CN101568076B - 一种分群的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分群的方法，包括：基站判断出需要对节点进行分群；每个节点计算其组合权重；选择组合权重最小的节点作为群首；根据预先设定的传输范围和连接度选择节点作为群成员。本发明还公开了一种分群的装置，包括：判断单元、计算单元、选择群首单元、选择群成员单元。采用本发明方案，可以基于多种因素，有效地将用户划分为不同的群，从而实现以群为单位的资源分配和资源调度。

Description

一种分群的方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种分群的方法及装置。

背景技术

未来无线通信的发展要求实现广域连续覆盖，支持更高速率传输。随着自组网技术研究的日渐成熟，和以蜂窝网为代表的基础设施网络的不断发展，产生了自组网与蜂窝移动通信系统结合的网络，这一种新型的网络结构逐渐引起了学术界和产业界越来越多的关注，并被认为是未来移动通信系统的重要发展方向之一，将可能成为第四代移动通信或未来无线移动通信系统的一种重要形式。利用自组网的特点可以有效的解决现有蜂窝系统的一些难点问题，弥补蜂窝系统的一些缺陷，从而使蜂窝网络和自组网相结合后形成的自组织蜂窝移动通信系统具有许多性能上的优势。

随着移动通信业务的不断发展，无线通信系统的容量与可靠性亟待提升，常规单天线收发的通信系统面临严峻挑战。采用常规发射分集、接收分集或智能天线技术已不足以解决新一代无线通信系统的大容量与高可靠性的需求问题。MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)系统使上述问题得到了解决，此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。而目前由于技术的原因，用户终端上还不能配置多天线，这使MIMO系统在终端一侧的应用受到了限制。可以利用虚拟MIMO技术，将多个用户的天线绑定在一起，这样用户就具备了多天线，使该多个用户设备使用相同的时/频资源，以便扩大系统的吞吐量和提高网络服务质量。

现有技术中的协同通信方式主要有两种：第一种是通过固定的中继站进行协同，这种方法需要假设固定的中继站，改变网络结构，建设周期长，缺乏灵活性。第二种方法是通过用户配对进行协同，两个用户通过正交配对或者是随机配对，可以绑定为一个虚拟的两根天线的用户。前者干扰较小，但是由于搜寻正交用户计算量较大，所以实现的复杂度较高，给系统带来的工作负担较重。后者实现简单，复杂度低，计算量小；缺点是对于随机配对的用户有可能由于信道相关性大而对对方产生比较大的干扰，并且由于两个用户的差异较大，以及资源的分配和配对的用户相关，为了迁就条件较差的用户设备，导致不能有效的利用资源。

发明内容

本发明实施例提供了一种分群的方法及装置，考虑多种因素，并给其分配不同的权重，可以有效地将用户划分为不同的群，从而实现以群为单位的资源分配和资源调度。

本发明实施例提供了一种分群的方法，包括：基站判断出需要对节点进行分群；每个节点计算其组合权重；选择组合权重最小的节点作为群首；根据预先设定的传输范围和连接度选择节点作为群成员。

本发明实施例提供了一种分群的装置，包括：判断单元，用于基站判断出需要对节点进行分群；计算单元，用于每个节点计算其组合权重；选择群首单元，用于根据每个节点的组合权重，选择组合权重最小的节点作为群首；选择群成员单元，用于根据预先设定的传输范围和连接度选择节点作为群成员。

本发明实施例提出的基于加权平均的分群算法，使每个用户群可以绑定成为一个虚拟的MIMO系统，与现有方案相比，能够降低网络的复杂性和成本，并提高网络的吞吐量。

附图说明

图1是本发明实施例分群系统结构示意图；

图2是本发明实施例里分群方法示意图；

图3是本发明实施例里节点计算组合权重方法示意图；

图4是本发明实施例里分群装置示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种分群的方法。

如图2所示，分群的方法主要包括如下步骤：

步骤21、基站判断出需要对节点进行分群。

步骤22、每个节点计算其组合权重。

步骤23、选择组合权重最小的节点作为群首。

步骤24、根据预先设定的传输范围和连接度选择节点作为群成员。

本发明实施例将小区内的用户分为两部分，即普通用户和边缘用户，它们分别位于小区的中央和边缘。由于位于小区中心的用户距离基站较近，信道条件较好，所以直接接入基站，而边缘用户距离基站较远，信道条件较差，故需要采用协同或虚拟MIMO等技术，这就要求把边缘用户按照某种方法分为若干个群。

