CN101047419B - 一种在转发网络中转发数据的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在转发网络中转发数据的方法，该方法在转发网络中的数据转发节点接收到由源节点发往目标节点的数据后，根据覆盖范围内节点与天线之间的对应关系，从本节点的所有天线中选择离所述目标节点或下一级转发节点最近的天线；以及将接收的数据通过有线传输媒质传送到所述最近的天线进行发送。本发明还同时公开了一种数据转发装置及转发网络。

Description

一种在转发网络中转发数据的方法及装置 

技术领域

本发明涉及通信领域的数据传输，尤其涉及在转发网络中转发数据的方法及装置。 

背景技术

在无线通信系统中，根据信源和信宿之间通信的路径可以分为两种结构：第一种是信源和信宿可以直接进行通信的网络结构，比如蜂窝结构，如图1所示；第二种是信源和信宿之间通信可能需要通过中继节点进行数据转发(以下统称第二种结构的网络为转发网络)。现在通信领域研究所涉及的中继网络、Ad hoc网络、网格网等属于转发网络。 

在转发网络中，根据数据路由的结构，可典型分为树状结构、网状结构、和混合结构等多种，混合结构的网络如图2所示。同时，根据中继节点RN功能的复杂程度，可分为： 

重复型RN，对接收信号进行简单的接收再放大，然后发射； 

完全主动型RN，对接收信号解码、完全根据中继节点自身的调度，生成发射数据并进行发射； 

部分主动型RN，对接收信号解码、部分根据中继节点自身的调度，同时接受基站的调度，生成发射数据并进行发射； 

被动型RN，完全接受基站的调度，生成发射数据并进行发射。 

在现有转发网络的数据传输中，典型的方式是逐跳中继方式，即：上一跳节点发射的数据被本中继节点的空口接收后，经过不同类型处理，然后由处于同一物理位置的天线发射，这样就可以被下一跳节点接收。图3所示的转发网络中的一条支路由源节点(SN)，三个中继节点(RN1、RN2、RN3)、目标节 点(TN)组成，如果用户数据需要从源节点SN传送到目标节点TN2，需要进行四跳的数据传送(SN<->RN1、RN1<->RN2、RN2<->RN3、RN3<->TN2)。 

在逐跳中继方式的转发网络中，对每个中继节点而言，发射和接收链路要占用不同的无线资源(包括时间、频率、码字、空间等)。由于这种简单的逐跳中继方式是以无线资源来换取某些系统性能的提高，比如覆盖面积的扩大、用户流量提高或系统容量增加，因此，逐跳中继方式需要占用大量的无线空口资源，即每个中继节点的收发链路需要占用不同的无线资源，同时相邻(或干扰范围之内)的节点也需要占用不同无线资源，以避免系统干扰增加，造成系统性能的下降。 

现有技术提供了一种具有多天线的转发节点，这种节点在接收到数据后，由于本地不能识别天线和其覆盖范围之内用户之间的对应关系，它要通过所有的天线向指定的区域发送数据。虽然，采用这种方式能够扩大覆盖面积，提高用户流量和增加系统容量，但是仍然要占用大量的无线空口资源，而且多个天线发送相同信号会造成系统干扰的增加。 

发明内容

本发明提供一种在转发网络中转发数据的方法及装置，以解决现有转发网络中转发数据存在占用大量无线资源和产生信号干扰的问题。 

本发明提供以下技术方案： 

一种在转发网络中转发数据的方法，包括如下步骤： 

转发网络中的数据转发节点接收由源节点发往目标节点的数据； 

所述数据转发节点根据覆盖范围内节点与天线之间的对应关系，从数据转发节点的所有天线中选择离所述目标节点或下一级转发节点最近的天线；以及 

将接收的数据通过有线传输媒质传送到所述最近的天线进行发送。 

其中： 

所述数据转发节点检测每个天线支路覆盖范围内的节点，并保存节点与天线之间的对应关系。进一步的，检测到同一节点在多个天线支路覆盖范围内时， 根据预定规则选择最优的天线支路建立所述对应关系。 

