專利名稱：多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LTE演進(jìn)(LTE-Advanced，LTE-A)系統(tǒng)，特別地，涉及一種多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中繼(Relay)作為包括LTE-A在內(nèi)的下一代通信候選技術(shù)，能擴(kuò)大基站覆蓋范圍，提高局部容量，近年來(lái)已引起各方關(guān)注和研究。協(xié)作分集的思想開始使relay從單純的放大轉(zhuǎn)發(fā)向更高級(jí)的方向發(fā)展，3GPP組織在其R9的36-814文檔中對(duì)relay的分類等做了說(shuō)明，并給出了其系統(tǒng)級(jí)仿真參數(shù)。雖然3GPP將relay作為下一代通信候選標(biāo)準(zhǔn)，但是其尚未將兩跳以上relay引入標(biāo)準(zhǔn)，目前大多數(shù)研究依然在兩跳范圍內(nèi)。圖1是現(xiàn)有relay模型示意圖。如圖1所示，目前LTE中relay的應(yīng)用模型一般是三點(diǎn)式模型，即在增強(qiáng)型基站(enhanced NodeB, eNB)和用戶設(shè)備(User Equipment, UE)之間選一個(gè) relay 或幾個(gè)平行relay作為轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)。在圖1中，eNB與UE之間的鏈路hi稱為直傳鏈路，eNB與relay之間的鏈路h2稱為回傳鏈路，relay與UE之間的鏈路h3稱為接入鏈路。2005年末，IEEE組織制定的IEEE802. 16e結(jié)合多跳自組網(wǎng)提出了多跳relay的雛形，經(jīng)過(guò)多方討論和修改，2009年修訂的IEEE802. 16 j對(duì)兩跳及兩跳以上relay的物理層至媒體接入控制層(Medium Access Control, MAC)的標(biāo)準(zhǔn)和基本流程進(jìn)行了描述。目前，多跳re lay的研究方向主要包括信道容量、組網(wǎng)方式和多跳relay選擇等。而在多跳relay選擇中，最常用的依據(jù)主要包括基于距離、基于路損、基于信干噪比或信噪t匕、基于信道容量或者其中幾者均考慮。發(fā)明人經(jīng)認(rèn)真研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的多跳relay選擇存在以下技術(shù)問(wèn)題(I)基于ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的思維模式，以能量為考慮標(biāo)準(zhǔn)，往往因?yàn)槟承┕?jié)點(diǎn)“能源”耗盡而改選次優(yōu)路徑，導(dǎo)致性能下降。實(shí)際上，絕大部分relay都接有電源，“能源”不必成為其路徑選擇的最重要指標(biāo)。(2)基于兩跳模式，將多跳模型化簡(jiǎn)為兩跳模型，然后根據(jù)其選擇的relay選擇算法直接進(jìn)行選擇，但是這種算法只進(jìn)行了局部最優(yōu)化，沒(méi)有考慮整條路徑是否最優(yōu)，接下來(lái)通過(guò)實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中局部最優(yōu)算法的模型示意圖。如圖2所示，從源端⑶到目的端⑶共有2個(gè)relay，假設(shè)每個(gè)relay都是解碼轉(zhuǎn)發(fā)，連線之間的數(shù)字表示該跳的信道容量。如果只關(guān)心下一跳的路徑最優(yōu)，則源端S選擇Rl, Rl在下一跳的信道容量為1，而多跳路徑的路徑信道容量取決于最差一跳的信道容量，所以整條路徑的信道容量最高為I。而另一條路徑S-R2-D，每跳的信道容量都為2，其整條路徑的信道容量為2，要優(yōu)于路徑S-R1-D。由此可見，目前在多跳relay中進(jìn)行路徑選擇時(shí)只考慮了下一跳是否為最優(yōu)路徑，未從整體路徑的性能出發(fā)進(jìn)行考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)，能夠優(yōu)化自源節(jié)點(diǎn)到宿節(jié)點(diǎn)的整條路徑，提高整條路徑的性能。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種多跳中繼路徑選擇方法，包括宿節(jié)點(diǎn)接收路徑搜索消息，根據(jù)路徑搜索消息檢測(cè)自源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率；根據(jù)檢測(cè)到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設(shè)置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測(cè)到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除傳輸路徑集合和備選路徑集合外被宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的路徑被確定為剩余路徑集合，其中M > 0，所設(shè)置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和路徑最高誤碼率；利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點(diǎn)傳輸備選路徑集合的信息，其中，備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點(diǎn)序列、宿節(jié)點(diǎn)計(jì)算的每條備選路徑的信道容量和路徑誤碼率；源節(jié)點(diǎn)根據(jù)檢測(cè)到的傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及最高誤碼率判斷是否存在可用路徑；在存在可用路徑的情況下，利用可用路徑向宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑選擇確認(rèn)消息并在源節(jié)點(diǎn)與宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)；在不存在可用路徑并且未收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的備選路徑集合中的每條備選路徑向宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑重選消息；宿節(jié)點(diǎn)在接收到路徑重選消息后，將備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從剩余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構(gòu)成備選路徑集合，并 