CN117063541A - 用于控制无线通信网络中的多跳传输的方法、用于处理多跳传输的方法、对应的设备、中继节点、通信节点、源节点、系统和计算机程序 - Google Patents

用于控制无线通信网络中的多跳传输的方法、用于处理多跳传输的方法、对应的设备、中继节点、通信节点、源节点、系统和计算机程序 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制无线通信网络中的多跳传输的方法，所述传输实现无线通信网络的多个中继节点，其中中继节点被称为所述多个中继节点中的当前中继节点，位于i跳，其中i是非空整数，中继节点被配置为从源节点或从位于跳i‑1的前一中继节点接收携带由所述源节点发送的数据量的无线电信号，放大信号并将信号重新发送到位于i+1跳的下一中继节点，所述方法包括：针对所述当前中继节点获得(30)所述当前中继节点处由所述当前中继节点接收的无线电信号的强度与噪声和干扰强度之间的当前强度比；至少根据所述当前强度比、先前针对位于源节点与所述当前中继节点之间的中继节点获得的强度测量比、以及传输带宽，估计(31)源节点与位于跳数N处的目的地节点之间的总传输速率，其中N是大于或等于i的整数；以及当所估计的总传输速率与目标速率(TD)不同(33)时，调整(34)参与所述多跳传输的至少所述源节点和/或所述中继节点的至少一个数据传输参数。

Description

用于控制无线通信网络中的多跳传输的方法、用于处理多跳 传输的方法、对应的设备、中继节点、通信节点、源节点、系统 和计算机程序
技术领域
本发明的领域是无线通信网络的领域，例如蜂窝类型的无线通信网络，其包括多个中继节点，该多个中继节点被配置为接收携带由网络中的源节点发送的有用数据量的无线电信号，放大它并全部或部分地中继它，或甚至完成它。
具体地，本发明涉及控制所述网络中从源节点到目的地节点的这种无线电信号的总传输速率。
背景技术
例如蜂窝无线电类型的无线通信网络是已知的，其中源节点(例如车辆中的移动终端)发送无线电信号，并且该信号在到达其目的地之前由若干“放大和转发”中继节点中继。这也被称为多跳传输，其中每跳指的是中继节点对无线电信号的接收、放大和重新发送。应当注意，源节点不一定预先知道由源节点发送的无线电信号的目的地。无线电信号实际上可以被发送到特定节点，但是它也可以被发送到一个或多个节点，例如验证预定条件的节点，该预定条件诸如位于距源节点小于或等于给定数量的跳数内，或者在给定地理半径内。
这种中继节点被配置为在将接收信号重新发送到下一中继节点之前放大接收信号的总强度。因此，由目的地节点从最后一个中继节点接收的强度由源节点发送的有用信号和由于信号在每一跳经历的干扰以及由每个中继节点执行的干扰和有用信号的无差别放大而导致的无用强度中的一个组成。该干扰来自以与发送信号相同的频率发送的网络的所有节点。
多跳传输的一个用例涉及在道路上的线路中行驶的机动车辆，诸如汽车。第一汽车将由无线电信号携带的信息发送到其后的汽车。它例如是与车辆的控制有关的信息，诸如与制动或转向命令的改变有关的信息。如果合适的话，第二汽车使用嵌入在其接收到的无线电信号中的命令，将其重新放大并将其重新发送到线路中的下一汽车，以此类推。
在这种情况下，可能接收和重新发送信号的可能汽车的最大数量不一定是先验已知的。
这种放大和直接重新发送通信模式的一个缺点是信号可以被重新放大并多次中继到其目的地。这些连续的重新放大也引起干扰的放大。在这种情况下，预测和量化系统性能是复杂的，并且特别是保证目标服务质量水平(诸如用于在源节点和目的地节点之间实现的多跳传输的目标传输速率)是复杂的。
本发明改善了这种情况。
特别地，本发明满足了保证达到预定服务质量水平的需要。
本发明还满足了在服务质量方面简单控制多跳传输系统性能的需要。
发明内容
本发明通过提出一种用于控制无线通信网络中的多跳传输的方法来响应这种需要，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点，中继节点被称为所述多个中继节点中的当前中继节点，位于i跳，其中i是非空整数，中继节点被配置为从源节点或从位于跳i-1的前一中继节点接收携带由所述源节点发送的数据量的无线电信号，放大所述无线电信号并将所述无线电信号重新发送到位于i+1跳的下一中继节点。
所述方法包括：
-针对所述当前中继节点，获得在所述当前中继节点处由所述当前中继节点接收和测量的所述无线电信号的强度与噪声和干扰强度之间的当前强度比；
-至少根据所述当前强度比、根据先前针对位于所述源节点与所述当前中继节点之间的中继节点获得的强度测量比以及根据传输带宽，估计所述源节点与位于跳数N处的目的地节点之间的总传输速率，其中N是大于或等于i的整数；以及
-当所估计的总传输速率与目标速率不同时，调整参与所述多跳传输的至少所述源节点和/或一个所述中继节点的至少一个数据传输参数。
本发明使得可能通过调整源节点和位于距源节点N跳的目的地节点之间的至少一个数据传输参数来控制数据量的传输速率。以这种方式，可以为当前数据量或在同一多跳传输内传输的另一后续数据量保证目的地节点处所需的目标数据传输速率。
该调整应用于参与多跳传输的至少一个通信节点，诸如源节点和/或至少一个中继节点。当调整涉及源节点时，一个优点是仅在源节点处修改传输参数对整个数据量中继链具有影响。在这种情况下，它将应用于下一数据量的传输。
当调整涉及中继节点时，一旦它涉及当前中继节点或尚未从源节点重新发送无线电信号的下一中继节点，它就会对正在进行的数据量的传输产生影响。
