專利名稱：動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種低信干噪比環(huán)境下的 動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法。
背景技術(shù)：
下一代無(wú)線通信系統(tǒng)提出了很高的系統(tǒng)容量要求，但可供獲得此容量的大帶寬可 能只能在較高頻段取得，而這樣的高頻段的路徑損耗和穿透損耗都比較大，很難實(shí)現(xiàn)好的 覆蓋。這就造成小區(qū)邊緣用戶的接收信號(hào)質(zhì)量較差。而中繼站點(diǎn)的提出可以較好的解決下 一代無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)容量和覆蓋范圍的要求。在討論中繼站點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對(duì)于中繼站 點(diǎn)的選擇并協(xié)同基站傳輸一直是討論熱點(diǎn)之一。中繼站點(diǎn)的適當(dāng)選取，將實(shí)現(xiàn)在有限的資 源消耗下以最有效的方式完成語(yǔ)音及數(shù)據(jù)的傳輸。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Maryland大學(xué)的學(xué)者在2006年提出了對(duì)于多 中繼站點(diǎn)節(jié)點(diǎn)中合適選擇中繼站點(diǎn)，選擇哪個(gè)中繼站點(diǎn)進(jìn)行傳輸?shù)膯栴}(Relay Selection in Multi-Node Cooperative Communications :When to Cooperate and Whom to Cooperate with )。該文獻(xiàn)給出了通過信道增益來(lái)選擇中繼站點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同傳輸使在一 定系統(tǒng)信干噪比之下誤碼率理論減小的程度。同年美國(guó)麻省理工學(xué)院的學(xué)者提出了一種
WΦ^(A Simple Cooperative Diversity Method Based on Network Path Selection)，該方法中首次提出了使用基于信道質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制進(jìn)行中繼站點(diǎn)選擇 的方法，并且仿真了在瑞利信道與萊斯信道環(huán)境下此選擇機(jī)制可能造成誤選的碰撞概率。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，涉及中繼站點(diǎn)選擇的前提往往是在系統(tǒng)總功率固定 的條件，而這個(gè)限制條件使得中繼站點(diǎn)的選擇個(gè)數(shù)只能夠局限于一個(gè)。而對(duì)于一些游牧熱 點(diǎn)小區(qū)或小區(qū)邊界這樣的低信干噪比環(huán)境，當(dāng)僅僅使用一個(gè)中繼站點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同傳輸，通常 仍然不能夠保證傳輸?shù)目煽啃裕丛诮邮斩瞬荒軌蛘_的接收傳送的數(shù)據(jù)，或者不能夠獲 得需要的數(shù)據(jù)傳輸速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方 法，用于下行數(shù)據(jù)協(xié)同傳輸，在盡量減少頻率資源和系統(tǒng)總功率使用的情況下，改善低信干 噪比環(huán)境下用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟第一步、當(dāng)基站有數(shù)據(jù)需要發(fā)送至移動(dòng)臺(tái)時(shí)，基站首先向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送指示信號(hào)，當(dāng) 移動(dòng)臺(tái)接收到指示信號(hào)后同時(shí)向基站及中繼站點(diǎn)發(fā)送信干噪比測(cè)量信號(hào)，用于反饋基站指 示及供中繼站點(diǎn)監(jiān)聽。所述的信干噪比測(cè)量信號(hào)是指蜂窩網(wǎng)中長(zhǎng)度恒定的固定信號(hào)序列。第二步、基站接受移動(dòng)臺(tái)反饋的信干噪比測(cè)量信號(hào)并計(jì)算該信干噪比測(cè)量信號(hào)的 傳輸信干噪比，然后將該傳輸信干噪比與信干噪比門限進(jìn)行比較。如該傳輸信干噪比高于信干噪比門限則直接由基站向移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，否則使用中繼站點(diǎn)頻段向中繼站點(diǎn)廣 播中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)以請(qǐng)求中繼站點(diǎn)協(xié)作傳輸。所述的信干噪比門限是指移動(dòng)臺(tái)在接收數(shù)據(jù)時(shí)接收端的信干噪比門限，只有高 于該信干噪比門限的數(shù)據(jù)才能被接受端正確解碼接受。所述的中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)是指蜂窩網(wǎng)中長(zhǎng)度恒定的固定控制信號(hào)序列，該中繼 站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)的格式及傳輸頻段與信干噪比測(cè)定信號(hào)的格式及傳輸頻段均不相同。