WO2017054579A1

WO2017054579A1 - 一种进行数据传输的方法及设备

Info

Publication number: WO2017054579A1
Application number: PCT/CN2016/094698
Authority: WO
Inventors: 谌丽
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: CN106559124A; CN106559124B

Abstract

一种进行数据传输的方法及设备，用以解决现有技术中存在的分布式网络干扰和容量受限问题。本发明实施例分布式系统的末端节点确定需要与其他节点之间传输数据；根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。由于通过定向波束传输数据，从而降低节点间传输干扰，同时解决系统容量受限的情况；并进一步提高分布式网络下节点间传输的可靠性。

Description

一种进行数据传输的方法及设备

本申请要求在2015年9月30日提交中国专利局、申请号为201510643081.1、发明名称为“一种进行数据传输的方法及设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种进行数据传输的方法及设备。

背景技术

在5G系统中，机器类型数量将远超现有终端(据预测，可能达到500亿到1000亿级别)，为了提高端到端时延，引入了分布式网络。分布式网络可以避免传统蜂窝网的核心网时延，使得网络侧时延最小化，端到端时延基本上取决于收发端间空口传输时延。

分布式网络中，大量终端末端节点(EP，End Point)采用分布式部署，并通过本地控制节点分布式服务中心(DSC，Distribute Service Center)根据需要接入高层网络。分布式网络以簇为单位进行工作，DSC可以作为簇头，簇内其他终端则作为末端节点。

分布式网络的通信路径多样化。分布式系统的数据传输一般采用全向方式，甚至专门采用泛洪方式向所有邻近终端发送，发送端邻近的接收节点都能接收到发送端传输的信号，对于其他终端或网络节点，该发送端发送的信号可能对其实际需要接收的信号造成干扰，尤其多对收发端间的传输会造成传输信号之间的相互干扰。即使采用正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex)传输方式，不同路径上采用不同的子载波资源，但由于分布式的特性，不同收发端对间的传输不是完全同步，子载波间很难做到完全正交，不同物理频率资源间也存在干扰。干扰和容量受限是分布式系统的最大问题。

综上所述，分布式网络存在干扰和容量受限问题。

发明内容

本发明实施例提供一种进行数据传输的方法及设备，用以解决现有技术中存在的分布式网络干扰和容量受限的问题。

本发明实施例提供的一种进行数据传输的方法，该方法包括：

分布式系统的末端节点确定需要与其他节点之间传输数据；

末端节点根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

在本发明实施例提供的技术方案中，分布式系统的末端节点确定需要与其他节点之间传输数据；根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。由于通过定向波束传输数据，从而降低节点间传输干扰和容量受限的情况；进一步提高分布式网络下节点间传输的可靠性。

可选的，所述末端节点根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据之前，还包括：

所述末端节点接收来自所述分布式系统的簇头节点的波束赋形参数。

所述末端节点根据与其他节点的位置或与其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

可选的，所述末端节点根据进行传输的两个节点的位置，确定波束赋形参数，包括：

所述末端节点根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定波达角(DOA，Direction Of Arrival)；

所述末端节点根据所述DOA确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

可选的，所述末端节点根据与其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数，包括：

所述末端节点根据所述信道信息和设定的赋形波束选取准则，确定信号相干矩阵；

所述末端节点根据所述信号相干矩阵，确定所述信号相干矩阵的特征值；

所述末端节点根据所述信号相干矩阵的特征值，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

本发明实施例提供的另一种进行数据传输的方法，该方法包括：

分布式系统的簇头节点确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；

所述簇头节点根据波束赋形参数，通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据。

可选的，该方法还包括：所述簇头节点根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

可选的，所述簇头节点根据进行传输的两个节点的位置，确定波束赋形参数，包括：

所述簇头节点根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；

所述簇头节点将用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

可选的，所述用于确定波束赋形矢量的参数信息包括下列信息中的部分或全部：

进行传输的两个节点的节点位置信息；

根据进行传输的两个节点的节点位置信息确定的DOA；

根据所述DOA确定的波束赋形阵列方向矢量。

可选的，所述簇头节点根据下列方式中的一种确定节点位置信息：

簇头节点通过所述末端节点上报的位置信息，确定所述节点位置信息；或

簇头节点通过对末端节点的位置进行测量，确定所述节点位置信息；或

簇头节点根据高层节点通知的位置信息，确定所述节点位置信息；或

簇头节点根据其他簇头节点通知的位置信息，确定所述节点位置信息。

可选的，所述簇头节点根据进行传输的两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数，包括：

所述簇头节点根据进行传输的两个节点的信道状况的信道响应信息，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；

