專利名稱：多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及LTE演進(LTE-Advanced，LTE-A)系統(tǒng)，特別地，涉及一種多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)。
背景技術：
中繼(Relay)作為包括LTE-A在內的下一代通信候選技術，能擴大基站覆蓋范圍，提高局部容量，近年來已引起各方關注和研究。協(xié)作分集的思想開始使relay從單純的放大轉發(fā)向更高級的方向發(fā)展，3GPP組織在其R9的36-814文檔中對relay的分類等做了說明，并給出了其系統(tǒng)級仿真參數(shù)。雖然3GPP將relay作為下一代通信候選標準，但是其尚未將兩跳以上relay引入標準，目前大多數(shù)研究依然在兩跳范圍內。圖1是現(xiàn)有relay模型示意圖。如圖1所示，目前LTE中relay的應用模型一般是三點式模型，即在增強型基站(enhanced NodeB, eNB)和用戶設備(User Equipment, UE)之間選一個 relay 或幾個平行relay作為轉發(fā)點。在圖1中，eNB與UE之間的鏈路hi稱為直傳鏈路，eNB與relay之間的鏈路h2稱為回傳鏈路，relay與UE之間的鏈路h3稱為接入鏈路。2005年末，IEEE組織制定的IEEE802. 16e結合多跳自組網提出了多跳relay的雛形，經過多方討論和修改，2009年修訂的IEEE802. 16 j對兩跳及兩跳以上relay的物理層至媒體接入控制層(Medium Access Control, MAC)的標準和基本流程進行了描述。目前，多跳re lay的研究方向主要包括信道容量、組網方式和多跳relay選擇等。而在多跳relay選擇中，最常用的依據主要包括基于距離、基于路損、基于信干噪比或信噪t匕、基于信道容量或者其中幾者均考慮。發(fā)明人經認真研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的多跳relay選擇存在以下技術問題(I)基于ad-hoc網絡的思維模式，以能量為考慮標準，往往因為某些節(jié)點“能源”耗盡而改選次優(yōu)路徑，導致性能下降。實際上，絕大部分relay都接有電源，“能源”不必成為其路徑選擇的最重要指標。(2)基于兩跳模式，將多跳模型化簡為兩跳模型，然后根據其選擇的relay選擇算法直接進行選擇，但是這種算法只進行了局部最優(yōu)化，沒有考慮整條路徑是否最優(yōu)，接下來通過實例進行說明。圖2是現(xiàn)有技術中局部最優(yōu)算法的模型示意圖。如圖2所示，從源端⑶到目的端⑶共有2個relay，假設每個relay都是解碼轉發(fā)，連線之間的數(shù)字表示該跳的信道容量。如果只關心下一跳的路徑最優(yōu)，則源端S選擇Rl, Rl在下一跳的信道容量為1，而多跳路徑的路徑信道容量取決于最差一跳的信道容量，所以整條路徑的信道容量最高為I。而另一條路徑S-R2-D，每跳的信道容量都為2，其整條路徑的信道容量為2，要優(yōu)于路徑S-R1-D。由此可見，目前在多跳relay中進行路徑選擇時只考慮了下一跳是否為最優(yōu)路徑，未從整體路徑的性能出發(fā)進行考慮。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的一個技術問題是提供一種多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)，能夠優(yōu)化自源節(jié)點到宿節(jié)點的整條路徑，提高整條路徑的性能。根據本發(fā)明的一方面，提出了一種多跳中繼路徑選擇方法，包括宿節(jié)點接收路徑搜索消息，根據路徑搜索消息檢測自源節(jié)點、中繼節(jié)點至宿節(jié)點所經過的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率；根據檢測到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除傳輸路徑集合和備選路徑集合外被宿節(jié)點檢測到的路徑被確定為剩余路徑集合，其中M > 0，所設置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和路徑最高誤碼率；利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點傳輸備選路徑集合的信息，其中，備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點序列、宿節(jié)點計算的每條備選路徑的信道容量和路徑誤碼率；源節(jié)點根據檢測到的傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及最高誤碼率判斷是否存在可用路徑；在存在可用路徑的情況下，利用可用路徑向宿節(jié)點發(fā)送路徑選擇確認消息并在源節(jié)點與宿節(jié)點之間傳輸數(shù)據；在不存在可用路徑并且未收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的備選路徑集合中的每條備選路徑向宿節(jié)點發(fā)送路徑重選消息；宿節(jié)點在接收到路徑重選消息后，將備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從剩余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構成備選路徑集合，并 