一種基于協(xié)作中繼及頻譜聚合的數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于協(xié)作中繼及頻譜聚合的數(shù)據(jù)傳 輸方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和高數(shù)據(jù)速率服務(wù)的出現(xiàn)已經(jīng)消耗了幾乎所有可用 頻譜，從而使頻譜成為了一種非常稀缺的無(wú)線資源，在可用頻譜范圍內(nèi)很難找到能夠滿足 新技術(shù)和服務(wù)需求的帶寬。另外，基于現(xiàn)有的固定頻譜分配方式，大部分的頻譜已被分配給 了指定的授權(quán)用戶，然而，這種固定的頻譜分配方式，不論在時(shí)間和空間上對(duì)頻譜的利用效 率都較低。
[0003] 基于上述原因，現(xiàn)有技術(shù)中，在協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，引入了認(rèn)知無(wú)線 電頻譜感知技術(shù)，使有傳輸需求的用戶能夠動(dòng)態(tài)接入空閑頻譜。但是，實(shí)際應(yīng)用中，很多空 閑頻譜往往都是非連續(xù)的，一個(gè)單一頻段難以滿足LTE-Advanced對(duì)帶寬的需求。因此，為 了滿足不斷增長(zhǎng)的速率需求和多樣化業(yè)務(wù)需求，LTE-Advanced提出了頻譜聚合概念。頻譜 聚合技術(shù)的核心思路是：將多個(gè)連續(xù)或離散頻譜聚合在一起，形成一個(gè)更寬的頻譜。這種技 術(shù)的應(yīng)用既滿足了LTE-Advanced在帶寬方面的需求，又可以提高頻譜碎片的利用率。另一 方面，實(shí)際頻譜使用中，很多被授權(quán)的頻段內(nèi)都有未被使用的離散頻譜段。但是這些閑置的 頻段不能被其他非授權(quán)用戶使用，這就在頻譜資源短缺的情況下造成了頻譜的浪費(fèi)，因此， 利用頻譜聚合技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能夠提高頻譜的利用率。
[0004] 然而，現(xiàn)有技術(shù)中，利用頻譜聚合技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，一般只考慮到同一時(shí)刻單 用戶有數(shù)據(jù)傳輸需求的情況，而實(shí)際應(yīng)用中，同一時(shí)刻多個(gè)用戶有數(shù)據(jù)傳輸需求的情況也 比較常見(jiàn)，因此，同一時(shí)刻多個(gè)用戶有數(shù)據(jù)傳輸需求時(shí)，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由于 未考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，通信效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種基于協(xié)作中繼及頻譜聚合的數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，以在 同一時(shí)刻多個(gè)用戶有數(shù)據(jù)傳輸需求的情況下，提高通信效率。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種基于協(xié)作中繼及頻譜聚合的數(shù)據(jù)傳輸 方法，所述方法包括：
[0007] 確定當(dāng)前時(shí)刻存在數(shù)據(jù)傳輸需求的源節(jié)點(diǎn)集合S;
[0008] 針對(duì)預(yù)設(shè)的中繼節(jié)點(diǎn)集合R中的每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)r」，根據(jù)所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)^所 處位置及其對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)屯所處位置分別與q的服務(wù)范圍之間的關(guān)系，確定q針對(duì)源 節(jié)點(diǎn)的分配策略，對(duì)h進(jìn)行分配，并根據(jù)分配結(jié)果獲得所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)si對(duì)應(yīng)的備選 中繼節(jié)點(diǎn)集合Rsi，其中，每個(gè)源節(jié)點(diǎn)允許存在多個(gè)對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)、或不存在對(duì)應(yīng)的中繼節(jié) 點(diǎn)；每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)允許存在至多一個(gè)對(duì)應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)、或不存在對(duì)應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)；
[0009] 根據(jù)預(yù)設(shè)的頻譜感知算法，獲得所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)^的空閑頻譜集合Fsi，以及 Si對(duì)應(yīng)的Rsi的空閑頻譜集合FKsi;
[0010] 針對(duì)所述S中的每個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si，根據(jù)Fsi和FKsi，確定Si的可用空閑頻譜集合FAsi， 其中，一個(gè)頻譜僅屬于一個(gè)源節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的可用空閑頻譜集合；
[0011] 所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si在其FAsi包含的頻譜上，通過(guò)Rsi中包含的中繼節(jié)點(diǎn)向Si 對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)屯傳輸數(shù)據(jù)。