利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點(diǎn)傳輸用戶數(shù)據(jù)和備選路徑集合的信息，源節(jié)點(diǎn)繼續(xù)檢測(cè)可用路徑，直至源節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到可用路徑或剩余路徑集合為空集，在剩余路徑集合為空集時(shí)向源節(jié)點(diǎn)返回剩余路徑集合為空集的消息；在不存在可用路徑并且收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，源節(jié)點(diǎn)廣播路徑搜索消肩、O根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提出了一種多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，包括源節(jié)點(diǎn)、宿節(jié)點(diǎn)以及多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，其中，宿節(jié)點(diǎn)，用于接收路徑搜索消息，根據(jù)路徑搜索消息檢測(cè)自源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率，根據(jù)檢測(cè)到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設(shè)置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測(cè)到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除傳輸路徑集合和備選路徑集合外被宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的路徑被確定為剩余路徑集合，其中M > 0，所設(shè)置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和路徑最高誤碼率，利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點(diǎn)傳輸備選路徑集合的信息，其中，備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點(diǎn)序列、宿節(jié)點(diǎn)計(jì)算的每條備選路徑的信道容量和誤碼率，在接收到路徑重選消息后，將備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從剩余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構(gòu)成備選路徑集合，并利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點(diǎn)傳輸用戶數(shù)據(jù)和備選路徑集合的信息，在剩余路徑集合為空集時(shí)向源節(jié)點(diǎn)返回剩余路徑集合為空集的消息；源節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)檢測(cè)到的傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及最高誤碼率判斷是否存在可用路徑，在存在可用路徑的情況下，利用可用路徑向宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑選擇確認(rèn)消息并在源節(jié)點(diǎn)與宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)，在不存在可用路徑并且未收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的備選路徑集合中的每條備選路徑向宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑重選消息，在不存在可用路徑并且收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下廣播路徑搜索消息；每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，設(shè)置于源節(jié)點(diǎn)和宿節(jié)點(diǎn)之間，用于轉(zhuǎn)發(fā)在源節(jié)點(diǎn)與宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和消息。本發(fā)明提供的多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)，綜合考慮單跳信道容量和誤碼率，從而使得最終所選擇的整條路徑的性能最優(yōu)。此外，本發(fā)明還同時(shí)考慮雙向的性能，從而使得所選擇的路徑在雙方向上的性能都能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分。在附圖中圖1是現(xiàn)有relay模型示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中局部最優(yōu)算法的模型示意圖。圖3是多跳relay模型示意圖。圖4是兩跳relay的幀結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是多跳relay的巾貞結(jié)構(gòu)不意圖。如圖5所不，以二跳為例進(jìn)彳丁說(shuō)明。圖6是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。圖7是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇失敗的一個(gè)消息流程示意圖。圖8是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇成功的一個(gè)消息流程示意圖。圖9是本發(fā)明的一個(gè)多`跳中繼路徑示意圖。圖10是本發(fā)明另一多跳中繼路徑示意圖。圖11是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇的一個(gè)消息流程示意圖。圖12是本發(fā)明的又一多跳中繼路徑示意圖。圖13是MMO系統(tǒng)中下行資源柵格示意圖。圖14是N條路徑中繼示意圖。圖15是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖16本發(fā)明多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)的再一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，其中說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本發(fā)明的示例性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。首先介紹本發(fā)明所涉及的多跳relay模型。圖3是多跳relay模型示意圖。如圖3所示，虛線箭頭表示這不是一個(gè)直接的路徑，而是一個(gè)經(jīng)過(guò)多個(gè)relay而形成的路徑?？v向虛線框中表示從源節(jié)點(diǎn)(S)到宿節(jié)點(diǎn)(D)的所有relay路徑集合，橫向虛線框Ii1代表從S到D的第一條路徑，R1, i為第I條路徑上的第i個(gè)relay，Rn, j為第N條路徑上的第j個(gè)relay。各條路徑可以有相同的節(jié)點(diǎn)，也就是說(shuō)Rui與Rn,j可以是同一個(gè)relay,只是在不同路徑集合中的標(biāo)識(shí)不一樣。假設(shè)從S到D的第一條路徑共經(jīng)過(guò)I個(gè)節(jié)點(diǎn)，則該路徑也可以用relay序列表不為(Ria···, R1,」，"-,H
