CN106233639A - 数据传输方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据传输方法及装置，属于无线通信技术领域。方法包括：根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率；根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率；根据源节点的数据发射速率，确定目标中继设备；在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备。本发明中的源节点的数据发射速率并不简单地取决于某一个中继设备的信道增益，而是由信道信息确定的中继设备的最大数据接收速率确定，从而在保证源节点的数据发射速率较大的前提下，使尽可能多的中继设备参与到协同传输过程中，使得分集增益及信道容量均较大，提高了频谱利用率。
Description
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种数据传输方法及装置。
随着无线通信技术的发展，源节点会接收到多个用户设备发送的海量数据。然而在很多情况下，源节点和核心网并未通过有线光纤互联，而需要通过无线设备进行数据传输。例如，在临时搭建的热点场所(如体育馆、剧场等)中，源节点接收到用户设备发送的海量数据后，需要通过无线回传链路(Back haul)将用户设备发送的海量数据传输给目标节点，并借助目标节点连接的有线光纤，将用户设备发送的海量数据传输给核心网。由于源节点与目标节点间距离较远，数据在传输过程中损耗较大，使得目标节点对接收到的数据很难译码成功。为了解决该问题，目前常常借助中继设备进行协同传输。
相关技术将多个中继设备组成一个组播组，基于该组播组，在进行数据传输时，主要采用如下两种方式：
第一种方式：源节点从组播组中各个中继设备的信道增益中，挑选出最差信道增益，并依据该最差信道增益确定出数据发射速率，进而采用该发射速率将数据分别发送给目标节点及组播组中各个中继设备。目标节点接收到源节点发送的数据时，不会直接对该数据进行解码，而是将该数据进行存储。组播组中各个中继设备在接收到源节点发送的数据时，将接收到的数据进行解码，并按照原有的编码方式或新的编码方式对解码后的数据进行编码，得到调制数据，进而将调制数据发送至目标节点。目标节点对源节点发送的数据及各个中继设备发送的调制数据进行合并解码。
第二种方式：源节点从组播组中各中继设备的信道增益中，挑选出最优信
道增益，并依据该最优信道增益确定出数据发射速率，进而采用该数据发射速率将数据分别发送给目标节点及组播组中各个中继设备。目标节点接收到源节点发送的数据时，不会直接对该数据进行解码，而是将该数据进行存储。组播组中最优信道增益所对应的中继设备在接收到源节点发送的数据时，将接收到的数据进行解码，并按照原有的编码方式或新的编码方式将解码后的数据进行编码，得到调制数据，进而将调制数据发送至目标节点。目标节点对源节点发送的数据及最优信道增益对应的中继设备发送的调制数据进行合并解码。
在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：
第一种方式中源节点的数据发射速率由组播组中最差信道增益确定，该发射速率较小，组播组中各个中继设备均参与数据的传输，分集增益较大，但信道容量较小，频谱利用率较低。
第二种方式中源节点的发射速率由组播组中最优信道增益确定，该发射速率较大，信道容量较大，但组播组中参与协同传输的中继设备仅为该最优信道增益对应的中继设备，分级增益较小，频谱利用率较低。
发明内容
为了解决相关技术的问题，本发明实施例提供了一种数据传输方法及装置。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种数据传输装置，所述装置包括：
接收速率确定模块，用于根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，所述信道信息包括源节点与目标节点的信道增益、所述源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与所述目标节点的信道增益、所述源节点的数据发送功率、中继设备的数据发送功率及中继设备的高斯白噪声功率；
发射速率确定模块，用于根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率；
设备确定模块，用于根据所述源节点的数据发射速率，确定目标中继设备；
发送模块，用于在第一时隙中采用所述源节点的数据发射速率将数据发送至所述目标节点及所述目标中继设备，由所述目标中继设备在第二时隙中对所述数据进行处理，得到调制数据，将所述调制数据发送至所述目标节点。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述装置，还包括：
获取模块，用于获取所述源节点与每个中继设备的信道增益；
排序模块，用于将所述源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序；
编号模块，用于根据信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号；
所述接收速率确定模块，用于按照中继设备编号，逐一确定每个中继设备的最大数据接收速率。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述接收速率确定模块确定的每个中继设备的最大数据接收速率为：