如图2所示，节点计算组合权重的方法主要包括如下步骤：

步骤31、每个节点计算其到基站的路径损耗PL＝124.5+37.6log₁₀R，其中R为节点和基站的距离，单位为km；

步骤32、每个节点通过周期性的探测确定其邻居节点数，作为它的度数d，并计算其度数d与理想节点度D_ideal之差，即D＝|d-D_ideal|；

步骤33、每个节点计算其到所有邻居节点的距离之和P；

步骤34、用每个节点的平均移动速度来表示其移动性M；

步骤35、用每个节点作为群首的时间T来表示其已经消耗的电池能量，假设初始时，各节点的电池能量相同，并且群首所耗费的电池能量远大于普通节点；

步骤36、将每个节点的PL、D、P、M和T归一化；

步骤37、每个节点计算组合权重I＝c₁PL+c₂D+c₃P+c₄M+c₅T，其中，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅为权重因子，表示各种因素的相对重要程度，某个因素越重要，其相应的权重因子也越大，并且满足c₁+c₂+c₃+c₄+c₅＝1；

步骤38、每个节点将其组合权重I和其节点ID放置在其周期性的广播消息中。

每一个群有一个群首，这里的群首应当具备几个条件：一是它和基站要有较好的链路质量；二是它和其它节点要有一个合适的连接度；三是为了保证群内成员之间的链路质量，它和群内其它节点的距离应当尽可能的小；四是它和群内的其它节点之间有较低的相对运动速度；五是它应当有较高的电池电量。各因素的权重因子可以根据系统的要求和节点的处理能力进行动态调整。

本发明实施例提供了一种分群的装置。

如图4所示，分群的装置包括：判断单元41、计算单元42、选择群首单元43、选择群成员单元44。

判断单元41，用于基站判断出需要对节点进行分群；

计算单元42，用于每个节点计算其组合权重；

选择群首单元43，用于根据每个节点的组合权重，选择组合权重最小的节点作为群首；

选择群成员单元44，用于根据预先设定的传输范围和连接度选择节点作为群成员。

本专利创新点说明：

(1)将小区内的用户分为两部分，即普通用户和边缘用户，它们分别位于小区的中央和边缘。

(2)在蜂窝网络中引入加权分群方法，在分群方法中考虑与基站的链路质量、连接度和电池剩余电量等多种因素，并且群的大小可以根据需要动态调整。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术思想，不脱离本发明的精神实质和方法范围的任何修改或局部替换，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种分群的方法，其特征在于，包括：

基站判断出需要对节点进行分群；

每个节点计算其组合权重I＝c₁PL+c₂D+c₃P+c₄M+c₅T，其中，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅是权重因子，表示各种因素的相对重要程度，某个因素越重要，其相应的权重因子也越大，并且满足c₁+c₂+c₃+c₄+c₅＝1，PL是节点到基站的路径损耗，PL＝124.5+37.6log₁₀R，R是节点和基站的距离，单位为km，D是d与理想节点度D_ideal之差的绝对值，D＝|d-D_ideal|，d是节点的邻居节点数，P是节点到所有邻居节点的距离之和，M是节点的平均移动速度，T是节点作为群首的时间；

选择组合权重最小的节点作为群首；

根据预先设定的传输范围和连接度选择节点作为群成员。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当不是所有节点都参与分群时，就需要对未参与分群的节点进行分群。

3.一种分群的装置，其特征在于，包括：

判断单元，用于基站判断出需要对节点进行分群；

计算单元，用于每个节点计算其组合权重I＝c₁PL+c₂D+c₃P+c₄M+c₅T，其中，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅是权重因子，表示各种因素的相对重要程度，某个因素越重要，其相应的权重因子也越大，并且满足c₁+c₂+c₃+c₄+c₅＝1，PL是节点到基站的路径损耗，PL＝124.5+37.6log₁₀R，R是节点和基站的距离，单位为km，D是d与理想节点度D_idal之差的绝对值，D＝|d-D_ideal|，d是节点的邻居节点数，P是节点到所有邻居节点的距离之和，M是节点的平均移动速度，T是节点作为群首的时间；

选择群首单元，用于根据每个节点的组合权重，选择组合权重最小的节点作为群首；

选择群成员单元，用于根据预先设定的传输范围和连接度选择节点作为群成员。

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