在多跳relay中，如果只進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，噪聲將隨之放大，相當(dāng)一部分功率僅用于傳送噪聲，造成功率浪費(fèi)，也使誤碼率增大。本發(fā)明中各relay均采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式，有利于降低誤碼率，同時(shí)，本發(fā)明的Relay是層3relay，其對(duì)用戶非透明，有獨(dú)立小區(qū)ID，可以進(jìn)行隨機(jī)接入與資源請(qǐng)求分配等。其次介紹relay的幀結(jié)構(gòu)。802. 16j對(duì)多跳relay的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為詳細(xì)地說(shuō)明，本發(fā)明結(jié)合LTE-A將多跳relay幀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為以下模型。該模型未考慮直傳鏈路，即，用戶和基站之間的通信需要借助relay來(lái)實(shí)現(xiàn)。以時(shí)分雙工模式為例，一幀中共有10個(gè)子幀，其中第I子幀和第6子幀為導(dǎo)頻子幀，其余子幀為數(shù)據(jù)傳輸子幀。在不考慮第I子幀和第6子幀的情況下可以將剩余8個(gè)子幀分成四個(gè)工作區(qū)間，如圖4和圖5所示，T為發(fā)送區(qū)間，R為接收區(qū)間，Idle為空閑區(qū)間，有些接收區(qū)間為可調(diào)發(fā)送區(qū)間，即，當(dāng)relay接收到要轉(zhuǎn)發(fā)給其他relay的信息后，將部分接收區(qū)間調(diào)整為發(fā)送區(qū)間，如果relay沒(méi)有接收到需要轉(zhuǎn)發(fā)給其他relay的信息，則此部分依然為接收區(qū)間。同理，有些發(fā)送區(qū)間為可調(diào)接收區(qū)間。實(shí)際上，所調(diào)整的這部分區(qū)間為一種保護(hù)間隔，保護(hù)間隔的大小可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率和relay的覆蓋范圍決定。圖4是兩跳relay的幀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，Relay在第一工作區(qū)間接收eNB發(fā)送的信息，在第二工作區(qū)間將接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給UE，第三工作區(qū)間接收UE發(fā)送的信息，第四工作區(qū)間將接收到的來(lái)自UE的信息轉(zhuǎn)發(fā)給eNB。在大于兩跳的情況下，relay接收到轉(zhuǎn)發(fā)給其他relay的信息時(shí)，幀結(jié)構(gòu)相對(duì)于圖4將有所調(diào)整。

圖5是多跳relay的巾貞結(jié)構(gòu)不意圖。如圖5所不，以二跳為例進(jìn)彳丁說(shuō)明。在第一工作區(qū)間，eNB向relay I發(fā)送數(shù)據(jù)，未接收到要轉(zhuǎn)發(fā)給其他relay數(shù)據(jù)的relay (例如，relay2)在這一工作區(qū)間為接收區(qū)間。但是當(dāng)其接收到要轉(zhuǎn)發(fā)給其他relay的數(shù)據(jù)時(shí)，可將靠近發(fā)送區(qū)間的部分調(diào)整為發(fā)送狀態(tài)以便在下一個(gè)relay的接收區(qū)間能向其發(fā)送數(shù)據(jù)，降低時(shí)延。圖5中的relayl在接收到eNB發(fā)送的數(shù)據(jù)后，將其靠近發(fā)送區(qū)間的部分時(shí)間調(diào)整為發(fā)送狀態(tài)，并將接收到的要發(fā)送給其他relay的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，例如，relayl將數(shù)據(jù)發(fā)送給relay2。在第二工作區(qū)間，eNB為空閑狀態(tài)，relayl和relay2都為發(fā)送狀態(tài)，但relay2因在第一個(gè)工作區(qū)間的后端部分接收到relayl的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，因此將第二工作區(qū)間的前端部分調(diào)整為接收狀態(tài)，即，增加一個(gè)保護(hù)間隔以保證對(duì)relayl所發(fā)送數(shù)據(jù)的完整接收。在第三工作區(qū)間，用戶進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，relayl和relay2都進(jìn)入接收狀態(tài)，與第一工作區(qū)間的工作方式相同，當(dāng)relay2接收到待轉(zhuǎn)發(fā)給relayl的數(shù)據(jù)時(shí)，第三工作區(qū)間的后端部分調(diào)整為發(fā)送狀態(tài)。在第四工作區(qū)間，relayl、relay2進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，eNB為接收狀態(tài)，relayl的發(fā)送前端調(diào)整為接收狀態(tài)，以保證接收數(shù)據(jù)的完整性。如果發(fā)送端和接收端速率匹配，不考慮數(shù)據(jù)傳輸速率，可以只需考慮relay的覆蓋范圍對(duì)保護(hù)間隔的影響。電磁波在空氣中的傳播速度近似為3X108m/s，一個(gè)子幀為Ims, 一個(gè)子巾貞在時(shí)域上通常包含14個(gè)正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM)符號(hào)，當(dāng)relay的覆蓋范圍超過(guò)15km時(shí),如果不加保護(hù)間隔會(huì)影響至少I個(gè)OFDM符號(hào)，此時(shí)接收端的保護(hù)間隔就顯得尤為重要，保護(hù)間隔應(yīng)為I個(gè)OFDM符號(hào)長(zhǎng)度。