在接收到最后强度测量比的当前中继节点(即，在当前跳i)处，修改将对当前正在发送的数据量的尚未发送的部分产生影响。
调整后的传输参数可以有利地在动作消息中被发送给它或它们。当控制方法由中继节点本身实现时，它可以直接更新其配置。
调整后的传输参数可以有利地在动作消息中发送到(多个)相关节点。
根据本发明的控制方法可以由源节点本身、中继节点之一或无线通信网络的任何其他通信节点来实现。如果它是源节点，则它可以直接更新其配置。
例如，所述至少一个传输参数包括源节点或所述多个中继节点中的中继节点对无线电信号的传输强度和/或源节点或所述多个中继节点中的中继节点处的带宽值。
有利地，该调整包括：如果估计的总传输速率小于目标传输速率，则增加至少一个所述数据传输参数，否则减小。
在这种情况下，动作消息可以包括指示增量或减量的值的字段。替代地，预定的增量或减量值对于所涉及的通信节点、源节点和中继节点中的每一个是先验已知的，并且只有当要应用的修改是增量或减量时才需要传输。
根据本发明的一个方面，当目的地节点所在的跳数N大于i时，该方法包括预测位于i+1和N跳之间的中继节点的强度比，并且到目的地节点的总传输速率的估计考虑了预测的强度比。
当调整应用于位于i+1和N跳之间的至少一个下一中继节点的至少一个传输参数时，由于尚未接收到强度测量，因此可以预测它们的强度比，例如，根据已经从先前中继获得的强度比。使它们预先修改一个或多个通信参数的优点在于，该修改将应用于整个数据量。因此，调整的影响将大得多。
根据本发明的又一方面，从以下表达式估计总传输速率：
其中W表示源节点和目的地节点之间的传输带宽；以及
θj是当前中继节点ERi之前的中继节点ERj的强度比。
在该实施方式中，假设带宽在整个传输中是恒定的。一个优点是，估计目的地节点处的服务质量水平相对容易，同时考虑每个中继处的有用信号的重新放大和多个干扰，特别是当所有实现的节点使用相同的频带时。
根据本发明的又一方面，从以下表达式估计总传输速率：
其中VolN是由位于距源节点N跳处的目的地节点接收的数据量，
Volj是由节点ERj接收的数据量，
Wi是在节点ERi处可用的带宽
θi是中继节点ERi的强度比。
在该实施例中，带宽从一个中继节点到另一中继节点变化，数据量也是如此。
本发明还涉及一种包括程序代码指令的计算机程序产品，所述程序代码指令用于在由处理器执行时实现如前所述的根据本发明的用于控制多跳传输的方法。
本发明还涉及一种其上记录有如上所述的计算机程序的计算机可读存储介质。
这样的存储介质可以是能够存储程序的任何实体或设备。例如，介质可以包括存储器件(诸如ROM，例如CD-ROM或微电子电路ROM)、或磁记录器件(例如USB闪存驱动器或硬盘驱动器)。
另一方面，这样的存储介质可以是诸如电信号或光信号的可传输介质，其可以经由电缆或光缆、通过无线电或通过其他手段承载，使得包含在其中的计算机程序可以远程执行。根据本发明的程序尤其可以在网络上下载，例如因特网网络。
替代地，存储介质可以是其中嵌入有程序的集成电路，该电路适于执行或用于执行上述控制方法。
本发明还涉及一种用于控制无线通信网络中的多跳传输的设备，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点，中继节点被称为所述多个中继节点中的当前中继节点，位于i跳，其中i是非空整数，中继节点被配置为从源节点或从位于跳i-1的前一中继节点接收携带由所述源节点发送的数据量的无线电信号，放大所述无线电信号并将所述无线电信号重新发送到位于i+1跳的下一中继节点。
所述设备被配置为实现：
-针对所述当前中继节点，获得在所述当前中继节点处由所述当前中继节点接收的所述无线电信号的强度与噪声和干扰强度之间的当前强度比；
-至少根据所述当前强度比、根据先前针对位于所述源节点与所述当前中继节点之间的中继节点获得的强度测量比以及根据传输带宽，估计所述源节点与位于跳数N处的目的地节点之间的总传输速率，其中N是大于或等于i的整数；
-当所估计的总传输速率与目标速率不同时，调整参与所述多跳传输的至少所述源节点和/或一个所述中继节点的至少一个数据传输参数。
有利地，所述设备被配置为根据其各种实施例实现上述控制方法。
有利地，所述设备被集成到系统的节点中，例如中继节点或源节点。替代地，它可以集成到另一通信节点中，例如在蜂窝网络中，中继节点和源节点所附接到的基站中。
相关地，本发明还涉及一种用于处理由无线通信网络中的源节点发送的无线电信号的多跳传输的方法，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点，位于距源节点跳数i处的中继节点(其中i是非空整数)被配置为从所述源节点或从秩为i-1的前一中继节点接收所述无线电信号，放大所述无线电信号并将所述无线电信号重新发送到秩为i+1的下一中继节点。
所述方法包括：
向控制设备发送由所述当前中继节点接收的所述当前中继节点处的所述无线电信号的强度以及噪声和干扰强度；
在所述无线通信网络中从所述控制设备接收动作消息，所述动作消息包括用于调整所述多跳传输内的至少一个传输参数的动作；以及
当所述动作消息旨在用于所述当前中继节点时，执行包含在所述动作消息中的所述调整动作。
利用本发明，中继节点将强度测量发送到控制设备，控制设备使用强度测量来检查多跳传输是否满足至少一个服务质量标准，如果需要，则向其发送回要执行的动作以调整通信的一个或多个参数。
根据本发明的另一方面，动作消息还包括至少一个跳数，该方法包括：提取包括在所述消息中的所述至少一个跳数；以及
验证当前中继节点的跳数对应于提取的跳数。
一个优点是当在包括若干中继节点的组中广播动作消息时，确定中继节点是否是动作消息的目标。