所述数据转发节点进一步对从多个接收天线接收下来的信号进行合并或选择处理，以得到最佳的信号。 

所述数据转发节点进一步对接收的信号进行放大处理。 

所述数据转发节点解码接收的数据，并仅根据本地信息生成与接收数据不同的数据格式后发送；或者，所述数据转发节点解码接收的数据，并根据本地信息和源节点的控制信息生成与接收数据不同的数据格式后发送；或者，所述数据转发节点解码接收的数据，并根据源节点的控制信息生成与接收数据不同的数据格式后发送。 

一种数据转发装置，包括： 

多个天线，分别在指定的区域发送和接收信号； 

多个链路信号处理模块，各链路信号处理模块分别对应一个天线，用于处理所述天线接收的信号和需要从所述天线发送的信号； 

检测模块，用于检测每个天线支路覆盖范围内的节点，并保存节点与天线之间的对应关系，以及根据所述对应关系，从所有天线中选择离目标节点或下一级转发节点最近的天线转发数据； 

天线支路交换模块，用于在检测模块的控制下将需要发送的数据交到指定的天线所对应的链路信号处理模块； 

中央处理器，用于控制本装置中的各模块。 

一种转发网络，包括： 

节点，用于产生数据和发送该数据，以及接收数据和处理该数据； 

射频拉远节点，用于在接收到从源节点发往目标节点的数据时，根据覆盖范围内各节点与天线之间的对应关系，从射频拉远节点的所有天线中选择离所述目标节点或下一级用于数据转发的节点最近的天线发送数据。 

本发明有益效果如下： 

1、本发明采用有线链路来代替系统中部分或全部的RN<->RN链路，能够 灵活布网，减少节点发射功率，增大覆盖面积和提高用户容量。 

2、由于转发节点通过最靠近用户侧的天线发送数据，使用得链路条数减少，将大幅度降低对无线资源的占用；同时，能够避免多链路发送数据造成的干扰。 

3、由于通过最靠近用户侧的天线发送数据，因此，可以减少转发数据的跳数。对于非重复型中继节点RN，每减少一跳，就可以减少一次信号被解码并重新编码的时间和系统复杂度，降低系统的处理时延。由于有线链路传输条件远好于无线链路，减少无线链路跳数，也意味着减少数据传输错误的概率。 

附图说明

图1为现有蜂窝网络结构中信源和信宿直接通信的示意图； 

图2为现有混合结构的转发网络示意图； 

图3为现有转发网络的组网示意图； 

图4为本发明实施例中转发网络的组网结构示意图； 

图5为本发明实施例中的拉远射频中继结节的结构示意图； 

图6、图7为本发明实施例中转发数据的流程图。 

具体实施方式

为了在转发网络中转发数据时减少无线资源的占用和减少信号干扰，以及减少转发数据的跳数，本发明在基于具有射频拉远中继节点RN的转发网络中，当射频拉远RN转发数据时，从所有天线中选择离目标节点或下一级转发节点最近的天线发送数据。所述的节点包括用户终端。 

参阅图4所示，本实施例中转发网络的一个支路包括源节点SN，普通的中继节点RN1，射频拉远节点RN0，目标节点(即用户终端)TN0、TN1、TN2。 

在射频拉远节点RN0中，至少将节点射频部分的天线拉远，拉远部分与节点主体之间可以通过光纤、电缆或其它有线传输媒质连接。在实际应用中，拉远的部分可以不仅包括天线，可以增加射频处理模块或进一步增加中频处理 模块。而天线可以为单天线、分布式天线或其它天线种类，也可以为定向或全向天线等。拉远部分的安装位置可以根据系统需要、覆盖的范围、具体应用环境等因素，由运营商或用户确定。射频拉远RN0可以是固定式，也可以为移动或游牧式。 

在图4中，射频拉远RN0具有三个天线Ant0、Ant1和Ant2，分别覆盖指定的区域，这些区域的交界处会出现重叠覆盖。根据组网的实际情况，射频拉远RN可以具有更多的天线，而且网络中也可以有更多的射频拉远RN参与数据转发，网络中也可以没有普通的中继节点。 

在图4所示的数据转发支路中，射频拉远节点RN0接收到从源节点SN发往目标节点TN2的数据后，通过离目标节点TN2最近的天线Ant2发射；相应的，射频拉远节点RN0接收到从目标节点TN2发往源节点SN的数据，通过离下一级转发节点RN1最近的天线Ant1发射。 