利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點傳輸用戶數(shù)據和備選路徑集合的信息，源節(jié)點繼續(xù)檢測可用路徑，直至源節(jié)點檢測到可用路徑或剩余路徑集合為空集，在剩余路徑集合為空集時向源節(jié)點返回剩余路徑集合為空集的消息；在不存在可用路徑并且收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，源節(jié)點廣播路徑搜索消肩、O根據本發(fā)明的另一方面，還提出了一種多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，包括源節(jié)點、宿節(jié)點以及多個中繼節(jié)點，其中，宿節(jié)點，用于接收路徑搜索消息，根據路徑搜索消息檢測自源節(jié)點、中繼節(jié)點至宿節(jié)點所經過的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率，根據檢測到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除傳輸路徑集合和備選路徑集合外被宿節(jié)點檢測到的路徑被確定為剩余路徑集合，其中M > 0，所設置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和路徑最高誤碼率，利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點傳輸備選路徑集合的信息，其中，備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點序列、宿節(jié)點計算的每條備選路徑的信道容量和誤碼率，在接收到路徑重選消息后，將備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從剩余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構成備選路徑集合，并利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點傳輸用戶數(shù)據和備選路徑集合的信息，在剩余路徑集合為空集時向源節(jié)點返回剩余路徑集合為空集的消息；源節(jié)點，用于根據檢測到的傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及最高誤碼率判斷是否存在可用路徑，在存在可用路徑的情況下，利用可用路徑向宿節(jié)點發(fā)送路徑選擇確認消息并在源節(jié)點與宿節(jié)點之間傳輸數(shù)據，在不存在可用路徑并且未收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的備選路徑集合中的每條備選路徑向宿節(jié)點發(fā)送路徑重選消息，在不存在可用路徑并且收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下廣播路徑搜索消息；每個中繼節(jié)點，設置于源節(jié)點和宿節(jié)點之間，用于轉發(fā)在源節(jié)點與宿節(jié)點之間傳輸?shù)臄?shù)據和消息。本發(fā)明提供的多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)，綜合考慮單跳信道容量和誤碼率，從而使得最終所選擇的整條路徑的性能最優(yōu)。此外，本發(fā)明還同時考慮雙向的性能，從而使得所選擇的路徑在雙方向上的性能都能同時達到最優(yōu)。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分。在附圖中圖1是現(xiàn)有relay模型示意圖。圖2是現(xiàn)有技術中局部最優(yōu)算法的模型示意圖。圖3是多跳relay模型示意圖。圖4是兩跳relay的幀結構示意圖。圖5是多跳relay的巾貞結構不意圖。如圖5所不，以二跳為例進彳丁說明。圖6是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇方法的一個實施例的流程示意圖。圖7是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇失敗的一個消息流程示意圖。圖8是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇成功的一個消息流程示意圖。圖9是本發(fā)明的一個多`跳中繼路徑示意圖。圖10是本發(fā)明另一多跳中繼路徑示意圖。圖11是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇的一個消息流程示意圖。