CN101159931A - 一种通信中继网络的中继组的确定方法 - Google Patents

一种通信中继网络的中继组的确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通信中继网络的中继组的确定方法，包括以下步骤：步骤201、通信中继网络中各个中继站根据收集的链路信息判断自身是否应该加入中继组，并将判断结果上报给基站；步骤202、基站根据所述各个中继站的判断结果确定中继组。本发明所述技术方案使得中继组的配置可以灵活地调整，从而自适应分布式地实现了中继组传输效率和功率开销之间的均衡。

Description

一种通信中继网络的中继组的确定方法
技术领域
本发明涉及一种中继组的确定方法，尤其是一种通信中继网络的中继组的确定方法。
背景技术
如图1所示，无线通信网络为了扩大系统的覆盖范围并增加系统容量，可以采用中继站以转发基站和移动站之间的数据。为了提高中继效率，中继网络可以采用多个中继站构成中继组。具体地说，多个中继站可以同时接收上行或者下行的数据，然后使用相同的资源转发该数据。这样的设计相当于转发信号的分集，将增大一次转发成功的概率，但是相应地也增加了中继站功率的开销。尤其在某些情况下，功率的开销会得不偿失。例如，中继组中信道条件好(或者负载小)的中继站转发成功的概率一定要比信道状况差(或者负载大)的中继站大，当中继组中同时包括两者时，中继组提高的传输效率并不多，但却由于后者的存在浪费了功率的开销。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种通信中继网络的中继组的确定方法，使得中继组自适应分布式获得传输效率和功率开销的均衡。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种通信中继网络的中继组的确定方法，包括以下步骤：
1.1通信中继网络中各个中继站根据收集的链路信息判断自身是否应该加入中继组，并将判断结果上报给基站；
1.2所述基站根据所述各个中继站的判断结果确定中继组。
上述方案中，所述步骤1.2中，若所述各个中继站的判断结果中至少有两个中继站的判断结果是肯定的，则所述基站选用全部所述判断结果为肯定的中继站组成中继组；否则，所述基站选用全部中继站组成中继组。
上述方案中，所述步骤1.1中，所述各个中继站根据自身信道质量判断自身是否应该加入中继组：若待判断中继站从所述链路信息中获取的链路每一跳的载波干扰噪声比至少有一个不小于对应的载波干扰噪声比门限，则所述待判断中继站得到肯定的判断结果；否则，所述待判断中继站得到否定的判断结果。
上述方案中，所述步骤1.1中，所述各个中继站根据自身负载大小判断自身是否应该加入中继组：若待判断中继站从所述链路信息中获取的下属连接的正在传输数据的移动站数目小于预设门限，则所述待判断中继站得到肯定的判断结果；否则，所述待判断中继站得到否定的判断结果。
上述方案中，所述步骤1.1中，所述各个中继站根据自身信道质量和负载加权值判断自身是否应该加入中继组：若所待判断中继站从所述链路信息中获取的链路每一跳的载波干扰噪声比以及下属连接的正在传输数据的移动站数目的加权值大于预设的门限，则所述待判断中继站得到肯定的判断结果；否则，所述待判断中继站得到否定的判断结果。
上述方案中，所述基站执行完所述步骤1.2后还将把所述中继组的确定结果反馈给所述各个中继站。
上述方案中，所述链路信息为中继站测量的信息和中继站估计的信息的加权组合。
上述方案中，所述中继站测量的信息包括所述基站到所述各个中继站之间的信道质量、无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量，所述各个中继站与移动台之间的信道质量、无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量，所述各个中继站的缓存能力，所述各个中继站之间的无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量以及所述各个中继站的负载；所述中继站估计的信息包括所述各个中继站到所述基站之间的信道质量以及所述各个中继站的位置。
本发明的有益效果主要表现在：本发明提供的技术方案中，基站根据中继站根据链路信息对自身是否加入中继组的判断结果来确定中继组，使得中继组的配置可以灵活地调整，从而自适应分布式地实现了中继组传输效率和功率开销之间的均衡。
附图说明
图1为无线通信网络中通信中继网络的拓扑配置示意图；
图2为本发明通信中继网络的中继组的确定方法流程图；
图3为本发明中继站根据自身信道质量得到判断结果时中继组的确定方法流程图；
图4为本发明中继站根据自身负载大小得到判断结果时中继组的确定方法流程图；
图5为本发明中继站根据自身信道质量和负载加权值得到判断结果时中继组的确定方法流程图。
具体实施方式
无线通信网络中，上行、下行均可以采用多个中继站中继，中继站的确定只与确定的方法有关，与上行、下行无关，因此，本发明提供的方案将适用于采用中继站中继的上行和下行场景。图1即为无线通信网络中通信中继网络的拓扑配置示意图，其已在背景技术中加以描述，此处不再赘述。
参照图2，一种通信中继网络的中继组的确定方法，包括以下步骤：
步骤201：通信中继网络中各个中继站根据收集的链路信息判断自身是否应该加入中继组，并将判断结果上报给基站；
步骤202：基站根据各个中继站的判断结果确定中继组；其中，各个中继站的判断结果中至少有两个中继站的判断结果是肯定的，则基站选用全部判断结果为肯定的中继站组成中继组；否则，基站选用全部中继站组成中继组；
基站确定中继组后还把确定结果反馈给各个中继站。
下面分别结合图3、图4、图5，在中继站对自身是否该加入中继组采用不同的指标作出判断时的中继组确定方法作进一步的描述。
当中继站根据自身信道质量对自身是否该加入中继组作出判断时，参照图3，确定中继组时，包括以下步骤：
步骤301：通信中继网络中各个中继站收集链路信息；
步骤302：各个中继站根据链路信息判断自身是否应该加入中继组；其中，各个中继站根据自身信道质量判断自身是否应该加入中继组，其判断方法如下所述：若待判断中继站从链路信息中获取的链路每一跳的载波干扰噪声比至少有一个不小于对应的载波干扰噪声比门限，则待判断中继站得到肯定的判断结果，即其判断自身应加入中继组；否则，待判断中继站得到否定的判断结果，即其判断自身不应加入中继组；