图5给出了本实施例中射频拉远RN的结构示意，包括：三个天线Ant0、Ant1和Ant2，多个链中信号处理模块50、51、52，检测模块53，天线支路交换模块54和中央处理器55。其中： 

天线Ant0、Ant1和Ant2分别用于在指定的区域发送和接收信号。可以放置于远离RN控制部分的位置。 

链路信号处理模块50、51、52与分别连接的天线Ant0、Ant1和Ant2，用于处理所述天线接收的信号和需要从所述天线发送的信号，如可以完成对上下行链路的上下行变频、编解码、调制解调等一系列信号处理功能，在天线端其为射频信号，在天线支路交换模块端，要保证能够识别不同用户信号以便进行交换。 

检测模块53从链路信号处理模块输入的信号中检测出每个天线支路覆盖范围内的用户(除去RN自身以外的节点)，并在数据库中存储用户与天线之间的对应关系(比如，天线可以采用在交换模块中的端口号来表示)，并且要同时实时更新这个数据库；有可能某个用户同时在多个天线支路的覆盖范围 内，此时根据一定准则选择最优的天线支路；同时，它要识别信息的TN是否在自己覆盖范围内，如果在，就控制天线支路交换模块完成交换，如果不在，就直接发送给距离TN最近天线；对于距离基站最近天线的选择，可以通过网管等方式直接写入到此模块数据库中，也可以根据各个天线支路接收到的基站信号的强弱或其他准则由RN自行判断。 

天线支路交换模块54用于在检测模块输入的控制指令下，对不同支路对应的用户数据进行交换。 

中央处理器55与本装置中的各模块连接，用于控制各模块和完成RN其他必需的功能，如对信号进一步处理、交换、控制、监控、定时等。 

以图4所示的转发支路为例，进一步说明数据转发的处理过程： 

参阅图6所示，由源节点SN向目标节点TN2发送数据的无线下行链路处理流程如下： 

步骤600、源节点SN占用一定的空口资源，向可以与其直接通信的中继节点RN1发送数据。 

步骤610、中继节点RN1接收数据。 

RN在接收数据时，可以根据自身的能力，对多个接收天线接收下来的信号进行合并、选择等相关的信号处理，以达到较好的接收效果。 

步骤620、中继节点RN1占用一定的空口资源，向下一级射频拉远中继节点RN0发送数据。 

步骤630、射频拉远中继节点RN0接收数据后，根据保存的节点与天线的对应关系，选择离目标节点TN2最近的天线Ant2发送数据，而在其他天线上不再发送该数据。 

步骤640、目标节点TN2接收数据。 

在步骤630中，射频拉远中继节点RN0可以根据其功能类型进行不同的处理： 

如果是重复型RN，则进一步对接收到的数据进行放大处理后发送； 

如果是完全主动型节RN，则对接收的数据解码，并完全根据本地信息生成与接收数据不同的数据格式进行发送； 

如果是部分主动型RN，则对接收的数据解码，同时根据本地信息和源节点SN的控制信息，生成与接收数据不同的数据格式后发送； 

如果是被动型RN，则对接收数据解码，仅根据源节点SN的控制信息，生成与接收数据不同的数据格式后发送。 

参阅图7所示，由目标节点TN2向源节点SN向发送数据的上行链路处理流程如下： 

步骤700、目标节点TN2占用一定的空口资源，向可以与其直接通信的射频拉远中继节点RN0发送数据。 

步骤710、射频拉远中继节点RN0接收数据后，根据保存的节点与天线的对应关系，选择离下一级节点RN1最近的天线Ant1发送数据，而在其他天线上不再发送该数据。 

步骤720、中继节点RN1接收射频拉远中继节点RN0转发的数据。 

步骤730、中继节点RN0占用一定的空口资源，向可以与其直接通信的源节点SN发送数据。 

步骤740、源节点SN接收数据。 

在步骤710中，射频拉远中继节点RN0可以根据其功能类型进行不同的处理(参阅前面对步骤630的描述)。 

在图6和图7所示的流程中具有普通中继节点参数数据转发，但不并限于此，在转发网络中也可以没有普通的中继转发节点，而全由所述射频拉远RN转发数据，每个射频拉远RN的处理流程相同。 