圖12是本發(fā)明的又一多跳中繼路徑示意圖。圖13是MMO系統(tǒng)中下行資源柵格示意圖。圖14是N條路徑中繼示意圖。圖15是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)的一個實施例的結構示意圖。圖16本發(fā)明多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)的再一實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例性實施例。本發(fā)明的示例性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的不當限定。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應用或使用的任何限制。首先介紹本發(fā)明所涉及的多跳relay模型。圖3是多跳relay模型示意圖。如圖3所示，虛線箭頭表示這不是一個直接的路徑，而是一個經過多個relay而形成的路徑?？v向虛線框中表示從源節(jié)點(S)到宿節(jié)點(D)的所有relay路徑集合，橫向虛線框Ii1代表從S到D的第一條路徑，R1, i為第I條路徑上的第i個relay，Rn, j為第N條路徑上的第j個relay。各條路徑可以有相同的節(jié)點，也就是說Rui與Rn,j可以是同一個relay,只是在不同路徑集合中的標識不一樣。假設從S到D的第一條路徑共經過I個節(jié)點，則該路徑也可以用relay序列表不為(Ria···, R1,」，"-,H
在多跳relay中，如果只進行放大轉發(fā)，噪聲將隨之放大，相當一部分功率僅用于傳送噪聲，造成功率浪費，也使誤碼率增大。本發(fā)明中各relay均采用解碼轉發(fā)方式，有利于降低誤碼率，同時，本發(fā)明的Relay是層3relay，其對用戶非透明，有獨立小區(qū)ID，可以進行隨機接入與資源請求分配等。其次介紹relay的幀結構。802. 16j對多跳relay的幀結構進行了較為詳細地說明，本發(fā)明結合LTE-A將多跳relay幀結構轉化為以下模型。該模型未考慮直傳鏈路，即，用戶和基站之間的通信需要借助relay來實現(xiàn)。以時分雙工模式為例，一幀中共有10個子幀，其中第I子幀和第6子幀為導頻子幀，其余子幀為數(shù)據傳輸子幀。在不考慮第I子幀和第6子幀的情況下可以將剩余8個子幀分成四個工作區(qū)間，如圖4和圖5所示，T為發(fā)送區(qū)間，R為接收區(qū)間，Idle為空閑區(qū)間，有些接收區(qū)間為可調發(fā)送區(qū)間，即，當relay接收到要轉發(fā)給其他relay的信息后，將部分接收區(qū)間調整為發(fā)送區(qū)間，如果relay沒有接收到需要轉發(fā)給其他relay的信息，則此部分依然為接收區(qū)間。同理，有些發(fā)送區(qū)間為可調接收區(qū)間。實際上，所調整的這部分區(qū)間為一種保護間隔，保護間隔的大小可以根據數(shù)據傳輸速率和relay的覆蓋范圍決定。圖4是兩跳relay的幀結構示意圖。如圖4所示，Relay在第一工作區(qū)間接收eNB發(fā)送的信息，在第二工作區(qū)間將接收到的信息轉發(fā)給UE，第三工作區(qū)間接收UE發(fā)送的信息，第四工作區(qū)間將接收到的來自UE的信息轉發(fā)給eNB。在大于兩跳的情況下，relay接收到轉發(fā)給其他relay的信息時，幀結構相對于圖4將有所調整。

圖5是多跳relay的巾貞結構不意圖。如圖5所不，以二跳為例進彳丁說明。在第一工作區(qū)間，eNB向relay I發(fā)送數(shù)據，未接收到要轉發(fā)給其他relay數(shù)據的relay (例如，relay2)在這一工作區(qū)間為接收區(qū)間。但是當其接收到要轉發(fā)給其他relay的數(shù)據時，可將靠近發(fā)送區(qū)間的部分調整為發(fā)送狀態(tài)以便在下一個relay的接收區(qū)間能向其發(fā)送數(shù)據，降低時延。圖5中的relayl在接收到eNB發(fā)送的數(shù)據后，將其靠近發(fā)送區(qū)間的部分時間調整為發(fā)送狀態(tài)，并將接收到的要發(fā)送給其他relay的數(shù)據發(fā)送出去，例如，relayl將數(shù)據發(fā)送給relay2。在第二工作區(qū)間，eNB為空閑狀態(tài)，relayl和relay2都為發(fā)送狀態(tài)，但relay2因在第一個工作區(qū)間的后端部分接收到relayl的轉發(fā)數(shù)據，因此將第二工作區(qū)間的前端部分調整為接收狀態(tài)，即，增加一個保護間隔以保證對relayl所發(fā)送數(shù)據的完整接收。在第三工作區(qū)間，用戶進入發(fā)送狀態(tài)，relayl和relay2都進入接收狀態(tài)，與第一工作區(qū)間的工作方式相同，當relay2接收到待轉發(fā)給relayl的數(shù)據時，第三工作區(qū)間的后端部分調整為發(fā)送狀態(tài)。