簇头节点将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

根据所述信道信息和设定的赋形波束选取准则确定的信号相干矩阵；

根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值确定的波束赋形矢量。

可选的，所述簇头节点根据下列方式中的一种确定信道信息：

所述簇头节点通过所述末端节点上报的信道测量结果，确定所述节点位置信息；或

若进行传输的两个节点采用时分方式使用相同的频率资源，则所述簇头节点根据信道互异性，确定所述节点位置信息。

可选的，所述簇头节点根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数之后，还包括：

簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知同簇中进行传输的末端节点。

可选的，所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知进行传输的末端节点，包括：

若进行传输的两个节点中至少有一个为同簇的末端节点，则所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知同簇的进行传输的末端节点；或

若进行传输的两个节点中一个节点为同簇的末端节点，另一个节点为所述簇头节点，且所述末端节点需要发送数据，则所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知所述末端节点。

本发明实施例提供的一种进行数据传输的末端节点，所述末端节点位于分布式系统中，包括：

第一确定模块，用于确定需要与其他节点之间传输数据；

第一传输模块，用于根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

可选的，所述第一传输模块还用于：

接收来自所述分布式系统的簇头节点的波束赋形参数。

可选的，所述第一传输模块还用于：

根据与其他节点的位置或与其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

可选的，所述第一传输模块具体用于：

根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定DOA；

根据所述DOA确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

可选的，所述第一传输模块具体用于：

根据所述信道信息和设定的赋形波束选取准则，确定信号相干矩阵；

根据所述信号相干矩阵，确定所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

本发明实施例提供的一种进行数据传输的簇头节点，所述簇头节点位于分布式系统中，包括：

第二确定模块，用于确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；

第二传输模块，用于根据波束赋形参数，通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据。

可选的，所述第二传输模块还用于：根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

可选的，所述第二传输模块具体用于：

根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

进行传输的两个节点的节点位置信息；

根据进行传输的两个节点的节点位置信息确定的DOA；

根据所述DOA确定的波束赋形阵列方向矢量。

可选的，所述第二传输模块具体用于，根据下列方式中的一种确定节点位置信息：

通过所述末端节点上报的位置信息，确定所述节点位置信息；或

通过对末端节点的位置进行测量，确定所述节点位置信息；或

所述簇头节点根据高层节点通知的位置信息，确定节点位置信息；或

根据其他簇头节点通知的位置信息，确定所述节点位置信息。

可选的，所述第二传输模块具体用于：

根据进行传输的两个节点的信道状况的信道响应信息，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；

将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值确定的波束赋形矢量。

可选的，第二传输模块具体用于，根据下列方式中的一种确定信道信息：

通过所述末端节点上报的信道测量结果，确定所述节点位置信息；或

若进行传输的两个节点采用时分方式使用相同的频率资源，则根据信道互异性，确定所述节点位置信息。

可选的，所述第二传输模块还用于：

根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数之后，将确定的波束赋形参数通知同簇中进行传输的末端节点。

可选的，所述第二传输模块具体用于：

若进行传输的两个节点中至少有一个为同簇的末端节点，则将确定的所述波束赋形参数通知同簇的进行传输的末端节点；或

若进行传输的两个节点中一个节点为同簇的末端节点，另一个节点为所述簇头节点，且所述末端节点需要发送数据，则将确定的所述波束赋形参数通知所述末端节点。

本发明实施例提供的一种末端节点，末端节点位于分布式系统中，包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

确定需要与其他节点之间传输数据；根据波束赋形参数，利用收发机通过定向波束与其他节点之间传输数据；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。

本发明实施例提供的一种簇头节点，簇头节点位于分布式系统中，包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；根据波束赋形参数，利用收发机通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。

附图说明

图1为本发明实施例分布式网络的结构示意图；

图2为本发明实施例第一种进行数据传输的方法流程示意图；

图3为本发明实施例进行波束赋形传输示意图；

图4为本发明实施例第二种进行数据传输的方法流程示意图；

图5为本发明实施例第一种末端节点的结构示意图；

图6为本发明实施例第一种簇头节点的结构示意图；

图7为本发明实施例第二种末端节点的结构示意图；

图8为本发明实施例第二种簇头节点的结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例提供的技术方案中，分布式系统的末端节点确定需要与其他节点之间传输数据；根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。由于通过定向波束传输数据，从而降低节点间传输干扰，同时解决系统容量受限的情况；并进一步提高分布式网络下节点间传输的可靠性。

本发明实施例可以应用含有大量终端的网络，比如分布式网络。

分布式网络如图1所示，大量终端(即EP)分布式部署，并通过DSC根据需要接入高层网络。分布式接入网主要涉及两个接入网节点：EP和DSC，下面进行简要介绍。

EP：EP是具有通信功能末端节点，如机器类通信(MTC，Machine Type Communications)类型接入设备，通过接入“簇”获得数据传输服务，能够绑定到特定物理设备，例如各类传感器sensor、执行器actuator、加速器、制动装置、机械臂、飞行器、汽车、自行车、安全头盔、智能眼镜、智能手表等。根据绑定的特定物理设备不同，可以选择具有不同通信功能的EP。一般EP是面向近距离(例如小于100m)，低数据速率(例如低于1000bits/s)的通信场景。本发明实施例也同样适用远距离高速率的EP。

