CN101742610B - 一种发送消息的方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发送消息的方法、系统及装置，所述方法包括：为中继的每一跳分组并获取选择中继节点；向所述组内的所有中继节点发送消息，以使所述中继根据所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息。本发明中，通过将中继的节点分组成簇，可以竞争选择多跳中继的路径，在中继网络中某一跳出现问题时，仍可维持多跳链路，并保证最优的多跳链路。

Description

一种发送消息的方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种发送消息的方法、系统及装置。 

背景技术

CR(Cognitive Radio，认知无线电)系统能与周围环境交互信息，感知和利用该空间的可用频谱，有目的地实时改变操作参数(例如传输功率、载波频率、调制技术)，使CR系统内部状态适应接收到的无线信号的统计变化，从而实现任何时间、任何地点的高可靠通信以及对异构网络环境有限的无线频谱资源进行高效利用。在CR技术中，制定了一系列标准以推动CR技术在多种应用场景下的发展，例如，基于CR的WRAN(Wireless region areanetwork，无线区域网络)的空中接口标准。 

多跳中继技术是提高WRAN系统中无线网络覆盖以及性能的技术，该多跳中继技术可以降低BS(Base Station，基站)和MS(Mobile Station，移动台)之间的路损。通过在BS和MS之间建立一个中继连接，使得中继节点从BS到MS的传输路损被显著降低，BS与远端MS之间有更高的数据速率。 

现有技术中，在WRAN系统的多跳路由策略中，包含了中继路由的初始化规程以及中继路径的更新规程，在当前的中继路由的初始化规程中，根据拓扑发现和更新过程得到拓扑信息，BS可以获取BS和MS之间的上行路径和下行路径。在中继路径更新规程中，当BS发现新拓扑、或检测到一个由于移动导致的拓扑更新，该BS会删除旧的路径，建立新的路径信息，并将该新的路径信息广播给路径上的所有RS(Relay Station，中继站)。当路径被建立或删除，BS会将连接和路径的信息分配给路径上的所有RS。连接可以是MS常规的连接、也可以是RS的常规的连接。 

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

中继网络中某一跳出现问题时，将不能维持多跳链路，而且，当中继的节点数量增加时，多跳路由还保持不变，WRAN系统的性能不能随着中继节点数量而升级。 

发明内容

本发明实施例提供一种发送消息的方法、系统及装置，以维持多跳链路，提高系统性能。 

为了达到上述目的，本发明实施例提出了一种发送消息的方法，包括： 

为中继的每一跳分组并获取选择中继节点，具体包括：向所有中继节点发送移动台MS搜索码信息，并通过所述所有中继节点转发所述MS搜索码信息；根据所述所有中继节点转发的搜索码信息获取所述所有中继节点的报告，并根据所述报告确定所述MS的多跳中继路由的分组； 

向所述组内的所有中继节点发送消息，以使所述中继根据所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息，具体包括：所述组内的所有中继节点包括一个选择中继节点和至少一个候选中继节点；所述组内的候选中继节点侦听选择中继节点，当所述选择中继节点转发所述消息时，所述组内的候选中继节点保持静默，根据所述选择中继节点维持正常的通信链路；或当所述选择中继节点没有转发所述消息时，所述组内的候选中继节点在等待一个预设的时间后开始竞争。 

本发明实施例还提出了一种发送消息的系统，包括： 

基站，用于为中继的每一跳分组并获取选择中继节点，向所述组内的所有中继节点发送消息，具体包括：向所有中继节点发送移动台MS搜索码信息，并通过所述所有中继节点转发所述MS搜索码信息；根据所述所有中继节点转发的搜索码信息获取所述所有中继节点的报告，并根据所述报告确定所述MS的多跳中继路由的分组；所述组内的所有中继节点包括一个选择中继节点和至少一个候选中继节点；所述组内的候选中继节点侦听选择中继节点，当所述选择中继节点转发所述消息时，所述组内的候选中继节点保持静默，根据所述选择中继节点维持正常的通信链路；或当所述选择中继节点没有转发所述消息时，所述组内的候选中继节点在等待一个预设的时间后开始竞争； 

中继，用于根据所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息。 

本发明实施例还提出了一种发送消息的装置，包括： 

分组模块，用于为中继的每一跳分组并获取选择中继节点，所述分组模块包括：发送单元，用于向所有中继节点发送移动台MS搜索码信息，并通过所述所有中继节点转发所述MS搜索码信息；获取单元，用于根据所述所有中继节点转发的搜索码信息获取所述所有中继节点的报告，并根据所述报告确定所述MS的多跳中继路由的分组； 