當(dāng)relay的覆蓋范圍小于Ikm時(shí)，以Ikm為例，傳播時(shí)延為1/3X 10_5s，如果不加保護(hù)間隔則會(huì)與其他子幀的循環(huán)前綴碰撞，保護(hù)間隔約為1/10個(gè)OFDM符號(hào)。接下來(lái)基于上述多跳relay模型和幀結(jié)構(gòu)描述說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖6是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。如圖6所示，該實(shí)施例可以包括以下步驟S602，宿節(jié)點(diǎn)接收路徑搜索消息，根據(jù)路徑搜索消息檢測(cè)自源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率；S604，根據(jù)檢測(cè)到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設(shè)置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測(cè)到的各條路徑中確定傳輸路徑集合(也可以理解為最優(yōu)路徑集合)和備選路徑集合(也可以理解為次優(yōu)路徑集合)，除傳輸路徑集合和備選路徑集合外被宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的路徑可以被確定為剩余路徑集合，其中M > 0，設(shè)置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和整條路徑的最高誤碼率； S606，利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點(diǎn)傳輸備選路徑集合的信息，其中，備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點(diǎn)序列(例如，S-R1-R3-D)、宿節(jié)點(diǎn)計(jì)算的每條備選路徑的信道容量和誤碼率；S608，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)檢測(cè)到的傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及最高誤碼率判斷是否存在可用路徑；S610，在存在可用路徑的情況下，利用可用路徑向宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑選擇確認(rèn)消息并在源節(jié)點(diǎn)與宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)；S612，在不存在可用路徑并且未收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的備選路徑集合中的每條備選路徑向宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑重選消息，其中，剩余路徑結(jié)合為空集的消息是在宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到剩余路徑集合為空集的情況下向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的，宿節(jié)點(diǎn)在接收到路徑重選消息后，將備選路徑集合更新為傳輸路徑集合(即，將備選路徑結(jié)合作為新的傳輸路徑集合)，從剩余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑(如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率最小的M條路徑)構(gòu)成備選路徑集合(即，從剩余路徑集合中選取路徑構(gòu)成新的備選路徑集合)，并利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點(diǎn)傳輸用戶數(shù)據(jù)和備選路徑集合的信息，源節(jié)點(diǎn)繼續(xù)檢測(cè)是否存在可用路徑，直至源節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到可用路徑或剩余路徑集合為空集，在剩余路徑集合為空集時(shí)宿節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)返回剩余路徑集合為空集的消息；S614，在不存在可用路徑并且收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，源節(jié)點(diǎn)廣播路徑搜索消息。該實(shí)施例綜合考慮單跳信道容量和誤碼率，從而使得最終所選擇的整條路徑的性能最優(yōu)。此外，本發(fā)明還同時(shí)考慮雙向的性能，從而使得所選擇的路徑在雙方向上的性能都能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。在一個(gè)實(shí)例中，可以通過(guò)下述步驟獲得步驟S602和S608中的每條路徑的信道容
量和誤碼率首先將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量和單跳誤碼率與設(shè)置的最低信道容量和單跳最高誤碼率進(jìn)行比較，如果估計(jì)出的單跳信道容量大于設(shè)置的最低信道容量并且估計(jì)出的單跳誤碼率低于單跳最高誤碼率，則繼續(xù)判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為第一跳節(jié)點(diǎn)，否則，丟棄到達(dá)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的消息或數(shù)據(jù)(即，不滿足系統(tǒng)設(shè)定的要求)，如果是第一跳節(jié)點(diǎn)，則將該跳節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量和單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點(diǎn)，如果不是，則每一跳節(jié)點(diǎn)將本跳節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的單跳信道容量進(jìn)行比較，并將兩者中較小的單跳信道容量、本跳節(jié)點(diǎn)的單跳誤碼率和上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點(diǎn)，其中，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為中繼節(jié)點(diǎn)；如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為整條路徑的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)(即，源節(jié)點(diǎn)或宿節(jié)點(diǎn))，則將估計(jì)出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單跳信道容量進(jìn)行比較，根據(jù)兩者中較小的單跳信道容量計(jì)算出路徑信道容量，并根據(jù)每一跳的單跳誤碼率計(jì)算出路徑誤碼率。例如，假設(shè)宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的N條路徑，第η條路徑經(jīng)過(guò)I個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，則整個(gè)第η條路徑的信道容量Cn和誤碼率Psn分別為