DSC：DSC与周围EP构成簇(Cluster)，DSC负责对簇进行管理和维护。又可称为簇头。

在业务层和簇成员管理方面，DSC负责参与对成员列表的维护，对簇成员身份验证，参与对EP关联的设备类型和服务要求进行维护。

分布式接入网层面，DSC作为簇的控制点，还负责协调与其他相邻簇Cluster之间的通信。

在实施中，本发明实施例中的簇在其他文献中也会称为组。

本发明实施例的DSC功能实体可以是作为分布式系统的头节点。具体的设备可以是能够移动的终端，比如手持类终端(例如智能手机)，或基站类型设备(例如微型基站)或服务器类设备或分布式系统。

本发明实施例的EP可以是能够移动的终端，比如手持类终端(例如智能手机)，或可穿戴设备(例如智能手环)，或机器类设备(例如传感器)。

本发明实施例的簇头节点也可以称为控制节点、DSC功能实体、分布式系统的头节点等。

如图2所示，本发明实施例第一种进行数据传输的方法包括：

步骤200、分布式系统的末端节点确定需要与其他节点之间传输数据；

步骤201、所述末端节点根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

以图3为例，通过定向波束传输，EP1向EP0发送数据，EP3向DSC1发送数据。通过波束赋形传输，两条传输通道间干扰大大降低，甚至这两条传输通道可能进行资源复用。

对于波束赋形参数本发明实施例提供了两种确定波束赋形参数的方案：集中式和分布式。下面分别进行介绍。

方案一、集中式。

集中式由簇头节点主导。簇头节点是管理多个分布式节点的集中节点，可以为一个簇的簇头，如DSC节点。

末端节点接收来自所述分布式系统的簇头节点的波束赋形参数，并根据接收到的波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

具体簇头节点确定波束赋形参数的方式可以分为两种：第一种是根据进行传输的两个节点的位置，确定所述波束赋形参数；第二种是根据两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

上述簇头节点确定波束赋形参数的两种方式的具体过程可以参见图4中的内容，在此不在赘述。

对于第一种，波束赋形参数包括下列信息中的部分或全部：

进行传输的两个节点的节点位置信息；

根据进行传输的两个节点的节点位置信息确定的DOA；

根据所述DOA确定的波束赋形矢量(这里的波束赋形矢量也可以称为波束赋形向量或波束赋形阵列方向矢量)。

上述位置信息可以是两个节点的绝对位置信息；也可以是相对位置信息。只要能保证发送端确定接收端的信息都可以作为本发明实施例的位置信息。

上述波束赋形矢量可以为阵列方向矢量或量化后的阵列方向矢量。

1、如果波束赋形参数包括进行传输的两个节点的节点位置信息，则末端节点根据节点位置信息，确定节点间传输的DOA；根据DOA确定形成赋形波束的阵列方向矢量，根据阵列方向矢量，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

可选的，根据DOA确定形成赋形波束的阵列方向矢量时，可以根据公式一确定形成赋形波束的阵列方向矢量。

以理想波束赋形为例说明：EP1向EP2发送数据，确知两个末端节点的位置后，计算出EP1到EP2信号的主径(或最大径)到达角度，可以直接根据这个角度进行波束赋形，具体为取波束加权矢量为天线阵列方向矢量的共轭，即(以圆阵天线阵为例)

其中，W^(k)为波束加权矢量；r为圆阵天线的半径；λ为载波波长；T为表示转置操作，*表示共轭操作；Ka为发送端天线数目；(1)中的1代表主径(或最大径)；θ表示欲发送的用户的主径(或最大径)到达角度；a为以e为底的对数指；e为常数。

2、如果波束赋形参数包括DOA，则末端节点根据DOA确定形成赋形波束的阵列方向矢量，根据阵列方向矢量，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

3、如果波束赋形参数包括波束赋形矢量，则末端节点根据阵列方向矢量，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

对于第二种，波束赋形参数包括下列信息中的部分或全部：

根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值确定的波束赋形矢量。

可选的，本发明实施例的赋形波束选取准则可以包括但不限于下列准则中的一种：

最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则。

1、如果波束赋形参数包括信号相干矩阵，则末端节点根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；根据所述信号相干矩阵的特征值确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；根据阵列方向矢量，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

2、如果波束赋形参数包括信号相干矩阵的特征值，则末端节点根据所述信号相干矩阵的特征值确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；根据阵列方向矢量，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