[0012] 在本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，所述針對(duì)預(yù)設(shè)的中繼節(jié)點(diǎn)集合R中的每個(gè)中繼 節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)^所處位置及其對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)d#斤處位置分別與r」的 服務(wù)范圍之間的關(guān)系，確定h針對(duì)源節(jié)點(diǎn)的分配策略，對(duì)q進(jìn)行分配，并根據(jù)分配結(jié)果獲得 所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si對(duì)應(yīng)的備選中繼節(jié)點(diǎn)集合Rsi，包括：
[0013] 設(shè)置第一判斷初始值j為1 ;
[0014] 判斷中繼節(jié)點(diǎn)h服務(wù)范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)對(duì)的數(shù)量是否等于1，其中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)中包括： 一個(gè)源節(jié)點(diǎn)，以及根據(jù)該源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸需求確定的目的節(jié)點(diǎn)；
[0015] 若等于1，將rj分配給rj服務(wù)范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)對(duì)中的源節(jié)點(diǎn)；
[0016] 若不等于1，判斷&服務(wù)范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)對(duì)的數(shù)量是否大于1 ;
[0017] 若大于，分別預(yù)測(cè)&服務(wù)范圍內(nèi)每一節(jié)點(diǎn)對(duì)中的源節(jié)點(diǎn)通過(guò)q與該節(jié)點(diǎn)對(duì)中的目 的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量預(yù)測(cè)值，并將1^分配給上述計(jì)算結(jié)果中最大網(wǎng)絡(luò)吞吐 量預(yù)測(cè)值對(duì)應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)；
[0018] 更新j的值為j+1;
[0019] 判斷j是否大于所述R中所包括中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；
[0020] 若不大于，返回所述判斷服務(wù)范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)對(duì)的數(shù)量是否等于1的步驟；
[0021] 根據(jù)分配結(jié)果獲得所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si對(duì)應(yīng)的備選中繼節(jié)點(diǎn)集合Rsi。
[0022] 在本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，所述分別預(yù)測(cè)1_服務(wù)范圍內(nèi)每一節(jié)點(diǎn)對(duì)中的源 節(jié)點(diǎn)通過(guò)h與該節(jié)點(diǎn)對(duì)中的目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量預(yù)測(cè)值，包括：
[0023] 在中繼協(xié)作通信模式為解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作通信模式的情況下，根據(jù)以下表達(dá)式，分別 預(yù)測(cè)h服務(wù)范圍內(nèi)每一節(jié)點(diǎn)對(duì)中的源節(jié)點(diǎn)通過(guò)與該節(jié)點(diǎn)對(duì)中的目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 時(shí)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量預(yù)測(cè)值，
[0024]
* * ' U''
[0025] 其中，Trj,dt表示st通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)r」與其對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)dt進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的網(wǎng) 絡(luò)吞吐量預(yù)測(cè)值，st表示r」服務(wù)范圍內(nèi)任一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)中的源節(jié)點(diǎn)，b表示可用頻譜的帶寬， &W表示系統(tǒng)的噪聲功率，r表示與物理層編碼調(diào)制關(guān)聯(lián)的冗余量，示預(yù)設(shè) 的中繼節(jié)點(diǎn)h與目的節(jié)點(diǎn)dt進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的發(fā)送功率和信道增益。
[0026] 在本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，所述針對(duì)所述S中的每個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si，根據(jù)Fsi和 FKsi，確定Si的可用空閑頻譜集合FAsi，包括：
[0027] 設(shè)置第二判斷初始值y為1 ;
[0028] 判斷標(biāo)識(shí)為y的頻譜f是否只針對(duì)所述S中的一個(gè)源節(jié)點(diǎn)&滿足以下條件，
[0029]fGFsjfGFKsi;
[0030] 若為是，將f確定為81對(duì)應(yīng)的可用空閑頻譜集合中的元素；