本发明还涉及一种包括程序代码指令的计算机程序产品，所述程序代码指令用于在由处理器执行时实现如前所述的根据本发明的用于发送多跳传输的方法。
本发明还涉及一种其上记录有如上所述的计算机程序的计算机可读存储介质。
这样的存储介质可以是能够存储程序的任何实体或设备。例如，介质可以包括存储器件(诸如ROM，例如CD-ROM或微电子电路ROM)、或磁记录器件(例如USB闪存驱动器或硬盘驱动器)。
另一方面，这样的存储介质可以是诸如电信号或光信号的可传输介质，其可以经由电缆或光缆、通过无线电或通过其他手段承载，使得包含在其中的计算机程序可以远程执行。根据本发明的程序尤其可以在网络上下载，例如因特网网络。
替代地，存储介质可以是其中嵌入有程序的集成电路，该电路适于执行上述处理方法或用于执行上述处理方法。
本发明还涉及一种用于处理由无线通信网络中的源节点发送的无线电信号的多跳传输的设备，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点，位于距源节点多跳i处的中继节点被配置为从所述源节点或从秩为i-1的前一中继节点接收所述无线电信号，放大所述无线电信号并将所述无线电信号重新发送到秩为i+1的下一中继节点，其特征在于，所述设备被配置为实现：
向控制设备发送由所述当前中继节点接收的所述当前中继节点处的所述无线电信号的强度以及噪声和干扰强度；
在所述无线通信网络中从所述控制设备接收动作消息(MA)，所述动作消息包括用于调整所述多跳传输内的至少一个传输参数的动作；以及
当所述动作消息旨在用于所述当前中继节点时，执行包含在所述动作消息中的所述调整动作。
有利地，所述设备被配置为根据其各种实施例实现上述处理方法。
有利地，所述设备集成在系统的中继节点中。
相关地，本发明最后涉及一种无线通信网络中的多跳传输系统，包括被配置为在所述网络中发送无线电信号的源节点和被配置为接收、放大和重新发送由源节点发送的无线电信号的多个中继节点。
所述系统包括用于控制多跳传输的上述设备，并且所述中继节点包括用于处理所述多跳传输的上述设备。
附图说明
在阅读以下描述时，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加明显，在此给出以下描述以用作与附图相关的说明性和非限制性示例，其中：
[图1]：示出了根据本发明的在无线通信网络中实现的多跳传输系统的架构的示例，该无线通信网络包括源节点、多个中继节点和用于控制所述传输的设备，其被配置为控制所述多个中继节点；
[图2]：示意性地图示了根据本发明的一个实施例的用于控制由所述系统在无线通信网络中实现的多跳传输的设备以及集成了用于处理多跳传输的设备的所述系统的中继节点的架构的示例；
[图3]：以流程图的形式描述了根据本发明的一个实施例的用于控制多跳传输的方法的步骤；
[图4]：以流程图的形式描述了根据本发明的一个实施例的用于由所述多个中继节点中的中继节点处理多跳传输的方法的步骤；
[图5]：描述了根据本发明的在无线通信网络中实现的用于控制多跳传输的设备的硬件结构的示例；以及
[图6]：描述了根据本发明的在无线通信网络中实现的用于处理多跳传输的设备的硬件结构的示例。
具体实施方式
本发明的原理在于估计有用数据信号的总传输速率，该有用数据信号由无线通信网络中的源节点发送，到达位于距所述源节点N跳处的目的地节点，该无线通信网络经由一个或多个中继节点实现多跳传输。该速率估计基于首先获得由所述网络的位于i跳的中继节点接收的有用信号的强度与在该中继节点处接收的干扰强度之间的至少一个比率，其中i小于或等于N。如果该估计的总传输延迟不对应于预定的目标传输速率，则本发明提出调整参与多跳传输的至少一个通信节点上的至少一个数据传输参数。为此目的，可以例如提取在网络中发送到该通信节点或这些通信节点的动作消息，向该通信节点或这些通信节点指示要应用于多跳传输内的至少一个数据传输参数的修改。相关通信节点可以是多个中继节点和/或源节点的全部或部分。
例如，要修改的传输参数可以包括所考虑的通信节点的数据信号的传输强度或该节点的传输带宽。
因此，本发明在管理至少部分自主的车辆队列中具有特别令人感兴趣的应用。在该用例中，每个车辆包含移动终端节点，该移动终端节点被配置为例如在改变方向、制动等时向车辆发送与车辆控制命令有关的接近信息。当然，本发明不限于用例的该示例，而是还可以应用于其他环境中，例如应用于工厂中的互连生产机器的系统，或者更一般地，应用于连接对象的任何系统。
关于图1，现在呈现用于管理无线通信网络(例如蜂窝无线电)中的多跳传输的系统10的架构的示例，该传输实现源节点ES，例如嵌入移动通信节点并在网络中发送携带有用数据量Vol的无线电信号的第一车辆，该有用数据量Vol然后至少部分地由多个中继节点ER1、ER2…ERN(例如每个嵌入移动通信节点的其他车辆)中继。该数据量被发送到一个或多个目的地节点，例如最后一个车辆ERN或所有中继节点。
在说明书的其余部分中，我们将更具体地集中在一组车辆编队行驶或道路车队在至少部分自动化的道路系统中行驶的情况。在此上下文中，被称为V2X(用于“车辆到任何事物”)，源节点(或第一通信节点)根据3GPPRAN的规范经由“侧链路”或SL通信信道向组广播数据。例如，广播的消息是CAM(协作感知消息)类型。
利用该技术，同一组车辆的通信节点附接到同一基站并形成同一广播组的一部分，即消息或数据量旨在用于同一组地址。在图1的示例中，车辆组包括源节点ES、中继节点ER1、ER2、ER3…ERN。由于V2X通信，领先组中的车辆可以一致地加速或制动。