3、如果波束赋形参数包括波束赋形矢量；则末端节点根据阵列方向矢量，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

方案二、分布式。

末端节点之间确定波束赋性参数，并进行波束赋形，不通过末端节点确定波束赋性参数。

具体末端节点确定波束赋形参数的方式可以分为两种：第一种是根据进行传输的两个节点的位置，确定所述波束赋形参数；第二种是根据两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

以末端节点EP1和末端节点EP2之间点到点通信为例进行说明。

可选的，如果EP1、EP2可以确知双方的地理位置从而可以计算出所需的传输信号方向，可以采用第一种方式。

如果EP1、EP2不能准确掌握双方相对位置，则可以采用第二种方式。

下面分别进行介绍。

第一种：所述末端节点根据与其他节点的位置，确定所述波束赋形参数。

可选的，簇头节点根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定DOA；

所述簇头节点根据所述DOA确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

第二种：所述末端节点根据与同簇的其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

可选的，所述末端节点根据所述信道信息和设定的赋形波束选取准则，确定信号相干矩阵；

所述末端节点根据所述信号相干矩阵的特征值，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。

可选的，赋形波束选取准则包括但不限于下列准则中的一种：

最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则。

具体实现内容以特征向量法(EBB，Eigenvalue Based Beamforming)算法为例说明。

末端节点通过对空间相关矩阵进行特征值的分解来得到权矢量。实现方法就是找到权矢量W^(k)使得r最大。根据不同准则r有不同的计算方式。

其中R_xx为接收信号空间相干矩阵，具体由信道响应计算获取。

其中，r(W^(k))为根据特定准则，如最大功率准则得到的赋形后归一化参数；W^(k)为波束加权矢量；R_xx为接收信号空间相干矩阵，R_I为干扰矩阵，是根据信道状况表中相邻需要同时进行传输的末端节点信道状况拟合而成。

比如EP1测量EP2参考信号，获取信道响应，构造接收信号相干矩阵R_xx，或根据需要测量噪声、干扰等，构造需要的噪声、干扰相干矩阵。根据公式二、或公式三或与之对应其他准则得到的r公式，计算使得r最大的权矢量W^(k)。

如图4所示，本发明实施例第二种进行数据传输的方法包括：

步骤400、分布式系统的簇头节点确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；

步骤401、所述簇头节点根据波束赋形参数，通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据。

对于波束赋形参数本发明实施例提供了两种确定波束赋形参数得方案：集中式和分布式。下面分别进行介绍。

方案一、集中式。

对于第一种，用于确定波束赋形矢量的参数信息包括下列信息中的部分或全部：

进行传输的两个节点的节点位置信息；

根据进行传输的两个节点的节点位置信息确定的DOA；

根据所述DOA确定的波束赋形阵列方向矢量。

簇头节点根据其他簇头节点通知的位置信息，确定所述节点位置信息(这种情况适用于簇头节点与其他簇中的末端节点通信或者在不同簇中的两个末端节点之间的通信)。

在实施中，在节点位置变化时，可通过节点上报或控制节点测量或高层节点通知或簇头节点间交互的方式更新节点位置信息。

在实施中，簇头节点还可以根据位置信息，形成并维护节点位置信息表，确定节点的具体位置和相邻关系，可包含节点间距离参数。

可选的，所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知同簇中进行传输的末端节点。

若进行传输的两个节点中至少有一个为同簇的末端节点，则所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知同簇的进行传输的末端节点；

在实施中，簇头节点可以通知簇内节点与其相邻节点的位置信息，或通知簇内节点可能与其进行点到点通信的节点的位置信息；或

簇头节点根据节点间位置信息计算节点间传输的DOA并通知需要进行点到点传输的末端节点DOA(如果是两个末端节点之间进行通信，则DOA角度不同的末端节点是不同的，比如一个如果是0度，则另一个是180度)；或

簇头节点根据节点间位置信息计算节点间传输的DOA并计算波束赋形矢量，通知需要进行点到点传输的末端节点对其进行传输所需的天线阵列的权矢量。

如果是末端节点与簇头节点之间通信，簇头节点也可以通知末端节点传输数据所需的波束赋形矢量、簇头节点的位置信息等。

以理想波束赋形为例说明：EP1向EP2发送数据，确知两个末端节点的位置后，计算出EP1到EP2信号的主径(或最大径)到达角度，可以直接根据这个角度进行波束赋形，具体为取波束加权矢量为天线阵列方向矢量的共轭，即公式一。