其中，Vi为第i个中继设备的最大数据接收速率，为第i个中继设备在第一时隙的数据接收速率，为从第1到第i个中继设备在第二时隙的数据发射速率之和，N为中继设备的数量，P为所述源节点的数据发送功率，P'为中继设备的数据发送功率，为所述源节点与第i个中继设备的信道增益，|hSd|2为所述源节点和所述目标节点的信道增益，为第i个中继设备与所述目标节点的信道增益，N0为中继设备的高斯白噪声功率。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现
方式中，所述发射速率确定模块确定的源节点的数据发射速率为：
其中，R为所述源节点的数据发射速率。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述设备确定模块，用于获取各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率；将各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率与源节点的数据发射速率进行比较；将在第一时隙中数据接收速率不小于所述源节点的数据发射速率的中继设备作为目标中继设备。
第二方面，提供了一种数据传输方法，所述方法包括：
根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，所述信道信息包括源节点与目标节点的信道增益、所述源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与所述目标节点的信道增益、所述源节点的数据发送功率、中继设备的数据发送功率及中继设备的高斯白噪声功率；
根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率；
根据所述源节点的数据发射速率，确定目标中继设备；
在第一时隙中采用所述源节点的数据发射速率将数据发送至所述目标节点及所述目标中继设备，由所述目标中继设备在第二时隙中对所述数据进行处理，得到调制数据，将所述调制数据发送至所述目标节点。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率之前，还包括：
获取所述源节点与每个中继设备的信道增益；
将所述源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序；
根据信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号；
所述根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，包括：
按照中继设备编号，逐一确定每个中继设备的最大数据接收速率。
结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述根据信道信息，确定的每个中继设备的最大数据接收速率为：
其中，Vi为第i个中继设备的最大数据接收速率，为第i个中继设备在第一时隙的数据接收速率，为从第1到第i个中继设备在第二时隙的数据发射速率之和，N为中继设备的数量，P为所述源节点的数据发送功率，P'为中继设备的数据发送功率，为所述源节点与第i个中继设备的信道增益，|hSd|2为所述源节点和所述目标节点的信道增益，为第i个中继设备与所述目标节点的信道增益，N0为中继设备的高斯白噪声功率。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定的源节点的数据发射速率为：
其中，R为所述源节点的数据发射速率。
结合第二方面，在第二方面的第四种可能的实现方式中，根据所述源节点的数据发射速率，确定目标中继设备，包括：
获取各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率；
将各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率与源节点的数据发射速率进行比较；
将在第一时隙中数据接收速率不小于所述源节点的数据发射速率的中继设备作为目标中继设备。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
源节点根据信道信息，确定出每个中继设备的最大数据接收速率，并根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定出源节点的数据发射速率，进而确定出目标中继设备，之后，在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备，由目标中继设备在第二时隙中对数据进行处理，并将处理后的数据发送至目标节点。由于本发明中的源节点的数据发射速率并不简单地取决于某一个中继设备的信道增益，而是由信道信息确定的中继设备的最大数据接收速率确定，从而在保证数据发射速率较大的前提下，使尽可能多的中继设备参与到协同传输过程中，使得分集增益及信道容量均较大，提高了频谱利用率。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例示出的数据传输方法所涉及的实施环境的示意图；
图2是本发明的一实施例提供的一种数据传输装置的结构示意图；
