CN106452526A - 无线链状网下的mimo自适应方法 - Google Patents

无线链状网下的mimo自适应方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无线链状网下的MIMO自适应方法，包括以下步骤：MASTER实体周期性发送系统信息；SLAVE实体接收系统消息；SLAVE实体使用MASTER实体所支持的传输模式之一向MASTER实体发送接入请求Acc_Req；MASTER实体检测接入请求Acc_Req；MASTER实体向SLAVE实体发送接入响应Acc_RSP；SLAVE实体解调接入响应Acc_RSP信息；SLAVE实体向MASTER实体发送调度请求；MASTER实体检测、解调调度请求信息；MASTER实体向SLAVE回复调度资源分配信息；SLAVE实体检测、解调调度资源分配信息。该方法可完成不同天线数量的节点接入无线链状网。

Description

无线链状网下的MIMO自适应方法
技术领域
本发明属于无线通信网络技术领域，涉及一种无线链状网的自适应MIMO方案。
背景技术
无线链状网适合于带状或者树状区域通信需求的无线网络。这些区域如：江河湖泊、输油管道、边防海防等地段。这些地区人烟稀少，长度覆盖长，自然环境恶劣，基础设施缺乏。难以利用现有的WiMAX、蜂窝移动通信机制。
无线链状网的主干网由多个顺序排列形成链状分布的固定节点组成，各个节点之间相互通信，每个节点有两个方向的主干通信链路，可提供丰富的外围设备接入机会，因此其它终端设备可以通过节点接入网络。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线链状网下的MIMO自适应方法，利用该方法可完成不同天线数量的节点接入无线链状网。本发明采用的技术方案是：
一种无线链状网下的MIMO自适应方法，包括以下步骤：
S1，MASTER实体周期性的使用特定的传输模式及事先规定的SIB调制编码方式在指定的时频位置发送系统信息SIB；该系统信息SIB包括：MASTER实体的天线数目，支持的传输模式及支持的调制编码方式，接入请求的时频位置，周期；
S2，SLAVE实体通过盲检方式接收系统消息SIB，获取MASTER实体的发射天线数目，并从系统消息SIB中获取MASTER实体的接收天线数目及支持的传输模式和支持的调制编码方式、接入请求的时频位置，周期；
S3，随后SLAVE实体使用S2中得到的MASTER实体的传输模式之一、调制编码方式之一在相应的周期、相应的时频资源上向MASTER实体发送接入请求Acc_Req；接入请求Acc_Req需携带信息：SLAVE实体的天线数目，支持的传输模式、支持的调制编码方式；
S4，MASTER实体检测接入请求Acc_Req，并从接入请求Acc_Req的报文中获取待接入节点即SLAVE实体的能力信息，包括：SLAVE实体的接收/发射天线数目，支持的传输模式，支持的调制编码方式；
S5，MASTER实体使用在S4得到的SLAVE的传输模式之一、调制编码方式之一向SLAVE实体发送接入响应Acc_RSP，接入响应Acc_RSP消息中至少携带调度请求上报占用的时频资源、调度请求上报的传输模式、调度请求上报的调制编码方式；
S6，SLAVE实体解调接入响应Acc_RSP信息，获取MASTER实体的要求；
S7，SLAVE实体在步骤S5中指定的时频资源上使用步骤S5中指定的传输模式和指定的调制编码方式向MASTER实体发送调度请求，至少携带期望请求的资源量，表征方式为时频资源数量，或信道质量+待发送的数据量；
S8，MASTER实体检测、解调调度请求信息；
S9，MASTER实体使用SLAVE实体支持的传输模式，根据信道质量确定的调制编码方式向SLAVE回复调度资源分配信息，信息中至少携带分配的时频资源，SLAVE实体即待接入节点可以采用的传输模式，可选的调制编码方式；
S10，SLAVE实体检测、解调调度资源分配信息；
S11，SLAVE实体在MASTER指定的时频资源上采用可以采用的传输模式之一及可选的调制编码方式之一上送业务数据。
进一步地，步骤S1中，MASTER实体使用的特定的传输模式包括(a)逻辑单天线或(b)空间分集。
进一步地，步骤S3中， SLAVE实体使用MASTER实体所支持的传输模式(a)逻辑单天线或(b)空间分集向MASTER实体发送接入请求Acc_Req。
进一步地，步骤S4中，SLAVE实体的发射天线数目通过盲检获取到。
进一步地，步骤S5中，接入响应Acc_RSP消息还选携带调度资源分配指示使用的传输模式及调制编码方式。
进一步地，步骤S7中，调度请求中还携带SLAVE实体自身接收侧当前支持的传输模式。
本发明的优点在于：本发明可以完成具有不同天线数目的节点之间，自适应的选择MIMO工作模式，且保证了系统容量、提高了链路可靠性。
附图说明
图1为本发明的链状网移动模式系统架构示意图。
图2为本发明的节点自适应MIMO示意图。
图3为本发明的MIMO传输模式切换信息交互流程图。
图4为本发明的不同类型节点自适应MIMO示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，此为链状网的系统架构。图1中的CCU（Central Control Unit，中央控制单元）负责完成网络的管理、安全认证、路由转发等功能。图1中CCU下面的一排就是主干链状网，它由多个顺序排列形成链状分布的FNU（Fix Node Unit，固定节点）组成。与CCU直接有线连接的节点叫首节点，其余节点为普通节点。每个FNU有两个方向（前向、后向）的主干通信链路，FL（Forward Link，前向链路）是背离首节点方向的链路，BL（Backward Link，后向链路）是指向首节点方向的链路。FNU中控制下级节点的逻辑实体称为MASTER实体，受上级节点控制的逻辑实体称为SLAVE实体。