在第四工作區(qū)間，relayl、relay2進入發(fā)送狀態(tài)，eNB為接收狀態(tài)，relayl的發(fā)送前端調整為接收狀態(tài)，以保證接收數(shù)據的完整性。如果發(fā)送端和接收端速率匹配，不考慮數(shù)據傳輸速率，可以只需考慮relay的覆蓋范圍對保護間隔的影響。電磁波在空氣中的傳播速度近似為3X108m/s，一個子幀為Ims, 一個子巾貞在時域上通常包含14個正交頻分復用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM)符號，當relay的覆蓋范圍超過15km時,如果不加保護間隔會影響至少I個OFDM符號，此時接收端的保護間隔就顯得尤為重要，保護間隔應為I個OFDM符號長度。當relay的覆蓋范圍小于Ikm時，以Ikm為例，傳播時延為1/3X 10_5s，如果不加保護間隔則會與其他子幀的循環(huán)前綴碰撞，保護間隔約為1/10個OFDM符號。接下來基于上述多跳relay模型和幀結構描述說明本發(fā)明的實施例。圖6是本發(fā)明多跳中繼路徑選擇方法的一個實施例的流程示意圖。如圖6所示，該實施例可以包括以下步驟S602，宿節(jié)點接收路徑搜索消息，根據路徑搜索消息檢測自源節(jié)點、中繼節(jié)點至宿節(jié)點所經過的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率；S604，根據檢測到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測到的各條路徑中確定傳輸路徑集合(也可以理解為最優(yōu)路徑集合)和備選路徑集合(也可以理解為次優(yōu)路徑集合)，除傳輸路徑集合和備選路徑集合外被宿節(jié)點檢測到的路徑可以被確定為剩余路徑集合，其中M > 0，設置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和整條路徑的最高誤碼率； S606，利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點傳輸備選路徑集合的信息，其中，備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點序列(例如，S-R1-R3-D)、宿節(jié)點計算的每條備選路徑的信道容量和誤碼率；S608，源節(jié)點根據檢測到的傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及最高誤碼率判斷是否存在可用路徑；S610，在存在可用路徑的情況下，利用可用路徑向宿節(jié)點發(fā)送路徑選擇確認消息并在源節(jié)點與宿節(jié)點之間傳輸數(shù)據；S612，在不存在可用路徑并且未收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的備選路徑集合中的每條備選路徑向宿節(jié)點發(fā)送路徑重選消息，其中，剩余路徑結合為空集的消息是在宿節(jié)點檢測到剩余路徑集合為空集的情況下向源節(jié)點發(fā)送的，宿節(jié)點在接收到路徑重選消息后，將備選路徑集合更新為傳輸路徑集合(即，將備選路徑結合作為新的傳輸路徑集合)，從剩余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑(如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率最小的M條路徑)構成備選路徑集合(即，從剩余路徑集合中選取路徑構成新的備選路徑集合)，并利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點傳輸用戶數(shù)據和備選路徑集合的信息，源節(jié)點繼續(xù)檢測是否存在可用路徑，直至源節(jié)點檢測到可用路徑或剩余路徑集合為空集，在剩余路徑集合為空集時宿節(jié)點向源節(jié)點返回剩余路徑集合為空集的消息；S614，在不存在可用路徑并且收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，源節(jié)點廣播路徑搜索消息。該實施例綜合考慮單跳信道容量和誤碼率，從而使得最終所選擇的整條路徑的性能最優(yōu)。此外，本發(fā)明還同時考慮雙向的性能，從而使得所選擇的路徑在雙方向上的性能都能同時達到最優(yōu)。在一個實例中，可以通過下述步驟獲得步驟S602和S608中的每條路徑的信道容
