一种宽带无线通信中继调度系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出的宽带无线通信中继调度系统，无需完整的信道增益信息，始发节点决定是否采用中继的传输方式；选举出的中继节点根据局部的信道增益信息来决定是否转发数据。本发明提高了传输的空间分集能力，却减少了节点间的调度开销，因此降低了通信停止的概率，并且在确保系统服务质量的同时降低了系统总的传输功率。
【专利说明】一种宽带无线通信中继调度系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线网络数据传输领域，尤其涉及一种宽带无线通信中继调度系统。
【背景技术】
[0002] 下一代宽带无线通信的目标是能够提供更高传输速率、更高的频谱利用率，更大 的覆盖范围，而中继转发是一种简单、抗多径干扰和有效提高覆盖范围的无线网络数据传 输技术。传统的双向通信系统的中继转发系统，两始发节点在中继节点的帮助下相互传递 信息，主要包括以下步骤：在中继转发前向第一阶段始发节点将数据发送给中继节点，然后 在中继转发前向第二阶段中继节点将数据发送到目的节点，在中继转发反向第一阶段目的 节点将数据发送给中继节点，最后在中继转发反向第二阶段中继节点将数据发送到始发节 点。
[0003]但是这种传统的中继转发系统，其传输阶段多必然导致频谱效率的下降，并影响 系统的其它性能，此外在多个中继节点参与数据的中继转发时，必然导致调度的开销增加， 且功耗增加。
[0004]已有的中继转发系统有对传统的中继转发系统进行集中式的资源分配调度，以提 高通信系统的频谱效率和功率效率，但需要充分的信息反馈要求和时间延迟等等，因此已 有的中继转发系统不能在未获知完整的信道增益信息的条件下，达到高频谱效率和节能的 要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]根据本发明的实施方式，提出一种宽带无线通信中继调度系统，所述系统包括：始 发节点、目的节点、以及至少一个中继节点，
[0007]所述始发节点包括前向测试导频信息发送单元、反向测试导频信息接收单元、反 向信道冲击响应估计单元、前向中继转发确定单元以及前向中继转发阈值计算单元；
[0008]所述目的节点包括反向测试导频信息发送单元、前向测试导频信息接收单元、前 向信道冲击响应估计单元、反向中继转发确定单元以及反向中继转发阈值计算单元；
[0009]所述中继节点包括测试导频信息收发单元、信道冲击响应估计单元、调度单元、转 发阈值选择单元以及中继转发功率计算单元。
[0010] 根据本发明的实施方式，其中：
[0011]所述始发节点通过前向测试导频信息发送单元向所有可选中继节点和目的节点 发送前向测试导频信息，目的节点通过反向测试导频信息发送单元向所有可选中继节点和 始发节点发送反向测试导频信息；
[0012]所述中继节点通过测试导频信息收发单元接收来自始发节点的前向测试导频信 息，并通过信道冲击响应估计单元进行信道冲击响应估计,获取前向信道冲击响应幅值 {|hu|2，i = 1，·. ·，M}，以及对接收的来自目的节点的反向测试导频信息进行信道冲击响应 估计，获取反向信道冲击响应幅值{|h2i|2，i = 1，...，M}，其中Μ为可选中继节点数；
[0013] 所述始发节点通过反向测试导频信息接收单元接收来自目的节点的反向测试导 频信息，并通过反向信道冲击响应估计单元进行信道冲击响应估计，目的节点通过前向测 试导频信息接收单元接收来自始发节点的前向测试导频信息，并通过前向信道冲击响应估 计单元进行信道冲击响应估计，获取信道冲击响应幅值{卜。| 2};
[0014] 每个可选中继节点的所述调度单元分别对来自上述始发节点和目的节点的信道 冲击响应幅值进行比较，取最小幅值进行投票统计，使具有最小幅值中的幅值最大的可选 中继节点R最先完成统计，最先完成统计的可选中继节点R告知其它节点本节点将参与数 据传输调度，其它可选中继节点放弃数据传输调度；
[0015] 所述前向中继转发确定单元或反向中继转发确定单元确定是否选择中继转发；
[0016] 所述始发节点的前向中继转发阈值计算单元和目的节点的反向中继转发阈值计 算单元分别计算出中继节点R的转发阈值为 Υι，γ2;
[0017] 在中继转发前向第一阶段，始发节点在发送数据中加入验证码，并将数据发送至 中继节点R和目的节点，在中继转发反向第一阶段，目的节点在发送数据中加入验证码，并 将数据发送至中继节点R和始发节点；