首节点无上级节点，因此它有两个MASTER实体，普通节点对前向而言是MASTER,对后向而言是SLAVE。每个FNU下可接入多个MNU(Mobile Node Unit，移动节点)，每个MNU只能做SLAVE实体不能做MASTER实体。FNU到MNU的通信链路为DL（Down Link，下行链路），MNU到FNU的通信链路为UL（Up Link，上行链路）。
本发明提出的无线链状网下的MIMO自适应方法，以图1中方框部分为例描述这种自适应方法，需要注意的是其它节点也适用于这种自适应方法。
如图2所示： SLAVE实体（天线数2根或1根），MASTER实体（天线数2根或1根）。双天线可选择的传输模式：(a)逻辑单天线（在2根物理天线上发送完全相同的信息时，这两根可当作1根使用）；(b)空间分集；(c)空分复用。
MIMO传输模式切换信息交互过程如图3所示；
接入阶段：在此阶段天线传送模式固定为：(a)或(b)；
S1，MASTER实体（即目标接入节点）周期性的使用特定的传输模式((a)逻辑单天线或(b)空间分集)及事先规定的SIB调制编码方式在指定的时频位置发送系统信息SIB；该系统信息SIB包括：MASTER实体的天线数目，支持的传输模式及支持的调制编码方式，接入请求的时频位置，周期；
S2，SLAVE实体（即待接入节点）欲接入MASTER实体，SLAVE实体通过盲检方式接收系统消息SIB，获取MASTER实体的发射天线数目，并从系统消息SIB中获取MASTER实体的接收天线数目及支持的传输模式和支持的调制编码方式、接入请求的时频位置，周期；
S3，随后SLAVE实体（包括移动节点或固定节点上的SLAVE实体）使用S2中得到的MASTER实体的传输模式之一((a)逻辑单天线或(b)空间分集)、调制编码方式之一在相应的周期、相应的时频资源上向MASTER实体发送接入请求Acc_Req；接入请求Acc_Req需携带信息：SLAVE实体的天线数目，支持的传输模式、支持的调制编码方式；
S4，MASTER实体检测接入请求Acc_Req，并从接入请求Acc_Req的报文中获取待接入节点（即SLAVE实体）的能力信息，包括：SLAVE实体的接收/发射天线数目，支持的传输模式，支持的调制编码方式等；
其中SLAVE实体的发射天线数目也可以通过盲检获取到；
S5，MASTER实体使用在S4得到的SLAVE的传输模式之一、调制编码方式之一向SLAVE实体（待接入节点）发送接入响应Acc_RSP，接入响应Acc_RSP消息中至少携带调度请求上报占用的时频资源、调度请求上报的传输模式（也可以双方约定采用默认模式），调度请求上报的调制编码方式；
接入响应Acc_RSP消息中，可选携带调度资源分配指示使用的传输模式及调制编码方式；
S6，SLAVE实体解调接入响应Acc_RSP信息，获取MASTER实体的要求；
以下阶段可选的天线传送模式为：(a)或(b)或(c)；
S7，SLAVE实体在步骤S5中指定的时频资源上使用步骤S5中指定的传输模式和指定的调制编码方式向MASTER实体发送调度请求，至少携带期望请求的资源量（表征方式可以是时频资源数量，或信道质量+待发送的数据量），可选携带SLAVE实体自身接收侧当前支持的传输模式（可以基于测量进行上报）；
S8，MASTER实体检测、解调调度请求信息；
S9，MASTER实体使用SLAVE实体支持的传输模式，根据信道质量确定的调制编码方式向SLAVE回复调度资源分配信息，信息中至少携带分配的时频资源，SLAVE实体即待接入节点可以采用的传输模式，可选的调制编码方式；
S10，SLAVE实体检测、解调调度资源分配信息；
S11，SLAVE实体在MASTER实体指定的时频资源（即步骤S9中分配的）上采用可以采用的传输模式之一及可选的调制编码方式之一上送业务数据。
以下是一个具体的例子；
图4出了移动节点、固定节点自适应MIMO的示意图。假设节点3有2根天线，节点1有2根天线，节点3要接入节点1。为描述方便，下文中用节点1表示节点1中的MASTER实体，用节点2表示固定节点2中的SLAVE实体，用节点3表示移动节点3中的SLAVE实体，协商过程如下：
1）节点3在广播信道里侦听节点1的广播信息（假设事先约定好广播消息使用QPSK调制方式），通过盲检的方式（盲检用于确定天线数目，天线的发送模式）解调节点1的系统消息SIB，获得节点1的天线数目是2根，发送模式是空间分集的SFBC(Space Frequency BlockCoding，空频分组编码）。系统消息中显示：节点1支持的传输模式是SFBC和逻辑单天线，支持随机接入时频信息及周期，此时支持的调制编码方式QPSK；
2）节点3在指定的时频位置用QPSK的调制方式，用逻辑单天线的传输模式向节点1发送接入请求，并告知节点1自己的相关信息，如：节点3的天线数目2根，支持的传输模式SFBC和逻辑单天线，支持的调制编码方式是16QAM。
3）节点1采用盲检的方式检测节点3的接入请求消息。并使用16QAM调制编码方式及SFBC的传输模式回复接入请求。回复的接入响应Acc_RSP需要携带的内容：调度请求上报可以占用的时频资源,调度请求上报的传输模式SFBC,调制编码方式16QAM。
4）节点3采用分集合并方式检测回复的接入响应Acc_RSP，并在指定的时频资源上以16QAM调制方式，SFBC传输模式发送调度请求，告知节点1：欲发送的数据大小，现在信道的质量，调制编码方式为16QAM，支持的传输模式为逻辑单天线。
5）节点1使用16QAM编码方式，以逻辑单天线方式发送资源调度分配信息，包括：节点3可用的时频资源，数据传送时的调制编码方式为64QAM（假设现在信道很理想），传输模式为(c)空分复用。
6）节点3在指定的时频资源上，以64QAM的调制编码方式，(c)空分复用的传输模式发送业务数据。
术语解释，
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output多发多收)，指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。