图3是本发明的另一实施例提供的一种数据传输装置的结构示意图；
图4是本发明的另一实施例提供的一种数据传输方法的流程图；
图5是本发明的另一实施例提供的一种数据传输方法的流程图；
图6是本发明另一实施例提供的一种面向无线回传链路的多中继协同传输的示意图；
图7是本发明另一实施例提供的频谱效率比较示意图。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
随着无线通信技术的发展，用户设备的增多，数据的传输量也相应的增大。在现有的数据传输系统中，源节点与目标节点之间的距离较远，而受到源节点的发射功率及传输带宽的限制，以及数据传输过程中的损耗影响，目标节点在接收到数据源节点发送的数据时，往往不能成功地对接收到的数据进行解码。为了提高目标节点的解码成功率，目前在进行数据传输时，常常借助多个中继设备进行协同传输。图1为本发明实施例所涉及的多中继设备协同传输的实施环境的示意图。该实施环境包括源节点、中继设备及目标节点。其中，源节点可以为无线通信小区中的数据源基站等，目标节点可以为无线通信小区中的聚合基站等。该源节点具有对数据进行发送、传输的功能，中继设备具有对数据进行传输、编解、转发的功能，目标节点具有对数据进行合并解码的功能。在本发明的所有实施例中，源节点、中继设备及目标节点均为单天线配置，且工作在半双工模式。
本发明实施例提供了一种数据传输装置，该装置用于执行下述图4或图5所述的数据传输方法，参见图2，该装置包括：
接收速率确定模块201，用于根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，信道信息包括源节点与目标节点的信道增益、源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与目标节点的信道增益、源节点的数据发送功率、中继设备的数据发送功率及中继设备的高斯白噪声功率；
发射速率确定模块202，用于根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率；
设备确定模块203，用于根据源节点的数据发射速率，确定目标中继设备；
发送模块204，用于在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备，由目标中继设备在第二时隙中对数据进行处理，得到调制数据，将调制数据发送至目标节点。
在本发明的另一个实施例中，该装置，还包括：
获取模块，用于获取源节点与每个中继设备的信道增益；
排序模块，用于将源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序；
编号模块，用于根据信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号；
接收速率确定模块，用于按照中继设备编号，逐一确定每个中继设备的最大数据接收速率。
在本发明的另一个实施例中，接收速率确定模块201确定的每个中继设备的最大数据接收速率为：
其中，Vi为第i个中继设备的最大数据接收速率，为第i个中继设备在第一时隙的数据接收速率，为从第1到第i个中继设备在第二时隙的数据发射速率之和，N为中继设备的数量，P为源节点的数据发送功率，P'为中继设备的数据发送功率，为源节点与第i个中继设备的信道增益，|hSd|2为源节点和目标节点的信道增益，为第i个中继设备与目标节点的信道增益，N0为中继设备的高斯白噪声功率。
在本发明的另一个实施例中，发射速率确定模块202确定的源节点的数据发射速率为：
其中，R为源节点的数据发射速率。
在本发明的另一个实施例中，设备确定模块203，用于获取各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率；将各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率与源节点的数据发射速率进行比较；将在第一时隙中数据接收速率不小于源节点的数据发射速率的中继设备作为目标中继设备。
本发明实施例提供的装置，根据信道信息，确定出每个中继设备的最大数据接收速率，并根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定出源节点的数据发射速率，进而确定出目标中继设备，之后，在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备，由目标中继设备在第二时隙中对数据进行处理，并将处理后的数据发送至目标节点。由于本发明中的源节点的数据发射速率并不简单地取决于某一个中继设备的信道增益，而是由信道信息确定的中继设备的最大数据接收速率确定，从而在保证数据发射速率较大的前提下，使尽可能多的中继设备参与到协同传输过程中，使得分集增益及信道容量均较大，提高了频谱利用率。
本发明实施例提供了一种数据传输装置，参见图3，该装置包括：处理器301和发射机302。
其中，处理器301，用于根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，信道信息包括源节点与目标节点的信道增益、源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与目标节点的信道增益、源节点的数据发送功率、中继设备的数据发送功率及中继设备的高斯白噪声功率；
处理器301，还用于根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率；