權(quán)利要求
1.一種多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，包括 宿節(jié)點(diǎn)接收路徑捜索消息，根據(jù)所述路徑搜索消息檢測(cè)自源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)至所述宿節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率； 根據(jù)檢測(cè)到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設(shè)置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測(cè)到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除所述傳輸路徑集合和所述備選路徑集合外被所述宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的路徑被確定為剰余路徑集合，其中M > O，所設(shè)置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和路徑最高誤碼率； 利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點(diǎn)傳輸所述備選路徑集合的信息，其中，所述備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點(diǎn)序列、所述宿節(jié)點(diǎn)計(jì)算的每條備選路徑的信道容量和誤碼率； 所述源節(jié)點(diǎn)根據(jù)檢測(cè)到的所述傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所述最高誤碼率判斷是否存在可用路徑； 在存在所述可用路徑的情況下，利用所述可用路徑向所述宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑選擇確認(rèn)消息并在所述源節(jié)點(diǎn)與所述宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)； 在不存在所述可用路徑并且未收到剰余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的所述備選路徑集合中的每條備選路徑向所述宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑重選消息，所述宿節(jié)點(diǎn)在接收到所述路徑重選消息后，將所述備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從所述剰余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構(gòu)成備選路徑集合，并利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點(diǎn)傳輸用戶數(shù)據(jù)和所述備選路徑集合的信息，所述源節(jié)點(diǎn)繼續(xù)檢測(cè)所述可用路徑，直至所述源節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到所述可用路徑或所述剩余路徑集合為空集，在所述剩余路徑集合為空集時(shí)向所述源節(jié)點(diǎn)返回所述剩余路徑集合為空集的消息； 在不存在所述可用路徑并且收到所述剩余路徑集合為空集的消息的情況下，所述源節(jié)點(diǎn)廣播所述路徑捜索消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，通過(guò)下述步驟獲得所述每條路徑的信道容量和誤碼率 將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量和單跳誤碼率與設(shè)置的最低信道容量和所述單跳最高誤碼率進(jìn)行比較； 如果估計(jì)出的單跳信道容量大于所述最低信道容量并且估計(jì)出的單跳誤碼率低于所述單跳最高誤碼率，則判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為第一跳節(jié)點(diǎn)，否則，丟棄到達(dá)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的消息或數(shù)據(jù)； 如果是，則將該跳節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量和單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點(diǎn)； 如果不是，則每ー跳節(jié)點(diǎn)將本跳節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單跳信道容量進(jìn)行比較，并將較小的單跳信道容量、本跳節(jié)點(diǎn)的單跳誤碼率和上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點(diǎn)； 如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為整條路徑的最后ー個(gè)節(jié)點(diǎn)，則將估計(jì)出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單跳信道容量進(jìn)行比較，根據(jù)較小的單跳信道容量計(jì)算出路徑信道容量，井根據(jù)每一跳的單跳誤碼率計(jì)算出路徑誤碼率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述根據(jù)檢測(cè)到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設(shè)置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測(cè)到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合的步驟包括 