Claims (6)

1.一种无线链状网下的MIMO自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，MASTER实体周期性的使用特定的传输模式及事先规定的SIB调制编码方式在指定的时频位置发送系统信息SIB；该系统信息SIB包括：MASTER实体的天线数目，支持的传输模式及支持的调制编码方式，接入请求的时频位置，周期；
S2，SLAVE实体通过盲检方式接收系统消息SIB，获取MASTER实体的发射天线数目，并从系统消息SIB中获取MASTER实体的接收天线数目及支持的传输模式和支持的调制编码方式、接入请求的时频位置，周期；
S3，随后SLAVE实体使用S2中得到的MASTER实体的传输模式之一、调制编码方式之一在相应的周期、相应的时频资源上向MASTER实体发送接入请求Acc_Req；接入请求Acc_Req需携带信息：SLAVE实体的天线数目，支持的传输模式、支持的调制编码方式；
S4，MASTER实体检测接入请求Acc_Req，并从接入请求Acc_Req的报文中获取待接入节点即SLAVE实体的能力信息，包括：SLAVE实体的接收/发射天线数目，支持的传输模式，支持的调制编码方式；
S5，MASTER实体使用在S4得到的SLAVE的传输模式之一、调制编码方式之一向SLAVE实体发送接入响应Acc_RSP，接入响应Acc_RSP消息中至少携带调度请求上报占用的时频资源、调度请求上报的传输模式、调度请求上报的调制编码方式；
S6，SLAVE实体解调接入响应Acc_RSP信息，获取MASTER实体的要求；
S7，SLAVE实体在步骤S5中指定的时频资源上使用步骤S5中指定的传输模式和指定的调制编码方式向MASTER实体发送调度请求，至少携带期望请求的资源量，表征方式为时频资源数量，或信道质量+待发送的数据量；
S8，MASTER实体检测、解调调度请求信息；
S9，MASTER实体使用SLAVE实体支持的传输模式，根据信道质量确定的调制编码方式向SLAVE回复调度资源分配信息，信息中至少携带分配的时频资源，SLAVE实体即待接入节点可以采用的传输模式，可选的调制编码方式；
S10，SLAVE实体检测、解调调度资源分配信息；
S11，SLAVE实体在MASTER指定的时频资源上采用可以采用的传输模式之一及可选的调制编码方式之一上送业务数据。
2.如权利要求1所述的无线链状网下的MIMO自适应方法，其特征在于，
步骤S1中，MASTER实体使用的特定的传输模式包括(a)逻辑单天线或(b)空间分集。
3.如权利要求1所述的无线链状网下的MIMO自适应方法，其特征在于，
步骤S3中， SLAVE实体使用MASTER实体所支持的传输模式(a)逻辑单天线或(b)空间分集向MASTER实体发送接入请求Acc_Req。
4.如权利要求1所述的无线链状网下的MIMO自适应方法，其特征在于，
步骤S4中，SLAVE实体的发射天线数目通过盲检获取到。
5.如权利要求1所述的无线链状网下的MIMO自适应方法，其特征在于，
步骤S5中，接入响应Acc_RSP消息还选携带调度资源分配指示使用的传输模式及调制编码方式。
6.如权利要求1所述的无线链状网下的MIMO自适应方法，其特征在于，
步骤S7中，调度请求中还携带SLAVE实体自身接收侧当前支持的传输模式。
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