第三步、中繼站點(diǎn)根據(jù)先后接收到的來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的信干噪比測(cè)定信號(hào)和來(lái)自基站 的中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)得到中繼站點(diǎn)與移動(dòng)臺(tái)之間鏈路的信干噪比、中繼站點(diǎn)與基站鏈路 之間的信干噪比以及基站經(jīng)中繼站點(diǎn)到移動(dòng)臺(tái)的完整鏈路信干噪比等效值，然后設(shè)定定時(shí) 器值A(chǔ)。所述的設(shè)定定時(shí)器值是指每個(gè)中繼站點(diǎn)根據(jù)完整鏈路信干噪比等效值由計(jì)算公 式設(shè)定定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間。基站和中繼站點(diǎn)保持全局同步，中繼站點(diǎn)在收到基站的要求中 繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)后，啟動(dòng)該定時(shí)器向基站發(fā)送反饋控制信號(hào)。使用該方法，中繼站點(diǎn)以發(fā)送 時(shí)間點(diǎn)來(lái)代替大量的數(shù)據(jù)發(fā)送。而基站可以根據(jù)接收到反饋控制信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)根據(jù)相同公 式計(jì)算鏈路信干噪比。所述的反饋控制信號(hào)是指特定格式的比特符號(hào)用于指示特定的控制信令。第四步、各個(gè)中繼站點(diǎn)在接受到基站的要求中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，在 中繼站點(diǎn)定時(shí)器值到達(dá)時(shí)廣播設(shè)定的控制信號(hào)，同時(shí)設(shè)定計(jì)數(shù)器值。所述的設(shè)定計(jì)數(shù)器值是指每個(gè)中繼站點(diǎn)設(shè)有一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的初始值設(shè)為 零。中繼站點(diǎn)在從接受到基站的要求中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)時(shí)刻起，到該中繼站點(diǎn)的定時(shí)器啟 動(dòng)時(shí)間內(nèi)，當(dāng)該中繼站點(diǎn)監(jiān)聽到其他中繼站點(diǎn)發(fā)送的符號(hào)，則代表有其他的一個(gè)中繼站點(diǎn) 的定時(shí)器已經(jīng)啟動(dòng)，即通過那個(gè)中繼站點(diǎn)的基站到中繼站點(diǎn)，中繼站點(diǎn)再到移動(dòng)臺(tái)的鏈路 綜合質(zhì)量將好于通過該中繼站點(diǎn)本身鏈路綜合質(zhì)量。于是就在該中繼站點(diǎn)的計(jì)數(shù)器數(shù)值 加一。當(dāng)在該中繼站點(diǎn)的定時(shí)器走完時(shí)，計(jì)數(shù)器沒有達(dá)到上限值，則將相應(yīng)的計(jì)數(shù)器數(shù)值加 一。最后每個(gè)中繼站點(diǎn)計(jì)數(shù)器值代表了根據(jù)綜合鏈路質(zhì)量?jī)?yōu)先級(jí)排序的結(jié)果。計(jì)數(shù)器值越 低的代表鏈路質(zhì)量越高，計(jì)數(shù)器值為一的中繼站點(diǎn)優(yōu)先級(jí)最高。所述的計(jì)數(shù)器上限值是指基站根據(jù)移動(dòng)臺(tái)所需要的信干噪比需求計(jì)算所需要參 與協(xié)作傳輸?shù)闹欣^站點(diǎn)的數(shù)目。第五步、基站根據(jù)接收到每個(gè)中繼站點(diǎn)發(fā)出的反饋控制信號(hào)時(shí)間，使用第三步中 相同的公式進(jìn)行逆運(yùn)算得到基站經(jīng)各個(gè)中繼站點(diǎn)到移動(dòng)臺(tái)的信干噪比。基站根據(jù)鏈路信干 噪比計(jì)算需要參與協(xié)作傳輸以保證移動(dòng)臺(tái)所需要的信干噪比的中繼站點(diǎn)數(shù)目，并將該數(shù)值 廣播出去。第六步、各個(gè)中繼站點(diǎn)接收到基站廣播的需要參與的中繼站點(diǎn)數(shù)目值后，將其與 自身的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)自身的計(jì)數(shù)器值小于基站廣播的數(shù)值，則該中繼站點(diǎn)參與基站 至移動(dòng)臺(tái)的協(xié)同傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)在移動(dòng)臺(tái)處于低信號(hào)質(zhì)量環(huán)境時(shí)，選擇超過一個(gè)中繼站點(diǎn)來(lái)進(jìn)行協(xié)同傳輸，并 根據(jù)移動(dòng)臺(tái)鏈路質(zhì)量動(dòng)態(tài)分配不定數(shù)量的中繼站點(diǎn)參與傳輸，提高了用戶的信息傳輸速率。
2)在中繼站點(diǎn)選擇過程中，通過引入定時(shí)器與計(jì)數(shù)器結(jié)合的方式來(lái)完成，降低了 選擇流程中的信令交互和開銷，節(jié)省了資源的消耗。3)在中繼站點(diǎn)選擇過程中，綜合考慮從基站經(jīng)中繼站點(diǎn)到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的整個(gè)鏈路的 信干噪比值，保證了參與協(xié)作傳輸?shù)闹欣^站點(diǎn)的對(duì)無(wú)線資源有效的利用。