发送模块，用于向所述组内的所有中继节点发送消息，以使所述中继根据所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息，具体包括：所 述组内的所有中继节点包括一个选择中继节点和至少一个候选中继节点；所述组内的候选中继节点侦听选择中继节点，当所述选择中继节点转发所述消息时，所述组内的候选中继节点保持静默，根据所述选择中继节点维持正常的通信链路；或当所述选择中继节点没有转发所述消息时，所述组内的候选中继节点在等待一个预设的时间后开始竞争。 

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：通过将中继的节点分组成簇，可以竞争选择多跳中继的路径，在中继网络中某一跳出现问题时，仍可维持多跳链路，并保证最优的多跳链路。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明实施例一提出的一种发送消息的方法流程图； 

图2为本发明实施例二提出的一种发送消息的方法流程图； 

图3为本发明实施例二中将多个中继分为簇的示意图； 

图4为本发明实施例二提出的初始化规程的示意图； 

图5为本发明实施例二提出的传送中继路由消息的规程示意图； 

图6为本发明实施例二提出的竞争示意图； 

图7为本发明实施例二提出的一种系统干扰概率为0.2的仿真结果图； 

图8为本发明实施例二提出的一种链路预算示意图； 

图9为本发明实施例二提出的一种考虑链路预算的仿真结果图； 

图10为本发明实施例三提出的一种发送消息的系统结构图； 

图11为本发明实施例四提出的一种发送消息的装置结构图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明实施例一提出的一种发送消息的方法，如图1所示，包括： 

步骤S101，为中继的每一跳分组并获取选择中继节点； 

步骤S102，向所述组内的所有中继节点发送消息，以使所述中继根据所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息。 

可见，本发明实施例中，通过将中继的节点分组，可以竞争选择多跳中继的路径，在中继网络中某一跳出现问题时，仍可维持多跳链路，并保证最优的多跳链路。 

本发明实施例二提出的一种发送消息的方法，如图2所示，包括： 

步骤S201，在WRAN系统中，BS将中继的每一跳分组，将每一跳分组  具体为将该每一跳分组为一簇，在每一簇中，包括一个选择中继节点和至少一个候选中继节点，通过该选择中继节点维护正常的传送，通过多个候选中继节点来加速链路的恢复。 

具体的，BS可以根据中继节点的几何位置将多个中继分为若干簇，如图3所示。在每个簇内，BS将选择一个最好的中继作为选择中继，余下的中继为候选中继，该选择中继的规程包括但不限于通过链路的质量或是通过中继的负荷状况来选择中继。 

将该多跳中继路由进行分簇的初始化规程如图4所示，包括： 

步骤S401，MS发送初始CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)搜索码信息给BS。 

步骤S402，当BS接收到该MS发送的搜索码信息后，向中继发送该搜索码信息，所有的中继节点将转发该MS的搜索码信息给用户节点。 

步骤S403，BS根据中继节点转发的搜索码信息所对应的质量，获取该中继节点的质量报告，并根据该质量报告确定该MS的多跳中继路由的分簇。具体的，在每个簇内，BS将选择一个最好的中继作为选择中继，并使用该选择中继维护常规的通信，在该簇内的余下中继可以在已有业务用户系统影响到选择中继的情况下替换该选择中继，即该余下的中继为候选中继。BS将该选择中继以及该候选中继的判决结果广播给MS以及所有中继节点。 

步骤S404，MS在接收到BS发送的判决结果后，发送确认消息到BS，即通知该BS已确认该多跳中继路径的分簇。 

步骤S202，根据多跳中继路由中的每一簇内的中继节点，传送该多跳中继路由的消息。 

具体的，在本实施例中，该多跳中继路由以两跳中继路由为例，但在实际的应用中，中继路由的数目根据实际需要而定，并不仅局限于两跳中继路由。该传送两跳中继路由消息的规程如图5所示，包括： 

步骤S501，BS发送下行消息给中继路由簇内的所有的中继节点。 

具体的，本实施例中，BS将该下行消息同时发送到该簇内的所有中继节点上，即将该下行消息发送到选择中继上(S501a)、候选中继1上(S501b)  和候选中继2上(S501c)。 

步骤S502，当接收到BS发送的下行消息后，该簇内的候选中继节点须侦听选择中继节点。若选择中继节点开始转发该下行消息，则该簇内所有的候选中继节点须保持静默，且选择中继节点将维持正常的通信链路。若选择中继节点没有转发该下行消息，则该簇内所有的候选中继节点需在等待一个预设的时间之后便开始一个竞争过程，本实施例中，候选中继1和候选中继2将向BS发送竞争消息，该候选中继1发送的竞争消息(S502a)和候选中继2发送的竞争消息(S502b)是同时进行的。 

具体的，该竞争过程的中继竞争算法包括在中继节点上没有本地的CSI(Channel State Information，信道状态信息)信息的竞争算法，和/或在中继节点上有本地的CSI信息的竞争算法。 