处理器301，还用于根据源节点的数据发射速率，确定目标中继设备；
发射机302，还用于在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备，由目标中继设备在第二时隙中对数据进行处理，得到调制数据，将调制数据发送至目标节点。
在本发明的另一个实施例中，处理器301还用于获取源节点与每个中继设备的信道增益；将源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序；根据信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号；处理器301还用于按照中继设备编号，逐一确定每个中继设备的最大数据接收速率。
在本发明的另一个实施例中，处理器301确定的每个中继设备的最大数据接收速率为：
其中，Vi为第i个中继设备的最大数据接收速率，为第i个中继设备在第一时隙的数据接收速率，为从第1到第i个中继设备在第二时隙的数据发射速率之和，N为中继设备的数量，P为源节点的数据发送功率，P'为中继设备的数据发送功率，为源节点与第i个中继设备的信道增益，|hSd|2为源节点和目标节点的信道增益，为第i个中继设备与目标节点的信道增益，N0为中继设备的高斯白噪声功率。
在本发明的另一个实施例中，处理器301确定的源节点的数据发射速率为：
其中，R为源节点的数据发射速率。
在本发明的另一个实施例中，处理器301还用于获取各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率；将各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率与源节
点的数据发射速率进行比较；将在第一时隙中数据接收速率不小于源节点的数据发射速率的中继设备作为目标中继设备。
本发明实施例提供的装置，根据信道信息，确定出每个中继设备的最大数据接收速率，并根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定出源节点的数据发射速率，进而确定出目标中继设备，之后，在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备，由目标中继设备在第二时隙中对数据进行处理，并将处理后的数据发送至目标节点。由于本发明中的源节点的数据发射速率并不简单地取决于某一个中继设备的信道增益，而是由信道信息确定的中继设备的最大数据接收速率确定，从而在保证数据发射速率较大的前提下，使尽可能多的中继设备参与到协同传输过程中，使得分集增益及信道容量均较大，提高了频谱利用率。
本发明实施例提供了一种数据传输方法，参见图4，本发明实施例提供的方法流程包括：
401、根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，该信道信息包括源节点与目标节点的信道增益、源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与目标节点的信道增益、源节点的数据发送功率、中继设备的数据发送功率及中继设备的高斯白噪声功率。
402、根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率。
403、根据源节点的数据发射速率，确定目标中继设备。
404、在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备，由目标中继设备在第二时隙中对数据进行处理，得到调制数据，将调制数据发送至目标节点。
本发明实施例提供的方法，源节点根据信道信息，确定出每个中继设备的最大数据接收速率，并根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定出源节点
的数据发射速率，进而确定出目标中继设备，之后，在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备，由目标中继设备在第二时隙中对数据进行处理，并将处理后的数据发送至目标节点。由于本发明中的源节点的数据发射速率并不简单地取决于某一个中继设备的信道增益，而是由信道信息确定的中继设备的最大数据接收速率确定，从而在保证数据发射速率较大的前提下，使尽可能多的中继设备参与到协同传输过程中，使得分集增益及信道容量均较大，提高了频谱利用率。
在本发明的另一个实施例中，根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率之前，还包括：
获取源节点与每个中继设备的信道增益；
将源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序；
根据信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号；
根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，包括：
按照中继设备编号，逐一确定每个中继设备的最大数据接收速率。
在本发明的另一个实施例中，根据信道信息，确定的每个中继设备的最大数据接收速率为：
