CN112188524B - 一种增强无线自组网链路传输性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强无线自组网链路传输性能的方法，(1)发送节点从辅工作频带集合中为接收节点选择一个辅工作频带；(2)在主工作频带上，发送节点在接收节点对应的控制信息中增加辅工作频带编号，并通过物理控制信道发送控制信息；(3)发送节点在主工作频带和辅工作频带上分别发送经过编码和调制的传输数据，传输数据采用的编码调制方式和RV均不相同；(4)接收节点分别在主工作频带和集合内所有辅工作频带上接收传输数据，接收节点在主工作频带上接收并解调控制信息，获取辅工作频带编号，并解调在主工作频带上接收到的传输数据；(5)接收节点确定是否解调在辅工作频带上接收到的传输数据。

Description

一种增强无线自组网链路传输性能的方法

技术领域

本发明涉及无线自组网技术领域，具体涉及一种增强无线自组网链路传输性能的方法。

背景技术

无线自组网是一种与传统无线蜂窝网络完全不同新型无线网络架构，包含多个通信节点的临时自治网络。网络中的节点之间都是对等的，每个通信节点都装置无线收发装置，具有发送、转发和接收功能，因此网络中任意两个节点可以通过直接链路或多跳链路进行通信。相比传统蜂窝网络，无线自组网不需要依赖基础设施，具有组网灵活简便、网络可靠性高以及覆盖范围大等优点，广泛应用在公共安全、军事战场、灾后重建和急救任务等领域。

随着多媒体业务需求的快速发展和以OFDM-MIMO（正交频分多址和多输入多输出）技术为代表的宽带通信技术的成熟应用，基于宽带通信技术的无线自组网应需而生。由于无线宽带自组网缺乏统一的技术规范，一些厂商通常采用现有的无线宽带通信技术，通过修改或借鉴现有无线宽带蜂窝网络的通信协议，研发基于私有协议的定制化无线自组网节点，例如WiFi协议和4G LTE协议。

在现有技术中，发送节点和接收节点的处理流程框图如图1所示，发送节点在进行数据发送时一般经过编码，调制，资源映射FFT/IFFT、组帧等操作，接收节点在进行数据检测时一般经过去除CP、解资源映射、FFT/IFFT、信道估计、均衡、解调和译码等操作。对于发送数据，控制信息和传输数据映射在不同的物理信道上进行传输。按照现有技术，一个子帧内的前三个OFDM符号上的所有频域资源用于承载控制信息，其余OFDM符号上的频域资源用于承载传输数据，如图2所示。频域的PRB（Physical Resource Block，物理资源块）是最小的资源分配单位，一个接收节点对应的传输数据在频域占据一个或多个PRB，多个接收节点对应的传输数据共享工作带宽内的PRB。多个接收节点对应的控制信息共享前三个OFDM符号上的物理资源，控制信息用于承载对应传输数据的资源分配信息，调制编码信息等。接收节点通常先盲检出控制信息，让根据控制信息解调对应的数据块。

在无线宽带自组网中，通常采用自适应调制编码（Adaptive Modulation andCoding，AMC），接收节点根据之前传输估计发送节点和接收节点之间的无线信道情况，并通常采用信道质量指示（Channel Quality Indication，CQI）进行衡量。接收节点将CQI信息反馈给发送端，CQI通常分为0~15个等级，每个等级对应不同的MCS（Modulation andCoding Scheme，调制与编码策略），如图3所示。发送节点进行下一次传输时根据反馈的CQI等级选择相应的调制编码方式，同时根据反馈的CQI等级和分配的物理资源块数目选择数据块大小。

为了提升传输可靠性，现有技术通常采用HARQ技术。HARQ是一种结合FEC（Feed-forward Error Correction，前馈式错误修正）与ARQ方法的技术，透过ACK/NACK，决定是否要重送。在采用HARQ技术的数据传输中，对于同一数据块，发送端可以向接收端进行一次初传和最大三次重传。在每一次传输之后，接收端将多次传输数据解调过程中的软比特信息进行叠加，然后进行译码。如果译码成功，则向发送端反馈ACK信息，发送端则认为传输成功，不再传输该数据块。如果译码失败，则向发送端反馈NACK信息，再不超过重传最大次数的情况下，发送端将向接收端再次传输该数据块，但该数据块的冗余版本（RedundancyVersion，RV）与之前传输不同，如图4所示。如果重传次数已经达到最大重传次数，则发送端放弃该数据块的传输。其中，数据块经过信道编码的数据包括三段，第一段可以认为是基本数据，其余两段是冗余数据，这三段数据依次放在一个环形缓冲区内，RV就是指示从这个缓冲区的哪个位置来取数据，现有技术中一次初传和三次重传分别对应的RV顺序通常为0,2,1,3。