基站向组中的节点发送要用于广播这些消息的频率时间资源。它还向它们发送对实现多跳传输有用的其他信息。
当然，本发明不限于该实施例，而是适用于源节点和目的地节点之间经由多个中继节点的任何多跳传输。为了简单起见，这里假设所涉及的所有节点都附接到同一基站。
还假设多跳传输中涉及的所有通信节点使用相同的频带，例如10MHz。当然，该值仅以说明的方式给出，并不限制本发明。
本发明还适用于由家庭或专业网关管理的任何非蜂窝无线通信网络，诸如例如Wi-Fi网络。在这种情况下，在多跳传输中实现的通信节点从网关获得实现这种直接通信所需的信息。更一般地，它适用于任何类型的网络，诸如卫星网络或连接对象的adhoc网络，例如LoRa或Sigfox类型(注册商标)。
如图1所示，根据本发明的系统10包括源节点ES、多个中继节点ER1-ERN和另一通信节点EC，该另一通信节点EC被配置为控制根据本发明的多个中继节点ER1-ERN对多跳传输的处理。这是例如基站BS、源节点ES、多个中继节点中的一个或甚至也附接到例如基站BS的另一通信节点EC。
图2示出了根据本发明的一个实施例的通信节点EC的架构的示例。根据该示例，通信节点EC包括用于控制根据本发明的多个中继节点ER1-ERN的设备100。该设备包括至少一个模块OBT.PINRi，用于根据从所述多个中继节点ERi中的至少一个中继节点ERi测量和接收的强度来获得当前强度比，所述至少一个中继节点ERi被称为当前中继，所述至少一个中继节点ERi被放置在距源节点i跳处，其中i为非空。按照惯例，在下文中考虑由源节点发送的无线电信号按照中继节点ERi的索引的顺序被中继。这些强度测量包括由所述中继节点ERi接收的无线电信号的强度测量Pui以及在当前中继节点ERi处接收的噪声和干扰PIi的强度测量。设备100还包括模块EST.DGN，用于至少根据所述当前强度比和根据针对先前中继节点获得的强度比来估计由所述源节点向放置在N跳处的目的地节点发送的所述无线电信号的总传输速率，其中N是大于或等于i的整数，以及模块MOD.CNF，用于调整至少一个数据传输参数，被配置为当估计的总传输速率与预期或期望的目标传输速率不同时实现。
由源节点发送的无线电信号携带有用数据量Vol。中继节点ER1-ERN可以中继该量的全部或部分。在下文中，恒定量Vol的情况将与在具有连续中继的整个多跳传输中改变的有用数据量区分开。
有利地，设备包括用于预测位于比当前中继节点的跳数更高的跳数处的中继节点的强度比的模块PRED PINRi+1和用于发送动作消息的模块TRNS.MA，所述动作消息包括用于调整所述至少一个传输参数的动作。
替代地，设备100可以独立于通信节点EC，但是通过有线或非有线的任何链路连接到通信节点EC。
有利地，设备100包括用于在通信网络中发送和接收信号的至少一个模块TX/RX和用于存储数据的模块M1。替代地，它使用它所集成到的通信节点的发送/接收模块和/或存储模块。
非易失性存储器M1有利地包括针对多跳传输中涉及的中继节点获得的强度比。
因此，设备100实现根据本发明的用于控制由无线通信网络内的多个中继节点实现的多跳传输的方法，该方法将在下文中关于图3详细描述。
图2还示出了根据本发明的一个实施例的中继节点ERi的架构的示例。根据该示例，中继节点ERi包括用于处理多跳传输的设备200，其中携带数据量的无线电信号由源节点发送并由所述中继节点ERi从该源节点或从前一中继节点接收。设备200包括模块TRNSPUi，PIi和模块REC.MA，模块TRNS PUi，PIi用于将由中继节点ERi接收和测量的无线电信号的强度以及该中继节点处的干扰和噪声的强度发送到如前所述的控制设备100，模块REC.MA用于从刚刚描述的控制设备100接收动作消息，该动作消息包括用于调整至少一个数据传输参数的动作。
有利地，设备200还包括模块EXT.NS，用于提取包括在所述动作消息中的至少一个跳数，以及模块CHK.NS，基于所提取的跳数来验证所述调整动作是针对其的。
替代地，设备200可以独立于中继节点ERi，但是通过有线或非有线的任何链路连接到中继节点ERi。
有利地，设备200还包括用于在无线通信网络中接收、放大和发送信息的模块TX/RX和用于存储数据的模块M2，例如非易失性存储器。
非易失性存储器M2有利地包括在动作消息中接收的强度测量、调整动作和跳数NS。
因此，设备200实现根据本发明的用于处理数据信号的方法，该方法将在下文中关于图4详细描述。
关于图3，现在以流程图的形式呈现用于控制图1的无线通信网络中的多跳传输的方法的实施例。假设源节点ES已经向至少一个目的地节点ED发送了携带有用数据量Vol的无线电信号。该信号首先由第一中继节点ER1接收，该第一中继节点ER1将其放大并在网络中重新发送数据量的全部或部分数据，可能由中继节点添加的其他数据完成。重新发送的无线电信号由第二中继节点ER2接收，其以与刚刚针对中继节点ER1描述的方式类似的方式进行，依此类推，直到目的地节点ED。这里假设目的地节点ED位于N跳，其中N是大于或等于2的整数，换句话说，根据前面介绍的符号，ED＝ERN。
另外，为了简化起见，在描述的其余部分中，假设相同的有用数据量Vol从源节点ES发送到目的地节点ED，并由多跳传输中涉及的每个中继节点中继。然而，当由源节点ES发送的数据量Vol的全部或仅一部分被中继时，本发明也适用，可能由多跳传输中涉及的一个或多个中继节点添加的其他数据完成。