其中，Vi为第i个中继设备的最大数据接收速率，为第i个中继设备在第一时隙的数据接收速率，为从第1到第i个中继设备在第二时隙的数据发射速率之和，N为中继设备的数量，P为源节点的数据发送功率，P'为中继设备的数据发送功率，为源节点与第i个中继设备的信道增益，|hSd|2为源节点和目标节点的信道增益，为第i个中继设备与目标节点的信道增益，N0为中继设备的高斯白噪声功率。
在本发明的另一个实施例中，根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定的源节点的数据发射速率为：
其中，R为源节点的数据发射速率。
在本发明的另一个实施例中，根据源节点的数据发射速率，确定目标中继设备，包括：
获取各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率；
将各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率与源节点的数据发射速率进行比较；
将在第一时隙中数据接收速率不小于源节点的数据发射速率的中继设备作为目标中继设备。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
结合上述图1所示的实施环境，本发明实施例提供了一种数传输方法，参见图5，本实施例提供的方法流程包括：
501、源节点根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率。
在无线通信领域中，每个中继设备都具有一个最大数据接收速率，该最大数据接收速率为中继设备能否对接收到的数据成功译码的依据。当源节点的数据发射速率大于中继设备的最大数据接收速率时，中继设备不能成功地对接收到的数据进行解码；当源节点的数据发射速率小于中继设备的最大数据接收速率时，中继设备能够成功地对接收到的数据进行解码，且当中继设备对接收到的数据成功译码之后，中继设备才能参与数据的传输，也即是，源节点的数据发射速率与中继设备自身的最大数据接收速率决定着有哪些中继设备可进行协同传输。而在多中继设备协同传输的场景下，参与协同传输的中继设备的数
量直接影响着数据传输系统的分集增益，进而影响到频谱利用率，因此，为了提高频谱利用率，本实施例提供的数据传输方法还需要确定每个中继设备的最大数据接收速率。
在无线通信领域，信道信息能够准确地反应出数据传输系统中各设备的实际通信状况，而数据传输系统中各设备的实际通信状况直接决定着中继设备的最大数据接收速率，为此，源节点在确定每个中继设备的最大数据接收速率时，可先获取数据传输系统的信道信息，进而根据获取的信道信息确定每个中继设备的最大数据接收速率。其中，信道信息至少包括源节点与目标节点的信道增益、源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与目标节点的信道增益、源节点的数据发送功率、中继设备的数据发送功率及中继设备的高斯白噪声功率等。信道增益作为一种信道系数，可用来描述信道的衰减、衰落特性。高斯白噪声为一种幅度分布服从高斯分布，功率密度为均匀分布的噪声，为数据传输过程中常见的一种噪声形式。在本实施例中，源节点的存储单元中存储着信道信息，且该信道信息为通过测试得到的，因此，源节点在获取信道信息时，可直接从其对应的存储单元中获取。
为了便于对多个中继设备的最大数据接收速率进行管理，源节点在根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率之前，还将从信道信息中获取源节点与每个中继设备的信道增益，并将源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序，得到信道增益排序结果，进而基于信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号。
例如，数据传输系统中的中继设备为中继设备A、中继设备B、中继设备C和中继设备D，若源节点与中继设备A的信道增益为10dB，源节点与中继设备B的信道增益为20dB，源节点与中继设备C的信道增益为15dB，源节点与中继设备D的信道增益为25dB，则将源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序为：25dB、20dB、15dB、10dB，根据信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号，可为中继设备D设置的编号为1、
为中继设备B设置的编号为2、为中继设备C设置的编号为3、为中继设备A设置的编号为4。
基于为每个中继设备设置的编号，源节点在根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率时，可按照中继设备编号，逐一进行确定。例如，数据传输系统中的中继设备为中继设备A、中继设备B、中继设备C，中继设备A的编号为2、中继设备B的编号为1、中继设备C的编号为3，则按照每个中继设备的编号，确定每个中继设备的最大数据接收速率时，将先确定中继设备B的最大数据接收速率，再确定中继设备A的最大数据接收速率，最后确定中继设备C的最大数据接收速率。
在协同传输场景下，数据由源节点到目标节点将经历两级跳跃，在实施例中源节点将数据发送至中继设备的过程称为第一级跳，中继设备将数据转发给目标节点的过程称为第二级跳。在该过程中，将源节点发送数据时所使用的时隙称为第一时隙，将目标中继设备发送数据时所使用的时隙称为第二时隙。该第一时隙与第二时隙可以为连续的两个时隙，也可以为不连续的两个时隙，本实施例对此不作具体的限定。