量和誤碼率首先將當前節(jié)點估計出的單跳信道容量和單跳誤碼率與設置的最低信道容量和單跳最高誤碼率進行比較，如果估計出的單跳信道容量大于設置的最低信道容量并且估計出的單跳誤碼率低于單跳最高誤碼率，則繼續(xù)判斷當前節(jié)點是否為第一跳節(jié)點，否則，丟棄到達當前節(jié)點的消息或數(shù)據(即，不滿足系統(tǒng)設定的要求)，如果是第一跳節(jié)點，則將該跳節(jié)點估計出的單跳信道容量和單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點，如果不是，則每一跳節(jié)點將本跳節(jié)點估計出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點所發(fā)送的單跳信道容量進行比較，并將兩者中較小的單跳信道容量、本跳節(jié)點的單跳誤碼率和上一跳節(jié)點發(fā)送的單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點，其中，當前節(jié)點為中繼節(jié)點；如果當前節(jié)點為整條路徑的最后一個節(jié)點(即，源節(jié)點或宿節(jié)點)，則將估計出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點發(fā)送的單跳信道容量進行比較，根據兩者中較小的單跳信道容量計算出路徑信道容量，并根據每一跳的單跳誤碼率計算出路徑誤碼率。例如，假設宿節(jié)點檢測到來自源節(jié)點的N條路徑，第η條路徑經過I個中繼節(jié)點，則整個第η條路徑的信道容量Cn和誤碼率Psn分別為
權利要求
1.一種多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，包括 宿節(jié)點接收路徑捜索消息，根據所述路徑搜索消息檢測自源節(jié)點、中繼節(jié)點至所述宿節(jié)點所經過的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率； 根據檢測到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除所述傳輸路徑集合和所述備選路徑集合外被所述宿節(jié)點檢測到的路徑被確定為剰余路徑集合，其中M > O，所設置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和路徑最高誤碼率； 利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點傳輸所述備選路徑集合的信息，其中，所述備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點序列、所述宿節(jié)點計算的每條備選路徑的信道容量和誤碼率； 所述源節(jié)點根據檢測到的所述傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所述最高誤碼率判斷是否存在可用路徑； 在存在所述可用路徑的情況下，利用所述可用路徑向所述宿節(jié)點發(fā)送路徑選擇確認消息并在所述源節(jié)點與所述宿節(jié)點之間傳輸數(shù)據； 在不存在所述可用路徑并且未收到剰余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的所述備選路徑集合中的每條備選路徑向所述宿節(jié)點發(fā)送路徑重選消息，所述宿節(jié)點在接收到所述路徑重選消息后，將所述備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從所述剰余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構成備選路徑集合，并利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點傳輸用戶數(shù)據和所述備選路徑集合的信息，所述源節(jié)點繼續(xù)檢測所述可用路徑，直至所述源節(jié)點檢測到所述可用路徑或所述剩余路徑集合為空集，在所述剩余路徑集合為空集時向所述源節(jié)點返回所述剩余路徑集合為空集的消息； 在不存在所述可用路徑并且收到所述剩余路徑集合為空集的消息的情況下，所述源節(jié)點廣播所述路徑捜索消息。
2.根據權利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，通過下述步驟獲得所述每條路徑的信道容量和誤碼率 將當前節(jié)點估計出的單跳信道容量和單跳誤碼率與設置的最低信道容量和所述單跳最高誤碼率進行比較； 如果估計出的單跳信道容量大于所述最低信道容量并且估計出的單跳誤碼率低于所述單跳最高誤碼率，則判斷當前節(jié)點是否為第一跳節(jié)點，否則，丟棄到達當前節(jié)點的消息或數(shù)據； 如果是，則將該跳節(jié)點估計出的單跳信道容量和單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點； 如果不是，則每ー跳節(jié)點將本跳節(jié)點估計出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點發(fā)送的單跳信道容量進行比較，并將較小的單跳信道容量、本跳節(jié)點的單跳誤碼率和上一跳節(jié)點發(fā)送的單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點； 如果當前節(jié)點為整條路徑的最后ー個節(jié)點，則將估計出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點發(fā)送的單跳信道容量進行比較，根據較小的單跳信道容量計算出路徑信道容量，井根據每一跳的單跳誤碼率計算出路徑誤碼率。