对于第二种，用于确定波束赋形矢量的参数信息包括下列信息中的部分或全部：

根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值确定的波束赋形矢量。

在实施中，末端节点可以测量可能进行点到点通信的对端节点的信道信息(具体可通过对端节点参考符号的传输等进行测量)，并上报簇头节点；

相应的，簇头节点存储节点间信道信息并形成簇内节点间信道状况表。

如果点到点传输末端节点对采用时分双工(TDD，Time Division Duplex)方式使用相同的频率资源，构造簇内节点信道状况表时可利用信道互易性，如EP1上报其测量的EP2到EP1的传输信道信息可应用于EP1到EP2的信号传输。控制节点还可以根据末端节点上报的最新信道测量结果更新信道状况表。

基于上述内容，可选的，簇头节点根据下列方式中的一种确定信道信息：

最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则。

在实施中，簇头节点在末端节点之间或者与其他末端节点可能需要通信时，根据末端节点及邻近节点的数据传输需求，按照一定准则，如最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则计算赋形波束加权矢量，并通知末端节点对波束赋形向量参数信息。

具体的实现方式可以参见图3中所述末端节点根据与同簇的其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数的方式，在此不在赘述。

方案二、分布式。

由于分布式是各末端节点自身确定波束赋性参数，所以簇头节点就不需要确定波束赋性参数。

各末端节点自身确定波束赋性参数的具体方案可以参见图2中对于方案二的描述，在此不再赘述。

在实施中，本发明实施例进行传输的两个节点可以都是末端节点；也可以一个是簇头节点，一个是末端节点。

如果两个节点都是末端节点，两个末端节点可以在同一个簇中，也可以在不同簇中。

下面列举几个实例，对本发明的方案进行详细说明。

实施例一：簇头节点根据节点位置信息控制末端节点间传输的波束赋形。

步骤一、簇头节点获取末端节点的位置。采用以下方法的一种或多种：

1、簇内末端节点在确定簇归属关系后，或簇内位置发生变化时，上报位置信息；或

2、簇头节点(比如簇头节点)对末端节点的位置进行测量获取簇内节点位置信息或位置更新；或

3、高层节点(如控制分布式网络的蜂窝网节点，如基站)根据簇内节点配置或重配置，通知簇内节点位置信息。

4、簇头节点间交互：如果簇间末端节点需要进行点到点传输时，可以引入簇头节点间信息交互，以获取相邻簇中末端节点的位置信息。

步骤二、簇头节点形成并维护簇内节点位置信息表。簇内节点位置信息表中包括簇内节点的绝对或相对，节点间相邻关系，也可包含节点间距离参数。

步骤三、簇内节点对可能进行点到点通信的末端节点通知赋形波束相关信息。具体可以采用以下方法的一种：

1、通知末端节点与通信的另一方之间的绝对或相对位置信息，由末端节点根据相对位置信息，计算节点间传输的DOA，并计算形成赋形波束的阵列方向矢量，如采用公式一的理想波束赋形方法。

2、通知末端节点发送信号到达角度DOA，由末端节点计算发送信号的赋形波束的阵列方向矢量，如采用公式一的理想波束赋形方法。

3、簇头节点根据末端节点对相对位置，计算节点间传输的DOA，并计算形成赋形波束的阵列方向矢量，将阵列方向矢量或量化后的阵列方向矢量通知末端节点对。

实施例二：簇头节点根据信道状况控制末端节点间传输的波束赋形

步骤一、末端节点测量可能进行点到点通信的对端节点的信道信息(具体可通过对端节点参考符号的传输等进行测量)，并上报簇头节点。

步骤二、簇头节点存储节点间信道信息并形成簇内节点间信道状况表。

如果点到点传输末端节点对采用TDD方式使用相同的频率资源，构造簇内节点信道状况表时可利用信道互易性，如EP1上报其测量的EP2到EP1的传输信道信息可应用于EP1到EP2的信号传输。簇头节点还可以根据末端节点上报的最新信道测量结果更新信道状况表。

步骤三、簇头节点在末端节点之间可能需要通信时，根据末端节点及邻近节点的数据传输需求，按照一定准则，如最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则计算赋形波束加权矢量，并通知末端节点对波束赋形矢量参数信息。具体为通知末端节点对所需信号相干矩阵(根据赋形波束选取原则，还可能包括干扰或噪声相干矩阵)或其特征值；或通知波束加权矢量。

实施例三：簇头节点与控制末端节点间的波束赋形

簇头节点向末端节点发送信号。

一、基于位置

步骤一、簇头节点确定对应末端节点的位置信息；

步骤二、簇头节点根据末端节点位置信息，计算向末端节点发送信号的DOA，计算形成赋形波束的阵列方向矢量，如采用公式一的理想波束赋形方法。簇头节点按照该阵列方向矢量向末端节点发送信号。

二、基于信道状况

步骤一、簇头节点测量对应末端节点的信道信息(如测量末端节点导频信号获取信道响应)，本实施例中簇头节点到末端节点的传输采用TDD方式，收发信道具有信道互易性；

步骤二、簇头节点根据信道状况测量，按照一定准则，如最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则计算赋形波束加权矢量。簇头节点按照该阵列方向矢量向末端节点发送信号。