在数据由源节点到目标节点的两级跳跃的过程中，源节点到某个中继节点的信道容量和该中继节点到目标节点的信道容量往往不相同。源节点到某个中继信道容量最大并不代表着该中继到目标节点的信道容量也是最大。在第一时隙时，若源节点发送数据的速率大于它和某个中继的信道容量，则该中继无法成功解码源节点发送的数据。在第二时隙时，目标节点接收到的数据来是来自多个中继的信道容量和。若源节点发射的数据速率大于所有选择的目标中继到目标节点的信道容量和，则目标节点不能正确解码该数据。因此，为了能够成功地发送数据，在确定每个中继设备的最大数据接收速率时，需将两级跳中最小的速率作为该中继设备的最大数据接收速率。该过程在具体实施时，可采用如下公式(1)。
其中，Vi为第i个中继设备的最大数据接收速率，为第i个中继设备在第一时隙的数据接收速率，为从第1到第i个中继设备在第二时隙的数据发射速率之和，N为中继设备的数量，P为源节点的数据发送功率，P'为中继设备的数据发送功率，为源节点与第i个中继设备的信道增益，|hSd|2为源节点和目标节点的信道增益，为第i个中继设备与目标节点的信道增益，N0为中继设备的高斯白噪声功率。
例如，数据传输系统中的中继设备为中继设备A、中继设备B、中继设备C、中继设备D及中继设备E，根据信道信息，在第一级跳中，源节点确定出中继设备A在第一时隙的数据接收速率为2，中继设备B在第一时隙的数据接收速率为4，中继设备C在第一时隙的数据接收速率为5，中继设备D在第一时隙的数据接收速率为6，中继设备E在第一时隙的数据接收速率为7，在第二级跳中，源节点确定出中继设备A在第二时隙的数据发射速率之和为4，中继设备B在第二时隙的数据发射速率之和为7，中继设备C在第二时隙的数据发射速率之和为8，中继设备D在第二时隙的数据发射速率之和为9，中继设备E在第二时隙的数据发射速率之和为10，则最终可确定出中继设备A的最大数据接收速率为2，中继设备B的最大数据接收速率为4，中继设备C的最大数据接收速率为5，中继设备D的最大数据接收速率为6，中继设备E的最大数据接收速率为7。
502、源节点根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率。
为了提高频谱利用率，当根据信道信息，确定出每个中继设备的最大数据接收速率后，源节点还将根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点
的数据发射速率，该源节点的数据发射速率为在数据传输过程中，源节点发送数据时所采用的数据发射速率。
另外，在无线通信领域，源节点的数据发射速率对数据传输系统的分集增益有重要影响，当源节点的数据发射速率较小时，对源节点发送的数据成功解码的中继设备的数量越多，而参与数据协同传输的中继设备的数量越多，数据传输系统在第二时隙的分集增益较大，当源节点的数据发射速率较大时，对源节点发送的数据成功解码的中继设备的数量越少，而参与数据协同传输的中继设备的数量越少，数据传输系统在第二时隙的分集增益较小。因此，源节点在根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率时，将遍历所有中继设备的数据接收速率，并从所有中继设备的最大数据接收速率中选取较大值，并将该选取的较大值作为源节点的数据发射速率。在实际应用中可从所有中继设备的最大数据接收速率中选取最大值，作为源节点的数据发射速率。该过程在具体实施时，可采用如下公式(2)。
其中，R为源节点的数据发射速率。
例如，数据传输系统中的中继设备为中继设备A、中继设备B、中继设备C、中继设备D及中继设备E，根据信道信息，源节点确定出中继设备A的最大数据接收速率为2，中继设备B的最大数据接收速率为3，中继设备C的最大数据接收速率为4，中继设备D的最大数据接收速率为5，中继设备E的最大数据接收速率为6，由于中继设备E的最大数据接收速率在所有中继设备的最大数据接收速率中最大，因此，可确定源节点的源节点的数据发射速率为6。
上述以将所有中继设备中选取的最大数据接收速率作为源节点的数据发射速率为例，在实际应用中，还可设置一个阈值范围，将与选取的最大数据接收速率之间的差值在预设范围内的数据接收速率作为源节点的数据发射速率。
503、源节点根据源节点的数据发射速率，确定目标中继设备。
其中，目标中继设备为在数据传输过程中，参与数据的传输的中继设备。在本实施例中，根据源节点的数据发射速率，确定目标中继设备时，可先获取各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率，并将各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率与源节点的数据发射速率进行比较，进而将在第一时隙中数据接收速率不小于源节点的数据发射速率的中继设备作为目标中继设备。例如，数据传输系统中的中继设备为中继设备A、中继设备B、中继设备C、中继设备D及中继设备E，根据信道信息，源节点确定出中继设备A在第一时隙的数据接收速率为2，中继设备B在第一时隙的数据接收速率为4，中继设备C在第一时隙的数据接收速率为5，中继设备D在第一时隙的数据接收速率为6，中继设备E在第一时隙的数据接收速率为7，若根据数据传输系统中的各个中继设备的最大数据接收速率，确定出源节点的数据发射速率为6，则将中继设备D及中继设备E作为目标中继设备。
该过程在具体实施时，可采用公式(3)进行确定。
其中，L*为目标中继设备的数量。