在现有技术中，如果两个节点之间的两次相邻的数据传输时间间隔较长，则它们之间无线信道条件可能发生了很大变化，造成接收节点反馈测量结果与实际情况不匹配，如果发送节点仍然采用前一次传输的CQI等级对应的MCS进行数据传输，则可能会造成传输失败。即使在采用HARQ技术的情况下，由于无线自组网中发送节点可能需要经过较长时间才能获得传输机会，则可能造成重传时延超过业务时延要求。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种增强无线自组网链路传输性能的方法，通过增加辅工作频带，发送节点能够向接收节点额外传输码率较低的数据块，提升了链路传输的可靠性和链路传输性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种增强无线自组网链路传输性能的方法，无线自组网中的一个发送节点向一个或多个直接通信的接收节点同时发送数据；

若发送节点与一个接收节点第一次进行通信，则发送节点选择小于预设CQI等级门限一的最大CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第一个RV；发送节点在主工作频带上发送传输数据，接收节点在主工作频带上接收传输数据；

若发送节点与一个接收节点之间是第n（n>1）次进行通信，且与第n-1次通信之间的时间间隔大于预设时间间隔门限，且接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级高于预设CQI等级门限二，则按照如下步骤进行通信：

（1）发送节点从辅工作频带集合中为接收节点选择一个辅工作频带，且辅工作频带带宽是接收节点在主工作频带上分配的频域资源带宽的k（k>1）倍；

（2）在主工作频带上，发送节点在接收节点对应的控制信息中增加辅工作频带编号字段，并通过物理控制信道发送控制信息；发送节点根据接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第一个RV；

（3）在辅工作频带上，发送节点不发送控制信息，并采用根据预设规则确定的CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第二个RV，其中确定CQI等级的预设规则为接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级减去预设等级差值；

（4）接收节点分别在主工作频带和集合内所有辅工作频带上接收传输数据，接收节点在主工作频带上接收并解调控制信息，获取辅工作频带编号，并解调在主工作频带上接收到的传输数据；

（5）接收节点根据在主工作频带上接收到的传输数据的解调结果确定是否解调在辅工作频带上接收到的传输数据。

优选地，当发送节点向多个直接通信的接收节点同时发送数据时，辅工作频带数目不大于接收节点数目，且发送节点为不同接收节点选择的辅工作频带也不相同。

优选地，所述辅工作频带对应的编号在控制信息里采用比特表示，比特数目为不小于log2（M）的最小整数，M为辅工作频带集合中的最大辅工作频带编号。

优选地，所述k值随步骤（3）中预设等级差值的增加而增加。

优选地，在步骤（5）中：

若接收节点成功解调在主工作频带上接收到的传输数据，则不再解调在辅工作频带上接收到的传输数据；否则，接收节点根据获取的辅工作频带编号确定辅工作频带，并解调在辅工作频带上接收到的传输数据；接收节点将解调主工作频带和辅工作频带上接收到的传输数据过程中的软比特信息进行合并，并进行译码。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明提升了接收节点成功检测概率和链路传输可靠性；

（2）本发明相比HARQ技术，降低了数据块传输时延，提升了网络的整体效率。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中发送节点和接收节点的处理框图；

图2为现有技术中物理信道划分示例图；

图3为现有技术中CQI等级及MCS；

图4为现有技术中HARQ重传示意图；

图5为本发明方案中发送节点和接收节点的处理流程图；

图6为本发明实施例通信节点例图；

图7为本发明主工作频带上的物理资源映射例图；

图8为本发明辅工作频带上的物理资源映射例图。

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做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。

本发明提供了一种增强无线自组网链路传输性能的方法，在无线自组网中，假设系统支持一个主工作频带和一个辅工作频带集合。在辅工作频带集合中，每个辅工作频带都有一个独立编号。

在数据传输过程中，一个发送节点可以向一个或多个直接通信的接收节点同时发送数据。如果发送节点与一个接收节点之间是第一次进行通信，则发送节点选择小于预设CQI等级门限一的最大CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第一个RV。发送节点在主工作频带上发送传输数据，接收节点在主工作频带上接收传输数据；

如果发送节点与一个接收节点之间是第n（n>1）次进行通信，且与第n-1次通信之间的时间间隔大于预设时间间隔门限，且接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级高于预设CQI等级门限二，则按照如下步骤进行通信，注意的是，当发送节点向多个直接通信的接收节点同时发送数据时，辅工作频带数目不大于接收节点数目，且发送节点为不同接收节点选择的辅工作频带也不相同：