3.根據權利要求2所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述根據檢測到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合的步驟包括 將檢測到的每條路徑的誤碼率與所述路徑最高誤碼率進行比較； 從檢測到的滿足所述路徑最高誤碼率要求的路徑中選取M條信道容量最大的路徑構成所述傳輸路徑集合，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率較低的路徑構成所述傳輸路徑集合； 從檢測到的滿足所述路徑最高誤碼率要求的路徑中選取M條未用于傳輸數(shù)據的信道容量最大的路徑構成所述備選路徑集合，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率較低的路徑構成所述備選路徑集合。
4.根據權利要求2所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述源節(jié)點根據檢測到的所述傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所述最高誤碼率判斷是否存在可用路徑的步驟包括 所述源節(jié)點將檢測到的每條路徑的誤碼率與所述路徑最高誤碼率進行比較； 如果低于所述路徑最高誤碼率，則選取信道容量最大的路徑作為所述可用路徑，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率最小的路徑作為所述可用路徑。
5.根據權利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述方法還包括 所述中繼節(jié)點在接收到所述路徑捜索消息后，判斷當前跳數(shù)是否大于所設置的最大跳數(shù)； 如果大于所設置的最大跳數(shù)，則丟棄所述路徑捜索消息，否則進行路徑的選擇。
6.根據權利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述中繼節(jié)點采用解碼轉發(fā)方式向下ー跳節(jié)點轉發(fā)數(shù)據。
7.根據權利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述宿節(jié)點為基站或用戶設備，相應地所述源節(jié)點為所述用戶設備或所述基站。
8.根據權利要求1所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述宿節(jié)點為基站或接入中繼節(jié)點，相應地所述源節(jié)點為所述接入中繼節(jié)點或所述基站，用戶設備與所述接入中繼節(jié)點直接交互，所述方法還包括 在對所述宿節(jié)點與所述源節(jié)點之間的路徑進行選擇之前，所述用戶設備選擇接入中繼節(jié)點。
9.根據權利要求8所述的多跳中繼路徑選擇方法，其特征在于，所述用戶設備選擇接入中繼節(jié)點的步驟包括 所述用戶設備接收與其直接交互的各中繼節(jié)點發(fā)送的下行消息，根據所述下行消息估計出自各中繼節(jié)點至所述用戶設備的下行單跳信道容量和下行單跳誤碼率； 將各中繼節(jié)點至所述用戶設備的下行單跳誤碼率和下行單跳信道容量分別與所述單跳最高誤碼率和設置的最低信道容量進行比較，向滿足誤碼率和信道容量要求的路徑所對應的各中繼節(jié)點發(fā)送上行消息； 接收到所述上行消息的中繼節(jié)點根據所述上行消息估計出所述用戶設備至該中繼節(jié)點的上行單跳信道容量和上行單跳誤碼率，并將估計出的上行單跳誤碼率和上行單跳信道容量分別與所述單跳最高誤碼率和最低信道容量進行比較，滿足誤碼率和信道容量要求的各中繼節(jié)點向所述用戶設備發(fā)送對應路徑的上行單跳信道容量和上行單跳誤碼率； 所述用戶設備將上行單跳信道容量與下行單跳信道容量之和最大的路徑所對應的中繼節(jié)點作為所述接入中繼節(jié)點，如果單跳信道容量和相同，則將上行單跳誤碼率和下行單跳誤碼率之和最小的路徑所對應的中繼節(jié)點作為所述接入中繼節(jié)點。
10.ー種多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，包括源節(jié)點、宿節(jié)點以及多個中繼節(jié)點，其中， 所述宿節(jié)點，用于接收路徑搜索消息，根據所述路徑搜索消息檢測自源節(jié)點、中繼節(jié)點至所述宿節(jié)點所經過的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率，根據檢測到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除所述傳輸路徑集合和所述備選路徑集合外被所述宿節(jié)點檢測到的路徑被確定為剰余路徑集合，其中M > 