均进行数据传输使用的中继，包括：

根据ξ₁|h_n|²、ξ₂|g_n,1|²和ξ₁|g_n,2|²，选择与所述至少两个终端设备均进行数据传输使用的中继。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述

所述

其中，

R₁和α₁分别是所述第一终端设备的目标数据速率和功率分配因子；

R₂和α₂分别是所述第二终端设备的目标数据速率和功率分配因子；

ρ是发射信噪比；

α₁和α₂满足

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，根据ξ₁|h_n|²、ξ₂|g_n,1|²和ξ₁|g_n,2|²，选择与所述至少两个终端设备均进行数据传输使用的中继，包括：

针对N个中继，分别确定ξ₁|h_n|²、ξ₂|g_n,1|²和ξ₁|g_n,2|²中的最小值，选取所述最小值为最大的中继，作为与所述终端设备进行数据传输使用的中继。

7.一种网络设备，其特征在于，包括：

中继获取模块，用于获取信号覆盖终端设备的多个中继，其中，所述终端设备包括，有信号叠加传输的多个终端设备；

信道增益获取模块，用于针对所述多个中继，分别获取网络设备到每个中继以及每个中继分别到所述至少两个终端设备的信道增益；

选择模块，根据获取到的信道增益，选择与所述至少两个终端设备均进行数据传输使用的中继。

8.根据权利要求7所述的网络设备，其特征在于，所述至少两个终端设备包括信号叠加传输的第一终端设备和第二终端设备，

其中，所述信道增益获取模块，用于针对N个中继，分别获取网络设备到第n个中继的信道增益h_n；所述第n个中继到所述第一终端设备的信道增益g_n,1，所述第n个中继到所述第二终端设备的信道增益g_n,2，其中，n∈[1,N]，N是所述多个中继的个数。

9.根据权利要求8所述的网络设备，其特征在于，所述选择模块，用于根据所述第一终端设备的目标信道增益的平方ξ₁、所述第二终端设备的目标信道增益的平方ξ₂，以及所述h_n、g_n,1、g_n,2，选择与所述至少两个终端设备均进行数据传输使用的中继。

10.一种网络设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

Images