当在该中继节点上没有本地的CSI信息时，所有中继节点将根据回退算法进行竞争，若中继节点在竞争过程中发生冲突，则每个中继节点须延迟一个时间后重新发送竞争请求，该回退算法包括指数回退算法。当在该中继节点上有本地的CSI信息时，所有中继节点将等待一定时间之后开始进行竞争。该等待的时间与到目标的链路的信道质量成反比。例如，若中继节点i，该中继节点i的目标信道是hi，则该中继节点i将等待1/|hi|²之后开始进行竞争。在|hi|非常小的时候，或该中继节点i的等待时间很长的时候，将不考虑该中继节点i作为转发消息的候选中继节点。根据该竞争算法，具有更好的信道条件的中继节点将等待更少的时间，也就具有更多的机会成为“被选择中继”。在冲突发生的时候，每个中继节点将延迟一个和信道成反比的时间并重新开始竞争。 

步骤S503，BS广播该竞争结果给所有的中继节点，即将该竞争结果同时广播到该簇内的选择中继(S503a)、候选中继1(S503b)和候选中继2(S503c)，本实施例中，可以选择候选中继2成为新的选择中继，并通过该候选中继2进行正常的通信链路。 

具体的，若BS装备了天线，则BS可以形成一个波束给新的选择中继节点，以提高该新的选择中继节点所接收的能量。若BS装备了多个天线，每个  天线可以形成一个波束给该选择的中继，多个天线可以形成波束指向BS或是前一个跳或后续跳的中继节点以降低潜在的对第一用户系统的干扰。 

步骤S504，该成为新的选择中继的候选中继将开始转发下行消息，本实施例中成为新的选择中继的候选中继2转发该下行消息。当多跳中继路由的跳数不是两跳时，该候选中继2将该下行消息转发到下一跳内的所有中继节点上，同样的，下一跳的中继节点也会进行竞争，该竞争过程与上述的方法相同，在此不再赘述。 

具体的，如图6所示，在存在已有业务系统的时候，所选择的中继不能正常工作，两个候选节点不能侦听到从所选择节点的消息，该两个候选节点将发送竞争消息给BS，一旦接收到该竞争消息，BS准备广播竞争的结果给中继节点，并标注出所选择的节点。新的所选择的节点开始转发下行消息并维护多跳中继链路。 

在WRAN系统中，可以比较本发明实施例的中断容量与现有技术的区别，即在某个中断概率，例如，在中断概率为0.1的情况下，最大的可获得速率，假定一个BS和MS之间的两跳中继网络，3个中继节点用来转发消息，一个中继节点为所选择的中继节点，另外两个节点为候选的中继节点，源到中继，中继到目标以及源到目标的信道满足：  ${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{SR}}^2={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{RD}}^2=5{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{SD}}^2.$ 中继节点为已有业务系统干扰的概率为0.2，仿真结果如图7所示。可以看出，本发明实施例的可靠多跳中继路由方案明显优于IEEE802.16j标准的方案以及直接从源到目标之间传送的方案。如图8中的更实际的情形。在考虑链路预算情形下，中继节点在6MHz带宽的发送功率为-10dBm，并作为结果，在200kHz带宽上的-24dBm功率将对第一用户造成干扰，为了保障第一用户的传送，从中继节点接收到干扰必须低于-70dBm，接收灵敏度为-60dBm，须维持-10dB处理盈余。而且必须能够计算如果中继节点和第一用户系统距离大于1.25km的时候，第一用户系统不能被干扰，在仿真中，假定第一用户从3km到7km之间均匀分布。该中断容量的比较如图9所示，仿真结果表明本发明实施例的可靠多跳中继路由方案可以得到明显的提升。 

可见，本实施例中，通过将中继的节点分组成簇，可以竞争选择多跳中  继的路径，在中继网络中某一跳出现问题时，仍可维持多跳链路，并保证最优的多跳链路。而且通过使用该中继竞争算法，使得该中继节点的中断容量变大，干扰变小，信号质量很好。 

本发明实施例三提出的一种发送消息的系统，如图10所示，包括： 

基站100，用于将中继101的每一跳分组并获取选择中继节点，向该分的组内的所有中继节点发送消息。 

中继101，用于根据该选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发该消息，最后一跳中继的选择中继节点向终端转发基站100发送的消息。 

进一步的，该系统还包括： 

终端102，用于接收最后一跳中继的选择中继节点转发的消息，以完成基站100与终端102之间的数据传输。 

可见，本发明实施例中，通过将中继的节点分组成簇，可以竞争选择多跳中继的路径，在中继网络中某一跳出现问题时，仍可维持多跳链路，并保证最优的多跳链路。 

本发明实施例四提出的一种发送消息的装置，如图11所示，包括： 

分组模块111，用于为中继的每一跳分组并获取选择中继节点。 

发送模块112，用于向分组模块111分成的组内的所有中继节点发送消息，以使该中继根据该选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发该消息。 