0，所設置的最高誤碼率包括單跳最高誤碼率和路徑最高誤碼率，利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點傳輸所述備選路徑集合的信息，其中，所述備選路徑集合的信息包括每條備選路徑節(jié)點序列、所述宿節(jié)點計算的每條備選路徑的信道容量和誤碼率，在接收到所述路徑重選消息后，將所述備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從所述剰余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構成備選路徑集合，并利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點傳輸用戶數(shù)據和所述備選路徑集合的信息，在所述剩余路徑集合為空集時向所述源節(jié)點返回所述剩余路徑集合為空集的消息； 所述源節(jié)點，用于根據檢測到的所述傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所述最高誤碼率判斷是否存在可用路徑，在存在所述可用路徑的情況下，利用所述可用路徑向所述宿節(jié)點發(fā)送路徑選擇確認消息并在所述源節(jié)點與所述宿節(jié)點之間傳輸數(shù)據，在不存在所述可用路徑并且未收到剰余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的所述備選路徑集合中的每條備選路徑向所述宿節(jié)點發(fā)送路徑重選消息，在不存在所述可用路徑并且收到所述剩余路徑集合為空集的消息的情況下廣播所述路徑搜索消息； 每個中繼節(jié)點，設置于所述源節(jié)點和所述宿節(jié)點之間，用于轉發(fā)在所述源節(jié)點與所述宿節(jié)點之間傳輸?shù)臄?shù)據和消息。
11.根據權利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述宿節(jié)點包括 路徑檢測單元，用于接收路徑搜索消息，根據所述路徑搜索消息檢測自源節(jié)點、中繼節(jié)點至所述宿節(jié)點所經過的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率； 路徑集合確定單元，與所述路徑檢測單元相連，用于根據檢測到的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所設置的最高誤碼率和返回路徑數(shù)M從檢測到的各條路徑中確定傳輸路徑集合和備選路徑集合，除所述傳輸路徑集合和所述備選路徑集合外被所述宿節(jié)點檢測到的路徑被確定為剰余路徑集合； 路徑信息發(fā)送單元，與所述路徑集合確定單元相連，用于利用所述傳輸路徑集合中的每條路徑向所述源節(jié)點傳輸所述備選路徑集合的信息； 路徑集合更新単元，用于在接收到所述路徑重選消息后，將所述備選路徑集合更新為傳輸路徑集合，從所述剰余路徑集合中提取M條信道容量最大的路徑構成備選路徑集合；空集消息發(fā)送單元，與所述路徑集合更新単元相連，用于在所述剩余路徑集合為空集時向所述源節(jié)點返回所述剩余路徑集合為空集的消息。
12.根據權利要求11所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述源節(jié)點包括 可用路徑判斷単元，用于根據檢測到的所述傳輸路徑集合中的每條路徑的信道容量和誤碼率以及所述最高誤碼率判斷是否存在可用路徑； 路徑確認發(fā)送単元，與所述可用路徑判斷単元相連，用于在存在所述可用路徑的情況下，利用所述可用路徑向所述宿節(jié)點發(fā)送路徑選擇確認消息并在所述源節(jié)點與所述宿節(jié)點之間傳輸數(shù)據； 路徑重選發(fā)送単元，與所述可用路徑判斷単元相連，用于在不存在所述可用路徑并且未收到剩余路徑集合為空集的消息的情況下，利用接收到的所述備選路徑集合中的每條備選路徑向所述宿節(jié)點發(fā)送路徑重選消息； 廣播消息發(fā)送單元，與所述可用路徑判斷単元相連，用于在不存在所述可用路徑并且收到所述剩余路徑集合為空集的消息的情況下廣播所述路徑搜索消息。
13.根據權利要求12所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，每個中繼節(jié)點還用于將當前節(jié)點估計出的單跳信道容量和單跳誤碼率與設置的最低信道容量和所述單跳最高誤碼率進行比較；如果估計出的單跳信道容量大于所述最低信道容量并且估計出的單跳誤碼率低于所述單跳最高誤碼率，則判斷當前節(jié)點是否為第一跳節(jié)點，否則，丟棄到達當前節(jié)點的消息或數(shù)據；如果是，則將該跳節(jié)點估計出的單跳信道容量和單跳誤碼率發(fā)送至下一跳節(jié)點；如果不是，則每一跳節(jié)點將本跳節(jié)點估計出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點發(fā)送的單跳信道容量進行比較，并將較小的單跳信道容量、本跳節(jié)點的單跳誤碼率和上ー跳節(jié)點發(fā)送的單跳誤碼率發(fā)送至下ー跳節(jié)點。
14.根據權利要求13所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，在當前節(jié)點為整條路徑的最后ー個節(jié)點時，所述源節(jié)點或所述宿節(jié)點還用于將估計出的單跳信道容量與上一跳節(jié)點發(fā)送的單跳信道容量進行比較，根據較小的單跳信道容量計算出路徑信道容量，并根據每ー跳的單跳誤碼率計算出路徑誤碼率。