需要说明的是，上述步骤501至503为确定源节点发送数据的数据发射速率及确定参与协同传输的中继设备的过程，该过程并不需要在每次数据传输过程中重复执行，仅在源节点获取到的信道信息变化，即源节点与目标节点的信道增益、源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与目标节点的信道增益、源节点的数据发送功率、中继设备的数据发送功率、中继设备的高斯白功率中至少一项发生变化时，重新执行上述步骤501至503。
504、源节点在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备。
为了使用户获取到相应的服务，当源节点侧有数据需要传输时，源节点将在第一时隙中以源节点的数据发射速率将数据传输各目标节点及目标中继设
备。
505、当接收到源节点在第一时隙中发送的数据时，目标节点存储接收到的数据。
在本实施例中，目标节点接收到源节点在第一时隙中发送的数据时，并不会直接对接收到的数据进行解码，而是将接收到的数据进行存储，并在后续步骤中接收到中继设备通过第二时隙发送的数据后，对接收到的全部数据进行合并解码。
506、当接收到源节点在第一时隙中发送的数据时，目标中继设备在第二时隙中对数据进行处理，得到调制数据。
当源节点采用源节点的数据发射速率向中继设备发送数据时，并不是每个中继设备都能对接收到的数据进行成功解码，能够成功解码的中继设备仅为最大数据传输速率大于源节点的数据发射速率的目标中继设备。基于接收到的数据，目标中继设备会先将接收到的数据进行解码，得到解码后的数据，之后，采用原来的编码方式或新的编码方式对解码后的数据进行编码，得到调制数据。另外，目标中继设备通过在第二时隙中对数据进行处理，可有效地消除数据中的噪声数据。
需要说明的是，上述步骤505中目标节点存储接收到的数据过程和步骤506中目标中继设备处理接收到的数据的过程是同时进行的，在本实施例中仅将从目标节点存储接收到的数据作为步骤505，将目标中继设备处理接收到的数据作为步骤506，上述步骤505和上述步骤506并不代表具体的执行顺序。
507、目标中继设备在第二时隙中将调制数据发送至目标节点。
当得到调制数据之后，目标中继设备将在第二时隙中，采用源节点的数据发射速率将调制信号发送至目标节点。
508、目标节点将在第一时隙中接收到的数据及第二时隙中接收到的调制数据进行合并解码。
当接收到目标中继设备在第二时隙中发送的调制数据，目标节点将在第一
时隙中接收到的数据及第二时隙中接收到的调制数据进行合并解码，得到一个分集增强的数据。
为了便于理解数据传输的整个过程，下面将以一个具体的例子进行详细地解释说明。
图6为面向无线回传链路的无线多中继协同传输的示意图，其中，源节点为数据源基站，中继设备的数量为N个，源节点与N个中继设备的信道增益分别为hSR1、hSR2、hSR3、....、hSRN，目标节点为聚合基站，数据源基站与聚合基站的信道增益为hsd，N个中继设备与聚合基站的信道增益分别为hR1d、hR2d、hR3d、....、hRNd。根据信道信息，源节点从N个中继设备中确定出目标中继设备为前L个中继设备。当用户设备将用户数据发送至数据基站之后，数据源基站将用户数据在第一时隙中发送给聚合基站及L个中继设备，L个目标中继设备在第二时隙中将接收到的用户数据进行解码，并将解码后的数据重新进行编码，之后将重新编码的数据在第二时隙中发送至聚合基站，聚合基站将在第一时隙接收到的数据及第二时隙接收到的数据进行合并解码，得到分级增强的数据。
为了更为直观地展现本发明提供的数据传输方法的优越性，本发明还将对采用不同的数据传输方法所得到的频谱利用率曲线展示出来。参见图7，其中，曲线1为采用本发明提供的数据传输方法所得到的频谱利用率曲线，曲线2采用直接传输所得到的频谱利用率曲线，曲线2为采用全部中继设备协同传输方法所得到频谱利用率曲线，曲线3为采用中继设备协同传输方法所得到的频谱利用率曲线，在本次仿真过程中中继设备的数量为10个。由图7可知，采用本发明所提供的方法进行数据传输时，频谱利用率最高。
本发明实施例提供的方法，源节点根据信道信息，确定出每个中继设备的最大数据接收速率，并根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定出源节点的数据发射速率，进而确定出目标中继设备，进而在第一时隙中采用源节点的数据发射速率将数据发送至目标节点及目标中继设备，由目标中继设备在第二
时隙中对数据进行处理，并将处理后的数据发送至目标节点。由于本发明中的源节点的数据发射速率并不简单地取决于某一个中继设备的信道增益，而是由信道信息确定的中继设备的最大数据接收速率确定，从而在保证数据发射速率较大的前提下，使尽可能多的中继设备参与到协同传输过程中，使得分集增益及信道容量较大，提高了频谱利用率。
需要说明的是：上述实施例提供的数据传输装置在传输数据时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将数据传输装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的数据传输方法及数据传输装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