（1）发送节点从辅工作频带集合中为接收节点选择一个辅工作频带，且辅工作频带带宽是所述接收节点在主工作频带上分配的频域资源带宽的k（k>1）倍；

（2）在主工作频带上，发送节点在接收节点对应的控制信息中增加辅工作频带编号字段，并通过物理控制信道发送控制信息；发送节点根据接收节点反馈的上次（即第n-1次）传输的CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第一个RV；辅工作频带对应的编号在控制信息里采用比特表示，比特数目为不小于log2(M)的最小整数，其中，M为辅工作频带集合中的最大辅工作频带编号；

（3）在辅工作频带上，发送节点不发送控制信息，并采用根据预设规则确定的CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第二个RV，其中确定CQI等级的预设规则为接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级减去预设等级差值；注意的是，k值随该步骤（3）的预设等级差值的增加而增加；

（4）接收节点分别在主工作频带和集合内所有辅工作频带上接收传输数据，接收节点在主工作频带上接收并解调控制信息，获取辅工作频带编号，然后按照现有技术解调在主工作频带上接收到的传输数据；

（5）接收节点根据在主工作频带上接收到的传输数据的解调结果确定是否解调在辅工作频带上接收到的传输数据；如果接收节点成功解调在主工作频带上接收到的传输数据，则不再解调在辅工作频带上接收到的传输数据；否则，接收节点根据获取的辅工作频带编号确定辅工作频带，并解调在辅工作频带上接收到的传输数据；接收节点将解调主工作频带和辅工作频带上接收到的传输数据过程中的软比特信息进行合并，并进行译码。

如果发送节点与一个直接通信的接收节点之间是第n（n>1）次进行通信，但不满足与第n-1次通信之间的时间间隔大于预设时间间隔门限，或接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级高于预设CQI等级门限二，则按照现有技术处理。

进一步的，为了更清楚的说明本发明方案，在本实施例中，假设主工作频带带宽为10MHz，共包括50个可用PRB（每个PRB带宽为180kHz），辅工作频带集合包括20个可用工作频带，编号分别为0~19。在某个传输时隙内，一个发送节点（通信节点1）同时向三个接收节点（通信节点2~4）进行数据传输，通信节点2对应的传输数据分配10个PRB，通信节点2对应的传输数据分配25个PRB，通信节点3对应的传输数据分配15个PRB。

假设通信节点1和通信节点2是第一次进行数据传输；通信节点1和通信节点3不是第一次进行数据传输，且和上次数据传输的时间间隔为5个时隙，根据上次数据传输估计的CQI等级为12；通信节点1和通信节点4不是第一次进行数据传输，且和上次数据传输的时间间隔为15个时隙，根据上次数据传输估计的CQI等级为10。

当通信节点1向通信节点2进行数据传输时，假设预设CQI等级门限一为5，则通信节点1选择CQI等级4对应的MCS进行数据的编码和调制，即调制方式为QPSK，码率为0.301。发送节点和接收节点的处理流程与现有技术相同。

当通信节点1向通信节点3进行数据传输时，假设预设时间间隔门限为8个时隙，考虑到上次数据传输的时间间隔小于门限，则认为无线信道条件近似没变，根据上次传输估计得到的CQI等级对应的MCS仍适用于本次传输，因此不管根据上次传输估计得到的CQI等级是否超过预设CQI等级门限二，通信节点1根据上次传输估计得到的CQI等级对应的MCS进行编码和调制。发送节点和接收节点的处理流程与现有技术相同。

当通信节点1向通信节点4进行数据传输时，假设预设时间间隔门限为8个时隙，且预设CQI等级门限二为8，由于和上次数据传输的时间间隔超过预设时间间隔门限，且根据上次传输估计得到的CQI等级超过预设CQI等级门限二，因此根据本发明方案所述步骤进行数据传输和检测；

（1）通信节点1从辅工作频带集合中为通信节点4选择一个辅工作频带（假设编号为12），辅工作频带带宽不小于k*180*15kHz，其中k值由步骤（3）所述的预设差值决定，且k>1。此时，通信节点1和通信节点4之间存在一个10MHz的主工作频带和一个k*180*15kHz的辅工作频带。假设存在一个通信节点5为接收节点，且需要采用与通信节点4相同的传输方案，则通信节点1为通信节点4和通信节点5选择的工作频带须保证不重复。

（2）在10MHz主工作频带上，通信节点1需要同时发送控制信息和传输数据。通信节点4对应的控制信息主要包含了通信节点4的传输数据的PRB信息和调制编码信息等。通信节点1在通信节点4对应的控制信息里额外增加一个字段，即辅工作频带编号12，该字段采用5bits（不小于log2(19)的最小整数）信息01100表示。通信节点1按照现有技术中控制信息的处理流程对新控制信息进行处理。对于传输数据，通信节点1采用根据上次传输估计得到的CQI等级10对应的MCS进行编码和调制，即调制方式为64QAM，码率约为0.455。假设预设的RV顺序与现有技术相同，则传输数据采用的RV=0。发送节点和接收节点的处理流程与现有技术相同。