步骤303：各个中继站将判断结果上报给基站；
步骤304：基站判断各个中继站的判断结果中是否至少有两个中继站的判断结果是肯定的，即是否有至少两个中继站的信道质量好，如果是，进入步骤305，否则进入步骤306；
步骤305：基站选用全部信道质量好的中继站组成中继组，并进入步骤307；
步骤306：基站选用全部中继站组成中继组，并进入步骤307；
步骤307：基站把确定结果反馈给各个中继站。
假设中继组由三个工作状态无差别的中继站组成，发送数据成功概率与信道状态关系如表1所示。
  信道状态     成功概率     失败概率
  好     60％     40％
  差     20％     80％
表1
如果三个中继站信道质量都差，则应该选择三个中继站一起构成中继组转发数据，成功概率为(1-0.83＝)0.49，此时若只采用一个中继站，则成功概率只有0.2，多个中继站中转显著提高了中继效率。但是，如果有两个中继站信道质量好，而一个中继站信道质量差，就应该考虑成功概率与发射功率的均衡。此时采用三个中继站中继成功概率为(1-0.8×0.42＝)0.87，而使用信道质量好的两个中继站中继成功概率为(1-0.42＝)0.84。两者相比，差距很小((0.87-0.84)/0.87＝3％)，而功率节省了33％。由于信道质量差的中继站对于中转数据贡献很小，在这种情况下，不让信道质量差的中继站发射，可以以很小的成功概率损失为代价而节约大量的发射功率。
当中继站根据自身负载大小对自身是否该加入中继组作出判断时，参照图4，确定中继组时，包括以下步骤：
步骤401：通信中继网络中各个中继站收集链路信息；
步骤402：各个中继站根据链路信息判断自身是否应该加入中继组；其中，各个中继站根据自身负载大小判断自身是否应该加入中继组，其判断方法如下所述：若待判断中继站从链路信息中获取的下属连接的正在传输数据的移动站数目小于预设门限，则所述待判断中继站得到肯定的判断结果，即其判断自身应加入中继组；否则，所述待判断中继站得到否定的判断结果，即其判断自身不应加入中继组；
步骤403：各个中继站将判断结果上报给基站；
步骤404：基站判断各个中继站的判断结果中是否至少有两个中继站的判断结果是肯定的，即是否有至少两个中继站的负载小，若是，则进入步骤405，否则，进入步骤406；
步骤405：基站选用全部负载小的中继站组成中继组，并进入步骤407；
步骤406：基站选用全部中继站组成中继组，并进入步骤407；
步骤407：基站把确定结果反馈给各个中继站。
假设中继组由三个信道质量无差别的中继站组成，发送数据成功概率与负载大小关系如表2所示。
  负载情况     成功概率     失败概率
  小     60％     40％
  大     30％     70％
表2
如果三个中继站负载都大，则应该选择三个中继站一起构成中继组转发数据，成功概率为(1-0.73＝)0.76，此时若只采用一个中继站，成功概率只有0.3，多个中继站中转显著提高了中继效率。但是，如果有两个中继站负载小，而一个中继站信道负载大，就应该考虑成功概率与发射功率的均衡。此时采用三个中继站中继成功概率为(1-0.7×0.42＝)0.89，而使用两个负载小的中继站中继成功概率为(1-0.42＝)0.84。两者相比，差距很小((0.89-0.84)/0.89＝6％)，而功率节省了33％。由于负载小的中继站对于中转数据贡献很小，在这种情况下，不让负载小的中继站发射，可以以很小的成功概率损失为代价而节约大量的发射功率。
当中继站根据自身信道质量和负载加权值对自身是否该加入中继组作出判断时，参照图5，确定中继组时，包括以下步骤：
步骤501：通信中继网络中各个中继站收集链路信息；
步骤502：各个中继站根据链路信息判断自身是否应该加入中继组，其中，各个中继站根据自身信道质量和负载加权值判断自身是否应该加入中继组，其判断方法如下所述：若待判断中继站从链路信息中获取的链路每一跳的载波干扰噪声比以及下属连接的正在传输数据的移动站数目的加权值大于预设的门限，则待判断中继站得到肯定的判断结果，即其判断自身应加入中继组；否则，待判断中继站得到否定的判断结果，即其判断自身不应加入中继组；
步骤503：各个中继站将判断结果上报给基站；
步骤504：基站判断各个中继站的判断结果中是否至少有两个中继站的判断结果是肯定的，即是否至少有两个中继站的加权值大，若是，则进入步骤505，否则进入步骤506；
步骤505：基站选用全部加权值大的中继站组成中继组，并进入步骤507；
步骤506：基站选用全部中继站组成中继组，并进入507；
步骤507：基站把确定结果反馈给各个中继站。
假设中继组由三个中继站组成，发送数据成功或者失败概率与加权值大小关系如表3所示。
    加权值     成功概率     失败概率
    大     60％     40％
    小     10％     90％
表3
加权值大表示中继站信道质量好且负载小，加权值小，中继站发送数据的成功概率就会降低。如果三个中继站的加权值都小，则应该选择三个中继站一起构成中继组转发数据，成功概率为(1-0.93＝)0.28，此时若只采用一个中继站，成功概率只有0.1，多个中继站中转显著提高了中继效率。但是，如果有两个中继站加权值大，而一个中继站信道加权值小，就应该考虑成功概率与发射功率的均衡。此时采用三个中继站中继成功概率为(1-0.9×0.42＝)0.86，而使用两个加权值大的中继站中继成功概率为(1-0.42＝)0.84。两者相比，差距很小((0.86-0.84)/0.86＝2％)，而功率节省了33％。由于加权值小的中继站对于中转数据贡献很小，在这种情况下，不让加权值小的中继站发射，可以以很小的成功概率损失为代价而节约大量的发射功率。
图2至图5中所示的链路信息为中继站测量的信息和中继站估计的信息的加权组合；中继站测量的信息包括基站到各个中继站之间的信道质量、无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量，各个中继站与移动台之间的信道质量、无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量，各个中继站的缓存能力，各个中继站之间的无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量以及各个中继站的负载；中继站估计的信息包括各个中继站到基站之间的信道质量以及各个中继站的位置。