將檢測(cè)到的每條路徑的誤碼率與所述路徑最高誤碼率進(jìn)行比較； 從檢測(cè)到的滿足所述路徑最高誤碼率要求的路徑中選取M條信道容量最大的路徑構(gòu)成所述傳輸路徑集合，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率較低的路徑構(gòu)成所述傳輸路徑集合； 從檢測(cè)到的滿足所述路徑最高誤碼率要求的路徑中選取M條未用于傳輸數(shù)據(jù)的信道容量最大的路徑構(gòu)成所述備選路徑集合，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率較低的路徑構(gòu)成所述備選路徑集合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述源節(jié)點(diǎn)根據(jù)檢測(cè)到的所述傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所述最高誤碼率判斷是否存在可用路徑的步驟包括 所述源節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到的每條路徑的誤碼率與所述路徑最高誤碼率進(jìn)行比較； 如果低于所述路徑最高誤碼率，則選取信道容量最大的路徑作為所述可用路徑，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率最小的路徑作為所述可用路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述方法還包括 所述中繼節(jié)點(diǎn)在接收到所述路徑捜索消息后，判斷當(dāng)前跳數(shù)是否大于所設(shè)置的最大跳數(shù)； 如果大于所設(shè)置的最大跳數(shù)，則丟棄所述路徑捜索消息，否則進(jìn)行路徑的選擇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述中繼節(jié)點(diǎn)采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式向下ー跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述宿節(jié)點(diǎn)為基站或用戶設(shè)備，相應(yīng)地所述源節(jié)點(diǎn)為所述用戶設(shè)備或所述基站。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述宿節(jié)點(diǎn)為基站或接入中繼節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)地所述源節(jié)點(diǎn)為所述接入中繼節(jié)點(diǎn)或所述基站，用戶設(shè)備與所述接入中繼節(jié)點(diǎn)直接交互，所述方法還包括 在對(duì)所述宿節(jié)點(diǎn)與所述源節(jié)點(diǎn)之間的路徑進(jìn)行選擇之前，所述用戶設(shè)備選擇接入中繼節(jié)點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述用戶設(shè)備選擇接入中繼節(jié)點(diǎn)的步驟包括 所述用戶設(shè)備接收與其直接交互的各中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的下行消息，根據(jù)所述下行消息估計(jì)出自各中繼節(jié)點(diǎn)至所述用戶設(shè)備的下行單跳信道容量和下行單跳誤碼率； 將各中繼節(jié)點(diǎn)至所述用戶設(shè)備的下行單跳誤碼率和下行單跳信道容量分別與所述單跳最高誤碼率和設(shè)置的最低信道容量進(jìn)行比較，向滿足誤碼率和信道容量要求的路徑所對(duì)應(yīng)的各中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送上行消息； 接收到所述上行消息的中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述上行消息估計(jì)出所述用戶設(shè)備至該中繼節(jié)點(diǎn)的上行單跳信道容量和上行單跳誤碼率，并將估計(jì)出的上行單跳誤碼率和上行單跳信道容量分別與所述單跳最高誤碼率和最低信道容量進(jìn)行比較，滿足誤碼率和信道容量要求的各中繼節(jié)點(diǎn)向所述用戶設(shè)備發(fā)送對(duì)應(yīng)路徑的上行單跳信道容量和上行單跳誤碼率； 所述用戶設(shè)備將上行單跳信道容量與下行單跳信道容量之和最大的路徑所對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)作為所述接入中繼節(jié)點(diǎn)，如果單跳信道容量和相同，則將上行單跳誤碼率和下行單跳誤碼率之和最小的路徑所對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)作為所述接入中繼節(jié)點(diǎn)。
10.ー種多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，包括源節(jié)點(diǎn)、宿節(jié)點(diǎn)以及多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，其中， 所述宿節(jié)點(diǎn)，用于接收路徑搜索消息，根據(jù)所述路徑搜索消息檢測(cè)自源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)至所述宿節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率，根據(jù)檢測(cè)到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設(shè)置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測(cè)到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除所述傳輸路徑集合和所述備選路徑集合外被所述宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的路徑被確定為剰余路徑集合，其中M > 