（3）在辅工作频带上，发送节点不发送控制信息。假设预设差值为4，则通信节点1采用CQI等级6（即10-4）对应的MCS进行编码和调制，即调制方式为QPSK，码率约为0.588，传输数据采用的RV=2。发送节点和接收节点的处理流程与现有技术相同。

注意的是，相对主工作频带，由于采用的MCS对应的CQI等级由10变为6，因此同样的传输数据需要占用更多的时频资源。根据现有技术中的码率计算方法，步骤（1）中所述的k值不低于(0.455*6)/(0.588*2)≈2.3，即辅工作频带带宽至少2.3*180*15 ≈6.268MHz。根据无线通信技术规范，工作频带带宽应该为系统能够支持的，例如辅工作频带带宽为10MHz。可以看出，随着预设差值的增加，辅工作频带上采用的MCS越低，则传输数据需要占用更多的时频资源。在时域资源不变的情况下，辅工作频带的带宽随之增加，即k值增加。

（4）对于通信节点4，分别在10MHz主工作频带和集合内所有辅工作频带上接收传输数据。通信节点4根据现有技术在主工作频带上解调控制信息，根据预设字段长度获取辅工作频带编号12。然后，按照现有技术在主工作频带上解调接收到的传输数据，如果能够成功译码，则通信节点4不再在辅工作频带上解调接收到的传输数据。

如果通信节点4在主工作频带上译码失败，保留检测过程中的软比特信息，然后根据获取的辅工作频带编号12确定相应的辅工作频带，并在辅工作频带上解调接收到的传输数据。通信节点4将在主工作频带和辅工作频带检测过程中的软比特信息进行叠加，然后进行译码。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种增强无线自组网链路传输性能的方法，其特征在于：

无线自组网中的一个发送节点向一个或多个直接通信的接收节点同时发送数据；

若发送节点与一个接收节点第一次进行通信，则发送节点选择小于预设CQI等级门限一的最大CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第一个RV；发送节点在主工作频带上发送传输数据，接收节点在主工作频带上接收传输数据；

若发送节点与一个接收节点之间是第n次进行通信，n>1，且与第n-1次通信之间的时间间隔大于预设时间间隔门限，且接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级高于预设CQI等级门限二，则按照如下步骤进行通信：

（1）发送节点从辅工作频带集合中为接收节点选择一个辅工作频带，且辅工作频带带宽是接收节点在主工作频带上分配的频域资源带宽的k倍，k>1；

（2）在主工作频带上，发送节点在接收节点对应的控制信息中增加辅工作频带编号字段，并通过物理控制信道发送控制信息；发送节点根据接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第一个RV；

（3）在辅工作频带上，发送节点不发送控制信息，并采用根据预设规则确定的CQI等级对应的MCS对传输数据进行编码和调制，传输数据采用预设的冗余版本RV顺序中的第二个RV，其中确定CQI等级的预设规则为接收节点反馈的第n-1次传输的CQI等级减去预设等级差值；

（4）接收节点分别在主工作频带和集合内所有辅工作频带上接收传输数据，接收节点在主工作频带上接收并解调控制信息，获取辅工作频带编号，并解调在主工作频带上接收到的传输数据；

（5）接收节点根据在主工作频带上接收到的传输数据的解调结果确定是否解调在辅工作频带上接收到的传输数据；

在步骤（5）中：

若接收节点成功解调在主工作频带上接收到的传输数据，则不再解调在辅工作频带上接收到的传输数据；否则，接收节点根据获取的辅工作频带编号确定辅工作频带，并解调在辅工作频带上接收到的传输数据；接收节点将解调主工作频带和辅工作频带上接收到的传输数据过程中的软比特信息进行合并，并进行译码。

2.如权利要求1所述的一种增强无线自组网链路传输性能的方法，其特征在于，当发送节点向多个直接通信的接收节点同时发送数据时，辅工作频带数目不大于接收节点数目，且发送节点为不同接收节点选择的辅工作频带也不相同。

3.如权利要求1所述的一种增强无线自组网链路传输性能的方法，其特征在于，所述辅工作频带对应的编号在控制信息里采用比特表示，比特数目为不小于log2（M）的最小整数，M为辅工作频带集合中的最大辅工作频带编号。

4.如权利要求1所述的一种增强无线自组网链路传输性能的方法，其特征在于，所述k值随步骤（3）中预设等级差值的增加而增加。

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