- 一种数据传输装置，其特征在于，所述装置包括：接收速率确定模块，用于根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，所述信道信息包括源节点与目标节点的信道增益、所述源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与所述目标节点的信道增益、所述源节点的数据发送功率、中继设备的数据发送功率及中继设备的高斯白噪声功率；发射速率确定模块，用于根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率；设备确定模块，用于根据所述源节点的数据发射速率，确定目标中继设备；发送模块，用于在第一时隙中采用所述源节点的数据发射速率将数据发送至所述目标节点及所述目标中继设备，由所述目标中继设备在第二时隙中对所述数据进行处理，得到调制数据，将所述调制数据发送至所述目标节点。
- 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：获取模块，用于获取所述源节点与每个中继设备的信道增益；排序模块，用于将所述源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序；编号模块，用于根据信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号；所述接收速率确定模块，用于按照中继设备编号，逐一确定每个中继设备的最大数据接收速率。
- 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收速率确定模块确定的每个中继设备的最大数据接收速率为：其中，Vi为第i个中继设备的最大数据接收速率，为第i个中继设备在第一时隙的数据接收速率，为从第1到第i个中继设备在第二时隙的数据发射速率之和，N为中继设备的数量，P为所述源节点的数据发送功率，P'为中继设备的数据发送功率，为所述源节点与第i个中继设备的信道增益，|hSd|2为所述源节点和所述目标节点的信道增益，为第i个中继设备与所述目标节点的信道增益，N0为中继设备的高斯白噪声功率。
- 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述发射速率确定模块确定的源节点的数据发射速率为：其中，R为所述源节点的数据发射速率。
- 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述设备确定模块，用于获取各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率；将各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率与源节点的数据发射速率进行比较；将在第一时隙中数据接收速率不小于所述源节点的数据发射速率的中继设备作为目标中继设备。
- 一种数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，所述信道信息包括源节点与目标节点的信道增益、所述源节点与每个中继设备的信道增益、每个中继设备与所述目标节点的信道增益、所述源节点的数据发送功率、中继设 备的数据发送功率及中继设备的高斯白噪声功率；根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定源节点的数据发射速率；根据所述源节点的数据发射速率，确定目标中继设备；在第一时隙中采用所述源节点的数据发射速率将数据发送至所述目标节点及所述目标中继设备，由所述目标中继设备在第二时隙中对所述数据进行处理，得到调制数据，将所述调制数据发送至所述目标节点。
- 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率之前，还包括：获取所述源节点与每个中继设备的信道增益；将所述源节点与每个中继设备的信道增益由大到小进行排序；根据信道增益顺序结果，对信道增益对应的中继设备由小到大进行编号；所述根据信道信息，确定每个中继设备的最大数据接收速率，包括：按照中继设备编号，逐一确定每个中继设备的最大数据接收速率。
- 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据信道信息，确定的每个中继设备的最大数据接收速率为：其中，Vi为第i个中继设备的最大数据接收速率，为第i个中继设备在第一时隙的数据接收速率，为从第1到第i个中继设备在第二时隙的数据发射速率之和，N为中继设备的数量，P为所述源节点的数据发送功率，P'为中继设备的数据发送功率，为所述源节点与第i个中继设备的信道增益，|hSd|2为所述源节点和所述目标节点的信道增益，为 第i个中继设备与所述目标节点的信道增益，N0为中继设备的高斯白噪声功率。
- 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据每个中继设备的最大数据接收速率，确定的源节点的数据发射速率为：其中，R为所述源节点的数据发射速率。
- 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述源节点的数据发射速率，确定目标中继设备，包括：获取各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率；将各个中继设备在第一时隙中的数据接收速率与源节点的数据发射速率进行比较；将在第一时隙中数据接收速率不小于所述源节点的数据发射速率的中继设备作为目标中继设备。
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