[0031] 若為否，從所述S中確定滿足上述條件的源節(jié)點(diǎn)；預(yù)測(cè)經(jīng)確定得到的各個(gè)源節(jié)點(diǎn) 的備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié)點(diǎn)與該源節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的信噪比 預(yù)測(cè)值；根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，獲得最大信噪比預(yù)測(cè)值對(duì)應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)；將f?確定為所獲得的源節(jié)點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的可用空閑頻譜集合中的元素；
[0032] 更新y的值為y+1 ;
[0033] 判斷y是否大于預(yù)設(shè)的頻譜數(shù)量；
[0034] 若不大于，返回所述判斷標(biāo)識(shí)為y的頻譜f是否只針對(duì)所述S中的一個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si 滿足以下條件的步驟。
[0035] 在本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)測(cè)經(jīng)確定得到的各個(gè)源節(jié)點(diǎn)的備選中繼 節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié)點(diǎn)與該源節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的信噪比預(yù)測(cè)值，包 括：
[0036] 根據(jù)以下表達(dá)式，預(yù)測(cè)經(jīng)確定得到的各個(gè)源節(jié)點(diǎn)的備選中繼節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié) 點(diǎn)與該源節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的信噪比預(yù)測(cè)值，
[0037]
[0038] 其中，表示在頻譜f上，中繼節(jié)點(diǎn)ri與目的節(jié)點(diǎn)dz進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的信噪比 預(yù)測(cè)值，dz為根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸需求確定的ri對(duì)應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)，N#表示系統(tǒng)的噪 聲功率，r表示與物理層編碼調(diào)制關(guān)聯(lián)的冗余量，Pf，jPhf，dz表示預(yù)設(shè)的在頻譜f上，中繼 節(jié)點(diǎn)A與目的節(jié)點(diǎn)dz進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的發(fā)送功率和信道增益。
[0039] 在本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si在其FAsi包含的頻譜上， 通過(guò)Rsi中包含的中繼節(jié)點(diǎn)向s，寸應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)d^專(zhuān)輸數(shù)據(jù)，包括：
[0040] 從所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)8亦FAsi所包含的頻譜中確定Rsi中包含的每一中繼節(jié)點(diǎn) 的空閑頻譜；
[0041] 在所確定的每一中繼節(jié)點(diǎn)的空閑頻譜上，通過(guò)該中繼節(jié)點(diǎn)向Si對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)di 傳輸數(shù)據(jù)。
[0042] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種基于協(xié)作中繼及頻譜聚合的數(shù)據(jù)傳輸 裝置，所述裝置包括：
[0043] 源節(jié)點(diǎn)集合確定模塊，用于確定當(dāng)前時(shí)刻存在數(shù)據(jù)傳輸需求的源節(jié)點(diǎn)集合S;
[0044] 備選中繼節(jié)點(diǎn)集合獲得模塊，用于針對(duì)預(yù)設(shè)的中繼節(jié)點(diǎn)集合R中的每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn) 根據(jù)所述S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)^所處位置及其對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)d#斤處位置分別與q的服務(wù) 范圍之間的關(guān)系，確定h針對(duì)源節(jié)點(diǎn)的分配策略，對(duì)q進(jìn)行分配，并根據(jù)分配結(jié)果獲得所述 S中每個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si對(duì)應(yīng)的備選中繼節(jié)點(diǎn)集合Rsi，其中，每個(gè)源節(jié)點(diǎn)允許存在多個(gè)對(duì)應(yīng)的中 繼節(jié)點(diǎn)、或不存在對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)；每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)允許存在至多一個(gè)對(duì)應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)、或不存 在對(duì)應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)；
[0045] 空閑頻譜集合獲得模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的頻譜感知算法，獲得所述S中每個(gè)源節(jié) 點(diǎn)空閑頻譜集合Fsi