圖1是實(shí)施例信息率比較示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。本實(shí)施例包括以下步驟第一步，在發(fā)送數(shù)據(jù)前基站向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送指示信號(hào)，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)接收到指示信號(hào)后 同時(shí)向基站及中繼站點(diǎn)發(fā)送探測(cè)導(dǎo)頻信息信號(hào)，用于響應(yīng)基站指示以及供基站和中繼站點(diǎn) 監(jiān)聽。所述的探測(cè)導(dǎo)頻信息是一個(gè)特定的載波頻率，其具備波的基本特征，有特定的相 位和幅度。第二步，接收到探測(cè)導(dǎo)頻信息的中繼站點(diǎn)進(jìn)行信道測(cè)量，得到移動(dòng)臺(tái)與中繼站點(diǎn) 鏈路之間的信干噪比信息；接收到探測(cè)導(dǎo)頻信息的基站也進(jìn)行信道測(cè)量，得到移動(dòng)臺(tái)與基 站鏈路之間的信干噪比信息。當(dāng)信干噪比低于閾值，即移動(dòng)臺(tái)不能保證信息的可靠接受，則 基站向中繼站點(diǎn)廣播指示信號(hào)要求中繼站點(diǎn)協(xié)助。所述的信干噪比是指信號(hào)與干擾信號(hào)及噪聲的比值，以分貝為單位。信干噪比與 信息傳輸中的錯(cuò)誤率成反比關(guān)系，即信干噪比越高，信息傳輸錯(cuò)誤率越低。第三步，中繼站點(diǎn)根據(jù)接收到的基站的中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)得到中繼站點(diǎn)與基站鏈 路之間的信干噪比，并計(jì)算從基站經(jīng)中繼站點(diǎn)到移動(dòng)臺(tái)的完整鏈路信干噪比等效值，然后 根據(jù)此信干噪比設(shè)定定時(shí)器值A(chǔ)。所述的完整鏈路信干噪比等效值的計(jì)算是指根據(jù)基站到中繼站點(diǎn)之間鏈路及中 繼站點(diǎn)到移動(dòng)臺(tái)之間鏈路的信道狀態(tài)，進(jìn)行加權(quán)計(jì)算的過程。一般情況，應(yīng)根據(jù)中繼站點(diǎn)發(fā) 送和接收的吞吐量匹配的原則進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)基站到中繼站點(diǎn)之間鏈路的信干燥比為Y1, 中繼站點(diǎn)到移動(dòng)臺(tái)之間鏈路的信干噪比為Y2,分配給基站到中繼站點(diǎn)之間通信的頻帶寬 度為B1,分配給中繼站點(diǎn)到移動(dòng)臺(tái)之間通信的頻帶寬度為4，則有
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、當(dāng)基站有數(shù)據(jù)需要發(fā)送至移動(dòng)臺(tái)時(shí)，基站首先向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送指示信號(hào)，當(dāng)移動(dòng) 臺(tái)接收到指示信號(hào)后同時(shí)向基站及中繼站點(diǎn)發(fā)送信干噪比測(cè)量信號(hào)，用于反饋基站指示及 供中繼站點(diǎn)監(jiān)聽；第二步、基站接受移動(dòng)臺(tái)反饋的信干噪比測(cè)量信號(hào)并計(jì)算該信干噪比測(cè)量信號(hào)的傳輸 信干噪比，然后將該傳輸信干噪比與信干噪比門限進(jìn)行比較；如該傳輸信干噪比高于信干 噪比門限則直接由基站向移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，否則使用中繼站點(diǎn)頻段向中繼站點(diǎn)廣播中 繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)以請(qǐng)求中繼站點(diǎn)協(xié)作傳輸；第三步、中繼站點(diǎn)根據(jù)先后接收到的來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的信干噪比測(cè)定信號(hào)和來(lái)自基站的 中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)得到中繼站點(diǎn)與移動(dòng)臺(tái)之間鏈路的信干噪比、中繼站點(diǎn)與基站鏈路之 間的信干噪比以及基站經(jīng)中繼站點(diǎn)到移動(dòng)臺(tái)的完整鏈路信干噪比等效值，然后設(shè)定定時(shí)器 值；第四步、各個(gè)中繼站點(diǎn)在接受到基站的要求中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，在中繼 站點(diǎn)定時(shí)器值到達(dá)時(shí)廣播設(shè)定的控制信號(hào)，同時(shí)設(shè)定計(jì)數(shù)器值；第五步、基站根據(jù)接收到每個(gè)中繼站點(diǎn)發(fā)出的反饋控制信號(hào)時(shí)間，使用第三步中相同 的公式進(jìn)行逆運(yùn)算得到基站經(jīng)各個(gè)中繼站點(diǎn)到移動(dòng)臺(tái)的信干噪比；基站根據(jù)鏈路信干噪比 計(jì)算需要參與協(xié)作傳輸以保證移動(dòng)臺(tái)所需要的信干噪比的中繼站點(diǎn)數(shù)目，并將該數(shù)值廣播 