末端节点向簇头节点发送信号：

一、基于位置

步骤一、簇头节点确定对应末端节点的位置信息；

步骤二、簇头节点通知对应末端节点两者的绝对或相对位置信息；或末端节点发送信号期望方向DOA；或簇头节点计算出赋形波束的阵列方向矢量后发送给末端节点；

步骤三、如果簇头节点通知的位置信息或DOA，末端节点计算赋形波束的阵列方向矢量，并按照该阵列方向矢量进行信号传输；如果簇头节点通知的是阵列方向矢量，末端节点直接按照该阵列方向矢量进行信号传输。

二、基于信道状况

方式一：

步骤一、簇头节点测量对应末端节点的信道信息(如测量末端节点导频信号获取信道响应)；

步骤二、簇头节点根据信道状况测量，按照一定准则，如最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则计算末端节点到簇头节点的赋形波束加权矢量。

步骤三、簇头节点将计算得到的赋形波束相关参数通知末端节点。

步骤四、末端节点根据簇头节点的通知信息确定末端节点到簇头节点传输的阵列方向矢量，并按该阵列方向矢量进行信号传输。

方式二：

步骤一、末端节点测量对应控制信道的信道信息(如测量簇头节点的导频信号获取信道响应)，本实施例中簇头节点和端节点之间的传输采用TDD方式，收发信道具有信道互易性；

步骤二、末端节点根据信道状况测量，按照一定准则，如最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则计算赋形波束加权矢量。末端节点按照该阵列方向矢量向簇头节点发送信号。

实施例四：末端节点间根据相对位置进行波束赋形(末端节点EP1和EP2)

以EP1到EP2传输的波束赋形为例。

步骤一、EP1与EP2的相对或绝对位置信息；

步骤二、EP1根据位置信息，计算向EP2发送信号的DOA，计算形成赋形波束的阵列方向矢量，如采用公式一的理想波束赋形方法。EP1按照该阵列方向矢量向EP2发送信号。

实施例五：末端节点间根据信道状况进行波束赋形

步骤一、EP1测量EP2的信道信息(如测量EP2导频信号获取信道响应)，本实施例中EP1和EP2之间的传输采用TDD方式，收发信道具有信道互易性；

步骤二、EP1根据信道状况测量，按照一定准则，如最大功率准则、最大信噪比准则、最大信干扰比准则计算赋形波束加权矢量。EP1按照该阵列方向矢量向EP2发送信号。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种末端节点，由于该设备为本发明实施例图2进行数据传输的方法对应的设备，因此该设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图5所示，本发明实施例第一种末端节点，所述末端节点位于分布式系统中，包括：

第一确定模块500，用于确定需要与其他节点之间传输数据；

第一传输模块501，用于根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。

可选的，所述第一传输模块501还用于：

接收来自所述分布式系统的簇头节点的波束赋形参数。

可选的，所述第一传输模块501还用于：

可选的，所述第一传输模块501具体用于：

根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定DOA；

可选的，所述第一传输模块501具体用于：

根据所述信号相干矩阵，确定所述信号相干矩阵的特征值；

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种簇头节点，由于该设备为本发明实施例图3进行数据传输的方法对应的设备，因此该设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图6所示，本发明实施例第一种簇头节点，该簇头节点位于分布式系统中，包括：

第二确定模块600，用于确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；

第二传输模块601，用于根据波束赋形参数，通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据。

可选的，所述第二传输模块601还用于：

根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

可选的，所述第二传输模块601具体用于：

进行传输的两个节点的节点位置信息；

根据进行传输的两个节点的节点位置信息确定的DOA；

根据所述DOA确定的波束赋形阵列方向矢量。

可选的，所述第二传输模块601具体用于，根据下列方式中的一种确定节点位置信息：

可选的，所述第二传输模块601具体用于：

根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值确定的波束赋形矢量。

可选的，所述第二传输模块601具体用于，根据下列方式中的一种确定信道信息：

可选的，所述第二传输模块601还用于：

可选的，所述第二传输模块601具体用于：

如图7所示，本发明实施例第二种末端节点，所述末端节点位于分布式系统中，包括：

处理器701，用于读取存储器704中的程序，执行下列过程：

确定需要与其他节点之间传输数据；根据波束赋形参数，利用收发机702通过定向波束与其他节点之间传输数据。

收发机702，用于在处理器701的控制下接收和发送数据。

可选的，所述处理器701还用于：

接收来自所述分布式系统的簇头节点的波束赋形参数。

可选的，所述处理器701还用于：根据与其他节点的位置或与其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。