0，所設(shè)置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和路徑最高誤碼率，利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點(diǎn)傳輸所述備選路徑集合的信息，其中，所述備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點(diǎn)序列、所述宿節(jié)點(diǎn)計(jì)算的每條備選路徑的信道容量和誤碼率，在接收到所述路徑重選消息后，將所述備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從所述剰余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構(gòu)成備選路徑集合，并利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點(diǎn)傳輸用戶數(shù)據(jù)和所述備選路徑集合的信息，在所述剩余路徑集合為空集時(shí)向所述源節(jié)點(diǎn)返回所述剩余路徑集合為空集的消息； 所述源節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)檢測(cè)到的所述傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所述最高誤碼率判斷是否存在可用路徑，在存在所述可用路徑的情況下，利用所述可用路徑向所述宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑選擇確認(rèn)消息并在所述源節(jié)點(diǎn)與所述宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)，在不存在所述可用路徑并且未收到剰余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的所述備選路徑集合中的每條備選路徑向所述宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑重選消息，在不存在所述可用路徑并且收到所述剩余路徑集合為空集的消息的情況下廣播所述路徑搜索消息； 每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，設(shè)置于所述源節(jié)點(diǎn)和所述宿節(jié)點(diǎn)之間，用于轉(zhuǎn)發(fā)在所述源節(jié)點(diǎn)與所述宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和消息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述宿節(jié)點(diǎn)包括 路徑檢測(cè)單元，用于接收路徑搜索消息，根據(jù)所述路徑搜索消息檢測(cè)自源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)至所述宿節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率； 路徑集合確定單元，與所述路徑檢測(cè)單元相連，用于根據(jù)檢測(cè)到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設(shè)置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測(cè)到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除所述傳輸路徑集合和所述備選路徑集合外被所述宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的路徑被確定為剰余路徑集合； 路徑信息發(fā)送單元，與所述路徑集合確定單元相連，用于利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點(diǎn)傳輸所述備選路徑集合的信息； 路徑集合更新単元，用于在接收到所述路徑重選消息后，將所述備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從所述剰余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構(gòu)成備選路徑集合；空集消息發(fā)送單元，與所述路徑集合更新単元相連，用于在所述剩余路徑集合為空集時(shí)向所述源節(jié)點(diǎn)返回所述剩余路徑集合為空集的消息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述源節(jié)點(diǎn)包括 可用路徑判斷単元，用于根據(jù)檢測(cè)到的所述傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所述最高誤碼率判斷是否存在可用路徑； 路徑確認(rèn)發(fā)送単元，與所述可用路徑判斷単元相連，用于在存在所述可用路徑的情況下，利用所述可用路徑向所述宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑選擇確認(rèn)消息并在所述源節(jié)點(diǎn)與所述宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)； 路徑重選發(fā)送単元，與所述可用路徑判斷単元相連，用于在不存在所述可用路徑并且未收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的所述備選路徑集合中的每條備選路徑向所述宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑重選消息； 廣播消息發(fā)送單元，與所述可用路徑判斷単元相連，用于在不存在所述可用路徑并且收到所述剩余路徑集合為空集的消息的情況下廣播所述路徑搜索消息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)還用于將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量和單跳誤碼率與設(shè)置的最低信道容量和所述單跳最高誤碼率進(jìn)行比較；如果估計(jì)出的單跳信道容量大于所述最低信道容量并且估計(jì)出的單跳誤碼率低于所述單跳最高誤碼率，則判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為第一跳節(jié)點(diǎn)，否則，丟棄到達(dá)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的消息或數(shù)據(jù)；如果是，則將該跳節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量和單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點(diǎn)；如果不是，則每一跳節(jié)點(diǎn)將本跳節(jié)點(diǎn)估計(jì)出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單跳信道容量進(jìn)行比較，并將較小的單跳信道容量、本跳節(jié)點(diǎn)的單跳誤碼率和上ー跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單跳誤碼率發(fā)送至下ー跳節(jié)點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為整條路徑的最后ー個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，所述源節(jié)點(diǎn)或所述宿節(jié)點(diǎn)還用于將估計(jì)出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單跳信道容量進(jìn)行比較，根據(jù)較小的單跳信道容量計(jì)算出路徑信道容量，并根據(jù)每ー跳的單跳誤碼率計(jì)算出路徑誤碼率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述路徑集合確定單元包括 