Claims (8)

1.一种通信中继网络的中继组的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.1通信中继网络中各个中继站根据收集的链路信息判断自身是否应该加入中继组，并将判断结果上报给基站；
1.2所述基站根据所述各个中继站的判断结果确定中继组。
2.如权利要求1所述的通信中继网络的中继组的确定方法，其特征在于：所述步骤1.2中，若所述各个中继站的判断结果中至少有两个中继站的判断结果是肯定的，则所述基站选用全部所述判断结果为肯定的中继站组成中继组；否则，所述基站选用全部中继站组成中继组。
3.如权利要求2所述的通信中继网络的中继组的确定方法，其特征在于，所述步骤1.1中，所述各个中继站根据自身信道质量判断自身是否应该加入中继组：若待判断中继站从所述链路信息中获取的链路每一跳的载波干扰噪声比至少有一个不小于对应的载波干扰噪声比门限，则所述待判断中继站得到肯定的判断结果；否则，所述待判断中继站得到否定的判断结果。
4.如权利要求2所述的通信中继网络的中继组的确定方法，其特征在于，所述步骤1.1中，所述各个中继站根据自身负载大小判断自身是否应该加入中继组：若待判断中继站从所述链路信息中获取的下属连接的正在传输数据的移动站数目小于预设门限，则所述待判断中继站得到肯定的判断结果；否则，所述待判断中继站得到否定的判断结果。
5.如权利要求2所述的通信中继网络的中继组的确定方法，其特征在于，所述步骤1.1中，所述各个中继站根据自身信道质量和负载加权值判断自身是否应该加入中继组：若所待判断中继站从所述链路信息中获取的链路每一跳的载波干扰噪声比以及下属连接的正在传输数据的移动站数目的加权值大于预设的门限，则所述待判断中继站得到肯定的判断结果；否则，所述待判断中继站得到否定的判断结果。
6.如权利要求1至5其中之一所述的通信中继网络的中继组的确定方法，其特征在于：所述基站执行完所述步骤1.2后还将把所述中继组的确定结果反馈给所述各个中继站。
7.如权利要求6所述的通信中继网络的中继组的确定方法，其特征在于：所述链路信息为中继站测量的信息和中继站估计的信息的加权组合。
8.如权利要求7所述的通信中继网络的中继组的确定方法，其特征在于：所述中继站测量的信息包括所述基站到所述各个中继站之间的信道质量、无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量，所述各个中继站与移动台之间的信道质量、无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量，所述各个中继站的缓存能力，所述各个中继站之间的无线链路的丢包/错包率、无线链路的处理和传输迟延、无线链路的实际吞吐量以及所述各个中继站的负载；所述中继站估计的信息包括所述各个中继站到所述基站之间的信道质量以及所述各个中继站的位置。
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