现在将描述的根据本发明的控制方法例如由集成到通信节点EC中的控制设备100来实现。特别地，考虑刚刚从前一中继节点ERi-1接收到携带数据量Vol的无线电信号的当前中继节点ERi。假设基站BS先前已经向该中继节点ERi以及在多跳传输中使用的所有其他通信节点(其他中继节点、源节点和目的地节点)通知了控制设备100的地址。替代地，参与多跳传输的通信节点将信息发送到基站BS，基站BS将信息重新发送到它知道其网络地址的控制设备。
在30中，当前中继节点ERi接收的无线电信号的强度测量PUi和该中继节点ERi处的干扰和噪声的强度测量PIi由控制设备100例如经由公共信道或业务信道接收。根据第一选项，它们已经由中继节点ERi根据多跳传输模式发送到控制设备100，或者它们已经由中继节点Eri传送到基站BS以重新发送到控制设备100。
计算这两个强度之间的比率PINRi＝PUi/PIi。替代地，直接从中继节点ERi接收所讨论的比率PINRi。
在31中，当前强度比PINRi用于估计从源节点ES到位于距源节点N跳的目的地节点的数据量的总传输速率DGN。该估计也是可用于多跳传输的带宽和针对源节点ES与当前中继节点ERi之间的先前跳获得的强度比PINR1至PINRi-1的函数。例如，这些强度比PINR1-PINRN存储在存储器中。
根据第一实施例，假设带宽W在源节点ES处和中继节点ER1至ERN中的每一个处是相同的。
有利地，然后根据以下表达式估计总传输速率DGN：
其中W是位于N跳处和每个中继节点ERi处的源节点和目的地中继节点之间的多跳传输可用的带宽，以及
θi对应于中继节点ERi处的强度比PNRi。
θi更精确地表示以下之间的比率：
-由中继ERi从中继ERi-1接收的强度PUi，以及
-由中继ERi从系统10的其他实体接收的总干扰强度PIi，热噪声被添加到该总干扰强度PIi。
它也表示如下：
其中：
Pei-1是中继Ri-1(或者如果i＝1则是源节点ES)的传输强度
gi-1是由于中继ERi和中继ERi-1(或者如果i＝1，则源节点ES和第一中继)之间的传播而引起的增益；
Qi＝Pei-1gi-1是中继ERi从中继ERi-1(或者如果i＝1则是源节点ES和第一中继)接收的强度
Pother+Nth是中继i从系统的其他实体(包括网络的基站)接收的添加了热噪声的总干扰强度，以及
Pei-1gi-1+Pother+Nth是中继ERi接收的总强度。
在此阶段，考虑几种情况。
回想一下，这里假设数据量Vol由系统10按原样发送，并且带宽W在整个多跳传输中是恒定的。
根据第一选项，考虑N等于i的情况。换句话说，当前中继节点ERi是位于N跳的目的地中继节点。这是“运行中(on-the-fly)”实施例，根据该实施例，当多跳传输内的连续中继节点重新发送数据量时，估计传输速率。
因此，控制设备已经从将携带数据量Vol的无线电信号中继到位于N跳的目的地中继节点的所有中继节点接收到强度比PINRi＝θi。
根据第二选项，N严格大于i。这是预期控制模式。因此，控制设备100尚未从中继节点ERi+1至ERN接收到任何强度测量。因此，它不能计算其估计总传输延迟DGN所需要的PINRI+1与PINRN强度比，如等式1所示。
有利地，根据该第二选项，本发明实现了对尚未可用的这些强度比的预测。例如，它们是根据针对当前中继节点ERi获得的强度比来预测的，例如通过考虑θN＝θN-1＝…＝θi+1＝θi。应当注意，该假设是绝对现实的。实际上，诸如移动终端的通信节点的初始配置可以应用放大，使得该假设是正确的。
作为变型，在θN计算针对当前和先前中继节点获得的强度比的平均值并将其用于预测θi+1。
根据第二实施例，假设数据量Vol按原样发送，但是带宽Wi根据多跳传输中涉及的通信节点而变化。在这种情况下，位于N跳的中继节点处的总传输速率估计如下：
因此，位于N跳的中继节点处的总传输速率DGN取决于每个中继ERi处的可用Wi带宽和强度比θi。
应当理解，根据该第二示例，控制设备100需要知道特定于每个中继节点ERi的带宽Wi。例如，在30中从中继节点ERi接收它。
根据第三实施例，现在考虑中继节点ERi不一定按原样重新发送量Vol，而是从量Vol导出的量Voli(例如，由量Vol的全部或部分组成的量Voli，或者由其他数据完成的该量Vol的全部或部分)和从一个中继节点到另一中继节点变化的可用带宽(例如，中继节点ERi处的Wi)的更一般情况，等式(1)变为：
其中Volj是由中继节点ERj接收的数据量，并且Vol1是由源节点发送的数据量Vol，
VolN位于距源节点N跳的目的地节点接收的数据量。
应当注意，假设数据量Vol、Voli在多跳传输期间改变，则设备100还从中继节点ERi(其中i大于或等于2)接收与从前一中继节点接收的数据量Voli有关的信息项。
类似地，如果带宽Wi随着中继节点ERi而变化，则设备100从中继节点ERi接收与其带宽Wi相关的信息项。
在32中，将估计的总传输速率与在目的地节点处预期的目标速率TD进行比较。例如，预定为满足服务质量约束的该目标数据速率已经由基站BS发送到每个中继节点ER1-ERN。该目标速率可以取决于或可以不取决于将所考虑的中继节点与源节点ES分开的跳数。为了简单起见，在下文中考虑单个目标速率值TD，例如大约1Mbit/s。
在33中，审查比较的结果。如果估计的总速率与目标速率在误差范围内相匹配，则决定对传输参数的不调整。相反，如果估计的总速率不对应于目标速率，则为参与当前传输的至少一个通信节点(即源节点和/或一个或多个中继节点ERi)决定至少一个传输参数的调整。
对于(多个)传输参数，存在对该总传输速率DGN具有影响的参数，诸如无线电信号的传输强度和/或传输带宽W1、Wi或者一个或多个参与通信节点处的角度天线增益。实际上，源节点和/或中继节点对携带数据量的无线电信号的传输强度将对下一中继节点对该无线电信号的接收强度产生影响。对于带宽Wi也是如此。