第一路徑誤碼率比較子單元，用于將檢測(cè)到的每條路徑的誤碼率與所述路徑最高誤碼率進(jìn)行比較； 傳輸路徑確定子単元，與所述第一路徑誤碼率比較子單元相連，用于從檢測(cè)到的滿足所述路徑最高誤碼率要求的路徑中選取M條信道容量最大的路徑構(gòu)成所述傳輸路徑集合，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率較低的路徑構(gòu)成傳輸路徑集合； 備選路徑確定子単元，與所述第一路徑誤碼率比較子單元相連，用于從檢測(cè)到的滿足所述路徑最高誤碼率要求的路徑中選取M條未用于傳輸數(shù)據(jù)的信道容量最大的路徑構(gòu)成所述備選路徑集合，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率較低的路徑構(gòu)成所述備選路徑
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述可用路徑判斷單元包括 第二路徑誤碼率比較子單元，用于將檢測(cè)到的每條路徑的誤碼率與所述路徑最高誤碼率進(jìn)行比較； 可用路徑確定子單元，與所述第二路徑誤碼率比較子單元相連，用于如果低于所述路徑最高誤碼率，則選取信道容量最大的路徑作為所述可用路徑，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率最小的路徑作為所述可用路徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)還用于在接收到所述路徑捜索消息后，判斷當(dāng)前跳數(shù)是否大于所設(shè)置的最大跳數(shù)，如果大于所設(shè)置的最大跳數(shù)，則丟棄所述路徑捜索消息，否則進(jìn)行路徑的選擇。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式向下ー跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述宿節(jié)點(diǎn)為基站或用戶設(shè)備，相應(yīng)地所述源節(jié)點(diǎn)為所述用戶設(shè)備或所述基站。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述宿節(jié)點(diǎn)為基站或接入中繼節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)地所述源節(jié)點(diǎn)為所述接入中繼節(jié)點(diǎn)或所述基站，所述系統(tǒng)還包括 用戶設(shè)備，與所述接入中繼節(jié)點(diǎn)直接交互，用于選擇接入中繼節(jié)點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶設(shè)備包括 性能估計(jì)單元，用于接收與所述用戶設(shè)備直接交互的各中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的下行消息，根據(jù)所述下行消息估計(jì)出自各中繼節(jié)點(diǎn)至所述用戶設(shè)備的下行單跳信道容量和下行單跳誤碼率； 參數(shù)比較單元，與所述性能估計(jì)單元相連，用于將各中繼節(jié)點(diǎn)至所述用戶設(shè)備的下行單跳誤碼率和下行單跳信道容量分別與所述單跳最高誤碼率和設(shè)置的最低信道容量進(jìn)行比較，向滿足誤碼率和信道容量要求的路徑所對(duì)應(yīng)的各中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送上行消息； 上行參數(shù)接收單元，用于接收滿足誤碼率和信道容量要求的各中繼節(jié)點(diǎn)向所述用戶設(shè)備發(fā)送對(duì)應(yīng)路徑的上行單跳信道容量和上行單跳誤碼率； 接入中繼節(jié)點(diǎn)確定單元，與所述上行參數(shù)接收單元相連，用于將上行單跳信道容量與下行單跳信道容量之和最大的路徑所對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)作為所述接入中繼節(jié)點(diǎn)，如果信道容量和相同，則將上行單跳誤碼率和下行單跳誤碼率之和最小的路徑所對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)作為所述接入中繼節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)。該方法包括宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)自源節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)至宿節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率；確定傳輸路徑集合和備選路徑集合；利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點(diǎn)傳輸備選路徑集合的信息；源節(jié)點(diǎn)判斷是否存在可用路徑；如果存在則向宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送路徑選擇確認(rèn)消息并在源節(jié)點(diǎn)與宿節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。本發(fā)明綜合考慮單跳信道容量和誤碼率，從而使得最終所選擇的整條路徑的性能最優(yōu)。此外，本發(fā)明還同時(shí)考慮雙向的性能，從而使得所選擇的路徑在雙方向上的性能都能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。
文檔編號(hào)H04W40/12GK103052132SQ201110313130
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者王朝煒, 王芳, 余陽(yáng), 閆飛燕, 張英海 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)