15.根據權利要求14所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述路徑集合確定單元包括 第一路徑誤碼率比較子單元，用于將檢測到的每條路徑的誤碼率與所述路徑最高誤碼率進行比較； 傳輸路徑確定子単元，與所述第一路徑誤碼率比較子單元相連，用于從檢測到的滿足所述路徑最高誤碼率要求的路徑中選取M條信道容量最大的路徑構成所述傳輸路徑集合，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率較低的路徑構成傳輸路徑集合； 備選路徑確定子単元，與所述第一路徑誤碼率比較子單元相連，用于從檢測到的滿足所述路徑最高誤碼率要求的路徑中選取M條未用于傳輸數(shù)據的信道容量最大的路徑構成所述備選路徑集合，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率較低的路徑構成所述備選路徑
16.根據權利要求12所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述可用路徑判斷單元包括 第二路徑誤碼率比較子單元，用于將檢測到的每條路徑的誤碼率與所述路徑最高誤碼率進行比較； 可用路徑確定子單元，與所述第二路徑誤碼率比較子單元相連，用于如果低于所述路徑最高誤碼率，則選取信道容量最大的路徑作為所述可用路徑，如果信道容量相同，則選取路徑誤碼率最小的路徑作為所述可用路徑。
17.根據權利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述每個中繼節(jié)點還用于在接收到所述路徑捜索消息后，判斷當前跳數(shù)是否大于所設置的最大跳數(shù)，如果大于所設置的最大跳數(shù)，則丟棄所述路徑捜索消息，否則進行路徑的選擇。
18.根據權利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，每個中繼節(jié)點采用解碼轉發(fā)方式向下ー跳節(jié)點轉發(fā)數(shù)據。
19.根據權利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述宿節(jié)點為基站或用戶設備，相應地所述源節(jié)點為所述用戶設備或所述基站。
20.根據權利要求10所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述宿節(jié)點為基站或接入中繼節(jié)點，相應地所述源節(jié)點為所述接入中繼節(jié)點或所述基站，所述系統(tǒng)還包括 用戶設備，與所述接入中繼節(jié)點直接交互，用于選擇接入中繼節(jié)點。
21.根據權利要求20所述的多跳中繼路徑選擇系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶設備包括 性能估計單元，用于接收與所述用戶設備直接交互的各中繼節(jié)點發(fā)送的下行消息，根據所述下行消息估計出自各中繼節(jié)點至所述用戶設備的下行單跳信道容量和下行單跳誤碼率； 參數(shù)比較單元，與所述性能估計單元相連，用于將各中繼節(jié)點至所述用戶設備的下行單跳誤碼率和下行單跳信道容量分別與所述單跳最高誤碼率和設置的最低信道容量進行比較，向滿足誤碼率和信道容量要求的路徑所對應的各中繼節(jié)點發(fā)送上行消息； 上行參數(shù)接收單元，用于接收滿足誤碼率和信道容量要求的各中繼節(jié)點向所述用戶設備發(fā)送對應路徑的上行單跳信道容量和上行單跳誤碼率； 接入中繼節(jié)點確定單元，與所述上行參數(shù)接收單元相連，用于將上行單跳信道容量與下行單跳信道容量之和最大的路徑所對應的中繼節(jié)點作為所述接入中繼節(jié)點，如果信道容量和相同，則將上行單跳誤碼率和下行單跳誤碼率之和最小的路徑所對應的中繼節(jié)點作為所述接入中繼節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多跳中繼路徑選擇方法與系統(tǒng)。該方法包括宿節(jié)點檢測自源節(jié)點、中繼節(jié)點至宿節(jié)點所經過的各條路徑以及每條路徑的信道容量和誤碼率；確定傳輸路徑集合和備選路徑集合；利用傳輸路徑集合中的每條路徑向源節(jié)點傳輸備選路徑集合的信息；源節(jié)點判斷是否存在可用路徑；如果存在則向宿節(jié)點發(fā)送路徑選擇確認消息并在源節(jié)點與宿節(jié)點之間傳輸數(shù)據。本發(fā)明綜合考慮單跳信道容量和誤碼率，從而使得最終所選擇的整條路徑的性能最優(yōu)。此外，本發(fā)明還同時考慮雙向的性能，從而使得所選擇的路徑在雙方向上的性能都能同時達到最優(yōu)。
文檔編號H04W40/12GK103052132SQ201110313130
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權日2011年10月17日
發(fā)明者王朝煒, 王芳, 余陽, 閆飛燕, 張英海 申請人:北京郵電大學