根据第一选项，所决定的修改动作涉及至少一个参与通信节点处的传输强度Pe。
如果估计的总传输速率小于目标速率，则决定将这些通信节点中的至少一个的传输强度Pe增加预定增量值PInc。例如，对于40W量级的无线电传输强度，即46dBm，选择增量值PInc＝1mW，即O dBm。
相反，如果总传输速率DGN高于目标速率TD，则决定将传输强度降低该增量值。
根据第二选项，修改所涉及的传输参数是带宽Wi。类似地，如果估计的总传输速率小于目标速率，则决定将这些通信节点中的至少一个的传输带宽Wi增加预定增量值WInc。例如，对于10MHz量级的传输带宽Wi，增量值WInc被选择为等于1MHz。相反，如果总传输速率DGN高于目标速率TD，则决定将传输带宽减小相同的增量值。
在这种情况下，假设控制设备在存储器中存储所涉及的每个通信节点的带宽的修改值。以这种方式，它将在其下一次全局传输速率估计时具有这些节点的新带宽值。替代地，它在30中获得当前中继节点的带宽W、Wi的当前值，同时获得强度测量Pi和PIB。
根据第三选项，所决定的修改涉及源节点或一个或多个中继节点ERi的传输强度Pei和带宽Wi两者。
例如，在估计的总速率小于目标速率的情况下，可以选择增加参与传输的中继节点中具有最低强度比PINRi的中继节点的传输强度和/或带宽，这将增加位于N跳的节点处的传输的总速率。
在34中，包括在33中决定的动作的动作消息MA被发送到当前通信中涉及的一个或多个通信节点。
考虑几种情况：
根据第一策略，动作消息MA的目的地通信节点是源节点ES。结果是，只有当在同一多跳传输内发送下一数据量Vol′时才会感觉到所请求的修改的影响。
根据第二策略，动作消息MA的目的地通信节点是一个或多个中继节点。在N被选择为等于i的情况下，即在运行中控制策略中，控制设备知道强度比PINRi并且可能知道在向中继N重新发送数据量时实现的所有中继节点的传输带宽Wi。因此，它可以决定修改它们的传输参数中的一个或多个，以便发送下一数据量Vol′。实际上，知道参与传输的每个中继节点的强度比PINRi，控制设备可以确定对每个对应中继的总传输速率的影响，并修改它们的传输强度和/或它们的带宽，以便在目的地节点处实现目标速率。
当然，第一策略和第二策略可以组合以用于更大影响的动作。
在N严格大于i的情况下，即在预期控制策略中，控制设备100仅知道中继节点ERi和先前中继节点E1-ERi-1的强度比。为了估计N跳的总传输速率DGN，在31中预测了尚未传送任何强度测量值的下一中继节点的强度比。
然后考虑几个选项：
根据第一选项，动作消息被传送到当前ERi和先前中继节点ER1-ERi-1以及可能的源节点ES，使得修改影响下一数据量Vol′的传输速率。
根据第二选项，动作消息被传送到随后的中继节点ERi+1至ERN-1，以便对数据量Vol的当前传输采取快速动作。然而，对于这些后续节点，控制设备最多依赖于针对先前传输获得并存储在存储器中的针对这些通信节点的强度比和/或带宽值，或者甚至依赖于类似于在31中预测这些强度比的假设。
使用直接、多跳传输模式或经由基站BS将动作消息MA发送到目的地节点。
在使用组地址的实施例中，动作消息MA被广播到组地址。在这种情况下，除了要执行的动作之外，动作消息还指定相关中继节点的跳数。对于源节点，跳数例如被选择为等于零。
关于图4，现在呈现了用于处理无线通信网络中的多跳传输的方法的实施例，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点。
有利地，该方法由图2的处理设备200实现，该处理设备200集成在中继节点ERi内，该中继节点ERi被配置为从源节点ES或从位于跳i-1的前一中继节点接收携带由所述源节点ES发送的数据量的无线电信号，放大该无线电信号将该无线电信号重新发送到位于i+1跳的下一中继节点。
在40中，设备200获得由中继节点ERi接收的无线电信号的至少一个强度测量Pi和在当前中继节点ERi处接收的噪声和干扰的强度测量PIBi。
在41中，它至少将这些测量值发送到控制设备100。如前所述，假设它知道该设备100的网络地址或它集成在其中的通信节点EC的网络地址，例如因为它已经从它所附接到的基站BS接收到它。作为变型，它将这些测量值发送到基站BS，基站BS将这些测量值重新发送到控制设备100。
根据另一实施例，中继节点ERi还发送传输带宽值Wi。如前面关于图3所述，当各种中继节点ERi和可能的源节点使用不同的带宽时，该信息实际上对于根据本发明的控制设备100是必需的。
在43中，处理设备200从控制设备100接收动作消息MA，动作消息MA包括用于调整多跳传输内的至少一个数据传输参数的至少一个动作。
根据第一选项，要调整的至少一个参数包括中继节点ERi处的传输强度Pe。
调整可以包括增加或减小该传输强度Pe。有利地，该指令包括预定的增量或减量值PInc。作为变型，增量或减量值是预先确定的并且对于中继节点ERi是预先已知的。在这种情况下，动作仅指示它是递增还是递减。
根据第二选项，调整涉及中继节点ERi的带宽W、Wi，并且可以包括增加或减少，例如增加或减少预定或非预定的增量或减量值。
当然，该动作可以组合两个先前的选项。
根据本发明的实施例，动作消息MA寻址到附接到基站BS的一组通信节点。在这种情况下，中继节点ERi必须确定其作为组的成员接收的消息AM是否专门用于它。
为此，假设动作消息还包括关于要执行的动作所涉及的组的中继节点的跳数的信息项。