出去；第六步、各個(gè)中繼站點(diǎn)接收到基站廣播的需要參與的中繼站點(diǎn)數(shù)目值后，將其與自身 的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)自身的計(jì)數(shù)器值小于基站廣播的數(shù)值，則該中繼站點(diǎn)參與基站至移 動(dòng)臺(tái)的協(xié)同傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，其特征是，所述的信干 噪比測(cè)量信號(hào)是指蜂窩網(wǎng)中長(zhǎng)度恒定的固定信號(hào)序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，其特征是，所述的信干 噪比門限是指移動(dòng)臺(tái)在接收數(shù)據(jù)時(shí)接收端的信干噪比門限，只有高于該信干噪比門限的 數(shù)據(jù)才能被接受端正確解碼接受。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，其特征是，所述的中繼 站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)是指蜂窩網(wǎng)中長(zhǎng)度恒定的固定控制信號(hào)序列，該中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)的格式 及傳輸頻段與信干噪比測(cè)定信號(hào)的格式及傳輸頻段均不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，其特征是，所述的設(shè)定 定時(shí)器值是指每個(gè)中繼站點(diǎn)根據(jù)完整鏈路信干噪比等效值由計(jì)算公式設(shè)定定時(shí)器的定時(shí) 時(shí)間；基站和中繼站點(diǎn)保持全局同步，中繼站點(diǎn)在收到基站的要求中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)后，啟 動(dòng)該定時(shí)器向基站發(fā)送反饋控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，其特征是，所述的反 饋控制信號(hào)是指特定格式的比特符號(hào)用于指示特定的控制信令。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，其特征是，所述的設(shè)定 計(jì)數(shù)器值是指每個(gè)中繼站點(diǎn)設(shè)有一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的初始值設(shè)為零，中繼站點(diǎn)在從接受 到基站的要求中繼站點(diǎn)協(xié)作信號(hào)時(shí)刻起，到該中繼站點(diǎn)的定時(shí)器啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)當(dāng)該中繼站點(diǎn)監(jiān)聽到其他中繼站點(diǎn)發(fā)送的符號(hào)，則代表有其他的一個(gè)中繼站點(diǎn)的定時(shí)器已經(jīng)啟動(dòng)，即通過那個(gè)中繼站點(diǎn)的基站到中繼站點(diǎn)，中繼站點(diǎn)再到移動(dòng)臺(tái)的鏈路綜合質(zhì) 量將好于通過該中繼站點(diǎn)本身鏈路綜合質(zhì)量，于是就在該中繼站點(diǎn)的計(jì)數(shù)器數(shù)值加一； 當(dāng)在該中繼站點(diǎn)的定時(shí)器走完時(shí)，計(jì)數(shù)器沒有達(dá)到上限值，則將相應(yīng)的計(jì)數(shù)器數(shù)值加 最后每個(gè)中繼站點(diǎn)計(jì)數(shù)器值代表了根據(jù)綜合鏈路質(zhì)量?jī)?yōu)先級(jí)排序的結(jié)果，計(jì)數(shù)器值越 低的代表鏈路質(zhì)量越高，計(jì)數(shù)器值為一的中繼站點(diǎn)優(yōu)先級(jí)最高。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，其特征是，所述的上限值是指基站根據(jù)移動(dòng)臺(tái)所需要的信干噪比需求計(jì)算所需要參與協(xié)作傳輸?shù)闹欣^站點(diǎn)的數(shù) 目。
全文摘要
一種無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)選擇多中繼站點(diǎn)協(xié)同傳輸方法，通過只選擇一個(gè)中繼參與協(xié)同傳輸?shù)姆桨?，可以提高用戶的接收信噪比，從而降低誤碼率，提高傳輸可靠性及服務(wù)質(zhì)量。而由于在發(fā)明中采用了以定時(shí)器方案代替參數(shù)匯報(bào)的方法，可以有效降低信令的開銷，節(jié)省無(wú)線資源。本發(fā)明用于下行數(shù)據(jù)協(xié)同傳輸，在盡量減少頻率資源和系統(tǒng)總功率使用的情況下，改善低信干噪比環(huán)境下用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率。
文檔編號(hào)H04W72/08GK102123438SQ20111006878
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者劉文江, 劉濤, 戎蒙恬, 趙瀟琛 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)