从上可知，本发明采用有线链路来代替系统中部分或全部的RN<->RN链路，这样可以与典型的转发网络一样，灵活布网，减少节点发射功率，增大覆盖面积，提高用户容量，而且用有线链路代替无线链路，可以免除被减少部分RN<->RN链路造成的干扰；同时，由于有线链路传输条件远好于无线链路， 减少无线链路跳数，也意味着减少数据传输错误的概率。 

由于转发数据的链路条数减少，无线资源的占用将大为减少。对于非重复型RN，每减少一跳，就可以减少一次信号被解码并重新编码的时间和系统复杂度，降低系统的处理时延。 

因此，本发明能够减少对空口资源的占用，同时降低基站、用户终端的发射功率，降低系统干扰、减少覆盖盲点。采用本发明可以设计跳数较少的转发网络(可以将任何多于两跳的转发网络支路条数降低，并最低可以降低为两跳)，降低转发网络的复杂度，提高系统性能。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (12)

1.一种在转发网络中转发数据的方法，其特征在于，包括如下步骤：

转发网络中的数据转发节点接收由源节点发往目标节点的数据；

所述数据转发节点根据覆盖范围内节点与天线之间的对应关系，从数据转发节点的所有天线中选择离所述目标节点或下一级转发节点最近的天线；以及

将接收的数据通过有线传输媒质传送到所述最近的天线进行发送。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据转发节点检测每个天线支路覆盖范围内的节点，并保存节点与天线之间的对应关系。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，检测到同一节点在多个天线支路覆盖范围内时，根据预定规则选择最优的天线支路建立所述对应关系。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据转发节点进一步对从多个接收天线接收下来的信号进行合并或选择处理，以得到最佳的信号。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据转发节点进一步对接收的信号进行放大处理。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据转发节点解码接收的数据，并仅根据本地信息生成与接收数据不同的数据格式后发送。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据转发节点解码接收的数据，并根据本地信息和源节点的控制信息生成与接收数据不同的数据格式后发送。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据转发节点解码接收的数据，并根据源节点的控制信息生成与接收数据不同的数据格式后发送。

9.一种数据转发装置，其特征在于，包括：

多个天线，分别在指定的区域发送和接收信号；

多个链路信号处理模块，各链路信号处理模块分别对应一个天线，用于处理所述天线接收的信号和需要从所述天线发送的信号；

检测模块，用于检测每个天线支路覆盖范围内的节点，并保存节点与天线之间的对应关系，以及根据所述对应关系，从所有天线中选择离目标节点或下一级转发节点最近的天线转发数据；

天线支路交换模块，用于在检测模块的控制下将需要发送的数据交到指定的天线所对应的链路信号处理模块；

中央处理器，用于控制本装置中的各模块。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检测模块在检测到同一节点在多个天线支路覆盖范围内时，根据预定规则选择最优的天线支路，建立天线与节点之间的对应关系。

11.一种转发网络，其特征在于，包括：

节点，用于产生数据和发送该数据，以及接收数据和处理该数据；

射频拉远节点，用于在接收到从源节点发往目标节点的数据时，根据覆盖范围内各节点与天线之间的对应关系，从射频拉远节点的所有天线中选择离所述目标节点或下一级用于数据转发的节点最近的天线发送数据。

12.如权利要求11所述的转发网络，其特征在于，所述射频拉远节点包括：

多个天线，分别在指定的区域发送和接收信号；

多个链路信号处理模块，各链路信号处理模块分别对应一个天线，用于处理所述天线接收的信号和需要从所述天线发送的信号；

检测模块，用于检测每个天线支路覆盖范围内的节点，并保存节点与天线之间的对应关系，以及根据所述对应关系，从所有天线中选择离目标节点或下一级用于数据转发的节点最近的天线转发数据；

天线支路交换模块，用于在检测模块的控制下将需要发送的数据交到指定的天线所对应的链路信号处理模块；

中央处理器，用于控制射频拉远节点中的各模块。

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