然后，该方法在44中实现对消息MA中包括的一个或多个跳数的提取，并且在45中检查它们是否对应于其当前跳数i。如果不匹配，则在47中决定不执行动作。
如果所提取的号码中的一个对应于其当前跳数，则在46中执行控制设备100所请求的动作，更新其配置。
有利地，它在存储器中存储(多个)传输参数的调整值。
作为变型，特定动作消息被传送到参与已经决定了传输参数调整的多跳传输的每个通信节点。
关于图5，现在呈现根据本发明的用于控制无线通信网络中的多跳传输的设备100的硬件结构的另一示例，如图2所示，该设备100包括至少一个获得模块、一个估计模块和一个调整模块。
术语“模块”可以对应于软件组件以及硬件组件或一组硬件和软件组件，软件组件本身对应于一个或多个计算机程序或子程序，或者更一般地，对应于能够实现一个功能或一组功能的程序的任何元件。
更一般地，这种设备100包括随机存取存储器103(例如，RAM存储器)、处理单元102，处理单元102被配备有例如处理器并由计算机程序Pg1控制，计算机程序Pg1表示存储在只读存储器101(例如，ROM存储器或硬盘)中的获得、传输和调整模块。在初始化时，计算机程序的代码指令在由处理单元102的处理器执行之前例如被加载到随机存取存储器103中。随机存取存储器103还可以包括从先前中继节点获得的强度比，在适用的情况下，其带宽值W、Wi和先前估计的传输速率。
图5仅示出了实现设备100的几种可能方式中的特定一种，使得其执行如上关于图3在其各种实施例中详细描述的用于控制无线通信网络中的多跳传输的方法的步骤。实际上，这些步骤可以在执行包括指令序列的程序的可重编程计算机器(PC计算机、DSP处理器或微控制器)上实现，或者在专用计算机器(例如一组逻辑门(诸如FPGA或ASIC)、或任何其他硬件模块)上实现。
在设备100用可重新编程的计算机器实现的情况下，对应的程序(即，指令序列)可以存储在可移除的(例如，SD卡、USB闪存驱动器、CD-ROM或DVD-ROM)或不可移除的存储介质中，该存储介质可由计算机或处理器部分或全部读取。
上面已经关于集成到网络的通信节点(例如源节点ES、基站BS、中继节点ERi之一或例如附接到同一基站的又一通信节点EC)中的设备100描述了各种实施例。当然，设备100也可以独立于所讨论的通信节点并且通过任何链路连接到它。
关于图6，还呈现了根据本发明的用于在无线通信网络中处理多跳传输的设备200的硬件结构的另一示例，如图2中的示例所示，该设备包括用于发送由所述网络的中继节点测量的强度的至少一个模块和用于接收包括用于调整至少一个传输参数的动作的动作消息的一个模块。
有利地，设备还包括用于在所述中继节点的跳数处提取在所述消息中接收的至少一个跳数的模块，用于验证动作是针对它的模块，以及用于执行动作的模块，其被配置为根据验证的结果执行或不执行动作。
术语“模块”可以对应于软件组件以及硬件组件或一组硬件和软件组件，软件组件本身对应于一个或多个计算机程序或子程序，或者更一般地，对应于能够实现一个功能或一组功能的程序的任何元件。
更一般地，这种设备200包括随机存取存储器203(例如，RAM存储器)、配备有例如处理器并由计算机程序Pg2控制的处理单元202，该计算机程序Pg2表示存储在只读存储器201(例如，ROM存储器或硬盘)中的发送、接收和执行模块。在初始化时，计算机程序的代码指令在由处理单元202的处理器执行之前例如被加载到随机存取存储器203中。
图6仅示出了实现设备200的几种可能方式中的特定一种，使得其执行如上关于图4在其各种实施例中详细描述的用于处理多跳传输的方法的步骤。实际上，这些步骤可以在执行包括指令序列的程序的可重编程计算机器(PC计算机、DSP处理器或微控制器)上实现，或者在专用计算机器(例如一组逻辑门，诸如FPGA或ASIC，或任何其他硬件模块)上实现。
在设备200用可重新编程的计算机器实现的情况下，相应的程序(即，指令序列)可以存储在可移除的(例如，SD卡、USB闪存驱动器、CD-ROM或DVD-ROM)或不可移除的存储介质中，该存储介质可由计算机或处理器部分或全部读取。
上面已经关于集成到中继节点ERi中的设备200描述了各种实施例。当然，设备200也可以独立于所讨论的中继节点ERi，并且通过任何链路连接到它。
刚刚在其不同实施例中描述的本发明具有许多优点。一般而言，它适用于在无线通信网络中连接的一组对象，诸如以直接的多跳通信模式从一个对象向下一个对象发送信息的一系列车辆，或者同一生产线上的机器。
本发明实际上估计由第一连接对象发送到最后一个连接对象的数据的总传输速率，而不需要从一个连接对象到下一个连接对象的计算，并且使用该估计来控制和保证连接对象之间的预定服务质量水平，无论多跳传输中涉及的中继数量如何。

Claims (11)

1.一种用于控制无线通信网络中的多跳传输的方法，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点，中继节点被称为所述多个中继节点中的当前中继节点，位于i跳，其中i是非空整数，中继节点被配置为从源节点或从位于跳i-1的前一中继节点接收携带由所述源节点发送的数据量(Vol)的无线电信号，放大所述无线电信号并将所述无线电信号重新发送到位于i+1跳的下一中继节点，
其特征在于，所述方法包括：
-针对所述当前中继节点(ERi)，获得(30)在所述当前中继节点(ERi)处由所述当前中继节点接收和测量的所述无线电信号的强度(PUi)与噪声和干扰强度(PIi)之间的当前强度比(PINRi，θi)；