进一步的，该分组模块111包括： 

发送单元1111，用于向所有中继节点发送MS搜索码信息，并通过所有中继节点转发MS搜索码信息； 

获取单元1112，用于根据所有中继节点转发的搜索码信息获取所有中继节点的报告，并根据该报告确定MS的多跳中继路由的分组； 

进一步的，该多跳路由的装置还包括： 

广播模块113，用于将分组模块111确定的中继路由的分组和组内的选择中继节点和候选中继节点的判决结果广播给MS和所有中继节点。 

可见，本发明实施例中，通过将中继的节点分组成簇，可以竞争选择多跳中继的路径，在中继网络中某一跳出现问题时，仍可维持多跳链路，并保  证最优的多跳链路。 

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以可借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种发送消息的方法，其特征在于，包括：

为中继的每一跳分组并获取选择中继节点，所述为中继的每一跳分组具体包括：向所有中继节点发送移动台MS搜索码信息，并通过所述所有中继节点转发所述MS搜索码信息；根据所述所有中继节点转发的搜索码信息获取所述所有中继节点的报告，并根据所述报告确定所述MS的多跳中继路由的分组；

向组内的所有中继节点发送消息，以使所述中继根据所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息，具体包括：所述组内的所有中继节点包括一个选择中继节点和至少一个候选中继节点；所述组内的候选中继节点侦听选择中继节点，当所述选择中继节点转发所述消息时，所述组内的候选中继节点保持静默，根据所述选择中继节点维持正常的通信链路；或当所述选择中继节点没有转发所述消息时，所述组内的候选中继节点在等待一个预设的时间后开始竞争。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息之后，最后一跳的选择中继节点向移动台转发所述消息。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取选择中继节点包括：

根据链路的质量和/或中继负荷状况获取一个选择中继节点；所述组内的选择中继节点之外的其他中继节点为候选中继节点。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定MS的多跳中继路由的分组之后，还包括：

将所述中继的每一跳的分组和所述组内的选择中继节点和候选中继节点的判决结果广播给所述MS和所有中继节点。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述竞争包括：

中继节点上没有本地的信道状态信息的竞争；或

中继节点上有本地的信道状态信息的竞争。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述中继节点上没有本地的信道状态信息时，所述至少一个候选中继节点根据回退算法进行竞争，所述回退算法包括指数回退算法。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当所述中继节点上有本地的信道状态信息时，所述至少一个候选中继节点将等待预设时间后进行竞争，所述预设时间与到目标链路的信道质量成反比。

8.一种发送消息的系统，其特征在于，包括：

基站，用于为中继的每一跳分组并获取选择中继节点，向所述组内的所有中继节点发送消息，具体包括：向所有中继节点发送移动台MS搜索码信息，并通过所述所有中继节点转发所述MS搜索码信息；根据所述所有中继节点转发的搜索码信息获取所述所有中继节点的报告，并根据所述报告确定所述MS的多跳中继路由的分组；所述组内的所有中继节点包括一个选择中继节点和至少一个候选中继节点；所述组内的候选中继节点侦听选择中继节点，当所述选择中继节点转发所述消息时，所述组内的候选中继节点保持静默，根据所述选择中继节点维持正常的通信链路；或当所述选择中继节点没有转发所述消息时，所述组内的候选中继节点在等待一个预设的时间后开始竞争；

中继，用于根据所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：

移动台，用于接收最后一跳中继的选择中继节点转发的所述消息，以完成所述基站与所述移动台之间的数据传输。

10.一种发送消息的装置，其特征在于，包括：

分组模块，用于为中继的每一跳分组并获取选择中继节点，所述分组模块包括：发送单元，用于向所有中继节点发送移动台MS搜索码信息，并通过所述所有中继节点转发所述MS搜索码信息；获取单元，用于根据所述所有中继节点转发的搜索码信息获取所述所有中继节点的报告，并根据所述报告确定所述MS的多跳中继路由的分组；

发送模块，用于向所述组内的所有中继节点发送消息，以使所述中继根据所述选择中继节点向下一跳的所有中继节点转发所述消息，具体包括：所述组内的所有中继节点包括一个选择中继节点和至少一个候选中继节点；所述组内的候选中继节点侦听选择中继节点，当所述选择中继节点转发所述消息时，所述组内的候选中继节点保持静默，根据所述选择中继节点维持正常的通信链路；或当所述选择中继节点没有转发所述消息时，所述组内的候选中继节点在等待一个预设的时间后开始竞争。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

广播模块，用于将所述中继的每一跳的分组和所述组内的选择中继节点和候选中继节点的判决结果广播给所述MS和所有中继节点。

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