可选的，所述处理器701具体用于：

根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定DOA；

可选的，所述处理器701具体用于：

根据所述信号相干矩阵，确定所述信号相干矩阵的特征值；

在图7中，总线架构(用总线700来代表)，总线700可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线700将包括由处理器701代表的一个或多个处理器和存储器704代表的存储器的各种电路链接在一起。总线700还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口703在总线700和收发机702之间提供接口。收发机702可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器701处理的数据通过天线705在无线介质上进行传输，进一步，天线705还接收数据并将数据传送给处理器701。

处理器701负责管理总线700和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器704可以被用于存储处理器701在执行操作时所使用的数据。

可选的，处理器701可以是CPU(中央处埋器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)。

如图8所示，本发明实施例第二种簇头节点，所述簇头节点位于分布式系统中，包括：

处理器801，用于读取存储器804中的程序，执行下列过程：

确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；根据波束赋形参数，利用收发机802通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据。

收发机802，用于在处理器801的控制下接收和发送数据。

可选的，所述处理器801还用于：

可选的，所述处理器801具体用于：

进行传输的两个节点的节点位置信息；

根据进行传输的两个节点的节点位置信息确定的DOA；

根据所述DOA确定的波束赋形阵列方向矢量。

可选的，所述处理器801具体用于，根据下列方式中的一种确定节点位置信息：

可选的，所述处理器801具体用于：

根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值确定的波束赋形矢量。

可选的，所述处理器801具体用于，根据下列方式中的一种确定信道信息：

可选的，所述处理器801还用于：根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数之后，将确定的所述波束赋形参数通知同簇中进行传输的末端节点。

可选的，所述处理器801具体用于：

在图8中，总线架构(用总线800来代表)，总线800可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线800将包括由处理器801代表的一个或多个处理器和存储器804代表的存储器的各种电路链接在一起。总线800还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口803在总线800和收发机802之间提供接口。收发机802可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器801处理的数据通过天线805在无线介质上进行传输，进一步，天线805还接收数据并将数据传送给处理器801。

处理器801负责管理总线800和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器804可以被用于存储处理器801在执行操作时所使用的数据。

可选的，处理器801可以是CPU、ASIC、FPGA或CPLD。

从上述内容可以看出：本发明实施例分布式系统的末端节点确定需要与其他节点之间传输数据；根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。由于通过定向波束传输数据，从而降低节点间传输干扰和容量受限的情况；进一步提高分布式网络下节点间传输的可靠性。

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

一种进行数据传输的方法，其特征在于，该方法包括：

分布式系统的末端节点确定需要与其他节点之间传输数据；

所述末端节点根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述末端节点根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据之前，还包括：

所述末端节点接收来自所述分布式系统的簇头节点的波束赋形参数。
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述末端节点根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据之前，还包括：

所述末端节点根据与其他节点的位置或与其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述末端节点根据进行传输的两个节点的位置，确定波束赋形参数，包括：

所述末端节点根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定波达角DOA；根据所述DOA确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述末端节点根据与其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数，包括：

所述末端节点根据所述信道信息和设定的赋形波束选取准则，确定信号相干矩阵；

所述末端节点根据所述信号相干矩阵，确定所述信号相干矩阵的特征值；

所述末端节点根据所述信号相干矩阵的特征值，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。
一种进行数据传输的方法，其特征在于，该方法包括：

分布式系统的簇头节点确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；

所述簇头节点根据波束赋形参数，通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据。
如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述簇头节点根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。
如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述簇头节点根据进行传输的两个节点的位置，确定波束赋形参数，包括：

所述簇头节点根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；

所述簇头节点将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。
如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述用于确定波束赋形矢量的参数信息包括下列信息中的部分或全部：

进行传输的两个节点的节点位置信息；

根据进行传输的两个节点的节点位置信息确定的DOA；

根据所述DOA确定的波束赋形阵列方向矢量。
如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述簇头节点根据下列方式中的一种确定节点位置信息：

所述簇头节点通过所述末端节点上报的位置信息，确定所述节点位置信息；或

所述簇头节点通过对末端节点的位置进行测量，确定所述节点位置信息；或

所述簇头节点根据高层节点通知的位置信息，确定所述节点位置信息；或

所述簇头节点根据其他簇头节点通知的位置信息，确定所述节点位置信息。
如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述簇头节点根据进行传输的两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数，包括：

所述簇头节点根据进行传输的两个节点的信道状况的信道响应信息，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；

所述簇头节点将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。
如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述用于确定波束赋形矢量的参数信息包括下列信息中的部分或全部：

根据所述信道信息和设定的赋形波束选取准则确定的信号相干矩阵；

根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值确定的波束赋形矢量。
如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述簇头节点根据下列方式中的一种确定信道信息：

所述簇头节点通过所述末端节点上报的信道测量结果，确定所述节点位置信息；或

若进行传输的两个节点采用时分方式使用相同的频率资源，则所述簇头节点根据信道互异性，确定所述节点位置信息。
如权利要求7～13任一所述的方法，其特征在于，所述簇头节点根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数之后，还包括：