-至少根据所述当前强度比、根据先前针对位于所述源节点与所述当前中继节点之间的中继节点获得的强度测量比以及根据传输带宽(W，Wi)，估计(31)所述源节点与位于跳数N处的目的地节点(ED)之间的总传输速率(DGN)，其中N是大于或等于i的整数；以及
-当所估计的总传输速率与目标速率(TD)不同(33)时，调整(34)参与所述多跳传输的至少所述源节点和/或一个所述中继节点的至少一个数据传输参数。
2.根据前述权利要求所述的控制方法，其特征在于，当所述节点所位于的跳数N大于i时，所述方法包括预测位于i+1和N跳之间的中继节点的强度比(PINRi，θi)，并且目的地节点处的总传输速率的估计考虑了预测的强度比。
3.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，根据以下表达式估计总传输速率(DGN)：
其中W表示源节点和目的地节点之间的传输带宽；以及
θj是当前中继节点ERi之前的中继节点ERj的强度比。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的控制方法，其特征在于，根据以下表达式估计总传输速率(DGN)：
其中VolN是由位于距源节点N跳处的目的地节点接收的数据量，
Volj是由节点ERj接收的数据量，
Wi是在节点ERi处可用的带宽，以及
θi是中继节点ERi的强度比。
5.一种用于处理由无线通信网络中的源节点(ES)发送的无线电信号的多跳传输的方法，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点(ERi)，位于距所述源节点跳数i处的中继节点被配置为从所述源节点或从秩为i-1的前一中继节点接收所述无线电信号，放大所述无线电信号并将所述无线电信号重新发送到秩为i+1的下一中继节点，其中，i是非空整数，其特征在于，所述方法包括：
向控制设备(100)发送(42)由所述当前中继节点接收的所述当前中继节点处的所述无线电信号的强度以及噪声和干扰强度；
从所述控制设备接收(43)所述无线通信网络中的动作消息(MA)，所述动作消息包括用于调整所述多跳传输内的至少一个数据传输参数和至少一个跳数的动作；
验证调整动作旨在用于所述当前中继节点，包括验证当前中继节点的跳数对应于所述动作消息中包括的至少一个所述跳数；以及
当所述动作消息旨在用于所述当前中继节点时，执行(47)包含在所述动作消息中的所述调整动作。
6.一种计算机程序产品，包括程序代码指令，用于当在计算机上执行所述程序时，实现根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
7.用于控制无线通信网络中的多跳传输的设备(100)，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点，中继节点被称为所述多个中继节点中的当前中继节点，位于i跳，其中i是非空整数，中继节点被配置为从源节点或从位于跳i-1的前一中继节点接收携带由所述源节点发送的数据量(Vo1)的无线电信号，放大所述无线电信号并将所述无线电信号重新发送到位于i+1跳的下一中继节点，
其特征在于，所述设备被配置为实现：
-针对所述当前中继节点(ERi)，获得(OBT.PUi，PIi))所述无线电信号的强度(Pi)与由所述当前中继节点接收和测量的噪声和干扰强度(PIB)之间的当前强度比(PINRi，θi)；
-至少根据所述当前强度比、根据先前针对位于所述源节点与所述当前中继节点之间的中继节点获得的强度测量比以及根据传输带宽(W，Wi)，估计(EST.DGN)所述源节点与位于跳数N处的目的地节点(ED)之间的总传输速率(DGN)，其中N是大于或等于i的整数；
-当所估计的总传输速率与目标速率(TD)不同(33)时，调整(ADJ.PAR)参与所述多跳传输的至少所述源节点和/或一个所述中继节点的至少一个数据传输参数。
8.用于处理由无线通信网络中的源节点(ES)发送的无线电信号的多跳传输的设备(200)，所述传输实现所述无线通信网络的多个中继节点(ERi)，位于距所述源节点跳数i处的中继节点被配置为从所述源节点或从秩为i-1的前一中继节点接收所述无线电信号，放大所述无线电信号并将所述无线电信号重新发送到秩为i+1的下一中继节点，其特征在于，所述设备被配置为实现：
向控制设备(100)发送(TRNS.PUi，PIi)由所述当前中继节点接收和测量的在所述当前中继节点处的无线电信号的强度以及噪声和干扰强度；
在所述无线通信网络中从所述控制设备接收(REC.MA)动作消息(MA)，所述动作消息(MA)包括用于调整所述多跳传输内的至少一个传输参数和至少一个跳数的动作；
验证调整动作旨在用于所述当前中继节点，包括验证当前中继节点的跳数对应于所述动作消息中包括的至少一个所述跳数；以及
当所述动作消息旨在用于所述当前中继节点时，执行(EXC.A)包含在所述动作消息中的动作。
9.一种无线通信网络中的多跳传输系统(10)，包括被配置为在所述网络中发送无线电信号的源节点(ES)和被配置为接收、放大和重新发送由所述源节点发送的所述无线电信号的多个中继节点，其特征在于，所述系统包括根据权利要求7所述的用于控制多跳传输的设备(100)，并且所述中继节点(ERi)包括根据权利要求8所述的用于处理所述多跳传输的设备(200)。
10.根据权利要求9所述的系统(10)，其特征在于，所述控制设备(100)被集成到所述源节点(ES)中。
11.根据权利要求9所述的系统(10)，其特征在于，所述控制设备(100)被集成到所述多个中继节点中的中继节点中。
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