所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知同簇中进行传输的末端节点。
如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知进行传输的末端节点，包括：

若进行传输的两个节点中至少有一个为同簇的末端节点，则所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知同簇的进行传输的末端节点；或

若进行传输的两个节点中一个节点为同簇的末端节点，另一个节点为所述簇头节点，且所述末端节点需要发送数据，则所述簇头节点将确定的所述波束赋形参数通知所述末端节点。
一种进行数据传输的末端节点，其特征在于，所述末端节点位于分布式系统中，包括：

第一确定模块，用于确定需要与其他节点之间传输数据；

第一传输模块，用于根据波束赋形参数，通过定向波束与其他节点之间传输数据。
如权利要求16所述的末端节点，其特征在于，所述第一传输模块还用于：

接收来自所述分布式系统的簇头节点的波束赋形参数。
如权利要求16所述的末端节点，其特征在于，所述第一传输模块还用于：

根据与其他节点的位置或与其他节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。
如权利要求18所述的末端节点，其特征在于，所述第一传输模块具体用于：

根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定DOA；

根据所述DOA确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。
如权利要求18所述的末端节点，其特征在于，所述第一传输模块具体用于：

根据所述信道信息和设定的赋形波束选取准则，确定信号相干矩阵；

根据所述信号相干矩阵，确定所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息，并将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。
一种进行数据传输的簇头节点，其特征在于，所述簇头节点位于分布式系统中，包括：

第二确定模块，用于确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；

第二传输模块，用于根据波束赋形参数，通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据。
如权利要求21所述的簇头节点，其特征在于，所述第二传输模块还用于：

根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数。
如权利要求22所述的簇头节点，其特征在于，所述第二传输模块具体用于：

根据进行传输的两个节点的节点位置信息，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。
如权利要求23所述的簇头节点，其特征在于，所述用于确定波束赋形矢量的参数信息包括下列信息中的部分或全部：

进行传输的两个节点的节点位置信息；

根据进行传输的两个节点的节点位置信息确定的DOA；

根据所述DOA确定的波束赋形阵列方向矢量。
如权利要求23所述的簇头节点，其特征在于，所述第二传输模块具体用于，根据下列方式中的一种确定节点位置信息：

通过所述末端节点上报的位置信息，确定所述节点位置信息；或

通过对末端节点的位置进行测量，确定所述节点位置信息；或

所述簇头节点根据高层节点通知的位置信息，确定所述节点位置信息；或

根据其他簇头节点通知的位置信息，确定所述节点位置信息。
如权利要求22所述的簇头节点，其特征在于，所述第二传输模块具体用于：

根据进行传输的两个节点的信道状况的信道响应信息，确定用于确定波束赋形矢量的参数信息；

将所述用于确定波束赋形矢量的参数信息作为波束赋形参数。
如权利要求26所述的簇头节点，其特征在于，所述用于确定波束赋形矢量的参数信息包括下列信息中的部分或全部：

根据所述信道信息和设定的赋形波束选取准则确定的信号相干矩阵；

根据所述信号相干矩阵确定的所述信号相干矩阵的特征值；

根据所述信号相干矩阵的特征值确定的波束赋形矢量。
如权利要求27所述的簇头节点，其特征在于，所述第二传输模块具体用于，根据下列方式中的一种确定信道信息：

通过所述末端节点上报的信道测量结果，确定所述节点位置信息；或

若进行传输的两个节点采用时分方式使用相同的频率资源，则根据信道互异性，确定所述节点位置信息。
如权利要求22～28任一所述的簇头节点，其特征在于，所述第二传输模块还用于：

根据进行传输的两个节点的位置或两个节点之间的信道状况，确定所述波束赋形参数之后，将确定的所述波束赋形参数通知同簇中进行传输的末端节点。
如权利要求29所述的簇头节点，其特征在于，所述第二传输模块具体用于：

若进行传输的两个节点中至少有一个为同簇的末端节点，则将确定的所述波束赋形参数通知同簇的进行传输的末端节点；或

若进行传输的两个节点中一个节点为同簇的末端节点，另一个节点为所述簇头节点，且所述末端节点需要发送数据，则将确定的所述波束赋形参数通知所述末端节点。
一种末端节点，其特征在于，所述末端节点位于分布式系统中，包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

确定需要与其他节点之间传输数据；根据波束赋形参数，利用收发机通过定向波束与其他节点之间传输数据；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。
一种簇头节点，其特征在于，所述簇头节点位于分布式系统中，包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

确定需要与同簇的末端节点之间传输数据；根据波束赋形参数，利用收发机通过定向波束与同簇的末端节点之间传输数据；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。