[0018] 所述中继节点R的转发阈值选择单元从上述接收的两个转发阈值γ i和γ 2中选 取最大的阈值作为转发阈值Y并判断是否转发数据；
[0019] 所述中继转发功率计算单元计算中继节点R的传输功率PR ;
[0020] 在中继转发前向及反向第二阶段，中继节点R以传输功率Ρκ将上述网络编码的数 据同时发送给始发节点和目的节点。
[0021] 根据本发明的实施方式，所述前向中继转发确定单元或反向中继转发确定单元根 据如下方式确定是否选择中继转发：
[0022] 设处于网络路由内的始发节点和目的节点之间的信道冲击响应幅值方差为1/ β。，始发节点与第i个可选中继节点之间的信道冲击响应幅值方差为，目的节点与 第i个可选中继节点之间的彳曰道冲击响应幅值方差为1/ β 2i，上述中继节点R与始发节点 之间的信道冲击响应幅值为|h1R|2,上述中继节点R与目的节点之间的信道冲击响应幅值 为I h2K 12, | h1R 12与I h2K |2间的最小值AR的CDF为
[0023]
【权利要求】
1. 一种宽带无线通信中继调度系统，所述系统包括：始发节点、目的节点、以及至少一 个中继节点， 所述始发节点包括前向测试导频信息发送单元、反向测试导频信息接收单元、反向信 道冲击响应估计单元、前向中继转发确定单元以及前向中继转发阈值计算单元； 所述目的节点包括反向测试导频信息发送单元、前向测试导频信息接收单元、前向信 道冲击响应估计单元、反向中继转发确定单元以及反向中继转发阈值计算单元； 所述中继节点包括测试导频信息收发单元、信道冲击响应估计单元、调度单元、转发阈 值选择单元以及中继转发功率计算单元。
2. -种如权利要求1所述的系统，其中： 所述始发节点通过前向测试导频信息发送单元向所有可选中继节点和目的节点发送 前向测试导频信息，目的节点通过反向测试导频信息发送单元向所有可选中继节点和始发 节点发送反向测试导频信息； 所述中继节点通过测试导频信息收发单元接收来自始发节点的前向测试导频信息，并 通过信道冲击响应估计单元进行信道冲击响应估计，获取前向信道冲击响应幅值{Ihli 12,i =1，...，M}，以及对接收的来自目的节点的反向测试导频信息进行信道冲击响应估计，获 取反向信道冲击响应幅值{Ih2i 12,i= 1，...，M}，其中M为可选中继节点数； 所述始发节点通过反向测试导频信息接收单元接收来自目的节点的反向测试导频信 息，并通过反向信道冲击响应估计单元进行信道冲击响应估计，目的节点通过前向测试导 频信息接收单元接收来自始发节点的前向测试导频信息，并通过前向信道冲击响应估计单 元进行信道冲击响应估计，获取信道冲击响应幅值（Ihtl 12}; 每个可选中继节点的所述调度单元分别对来自上述始发节点和目的节点的信道冲击 响应幅值进行比较，取最小幅值进行投票统计，使具有最小幅值中的幅值最大的可选中继 节点R最先完成统计，最先完成统计的可选中继节点R告知其它节点本节点将参与数据传 输调度，其它可选中继节点放弃数据传输调度； 所述前向中继转发确定单元或反向中继转发确定单元确定是否选择中继转发； 所述始发节点的前向中继转发阈值计算单元和目的节点的反向中继转发阈值计算单 元分别计算出中继节点R的转发阈值为Y1,Y2 ; 在中继转发前向第一阶段，始发节点在发送数据中加入验证码，并将数据发送至中继 节点R和目的节点，在中继转发反向第一阶段，目的节点在发送数据中加入验证码，并将数 据发送至中继节点R和始发节点； 所述中继节点R的转发阈值选择单元从上述接收的两个转发阈值Y1和Y2中选取最 大的阈值作为转发阈值Y并判断是否转发数据； 所述中继转发功率计算单元计算中继节点R的传输功率Pk ; 在中继转发前向及反向第二阶段，中继节点R以传输功率Pk将上述网络编码的数据同 时发送给始发节点和目的节点。
3. -种如权利要求2所述的系统，所述前向中继转发确定单元或反向中继转发确定单 元根据如下方式确定是否选择中继转发： 设处于网络路由内的始发节点和目的节点之间的信道冲击响应幅值方差为1/0 〇，始 发节点与第i个可选中继节点之间的信道冲击响应幅值方差为I/P"，目的节点与第i个可 选中继节点之间的信道冲击响应幅值方差为I/P2i，上述中继节点R与始发节点之间的信 道冲击响应幅值为|h1K|2,上述中继节点R与目的节点之间的信道冲击响应幅值为|h2K|2， h1K 12与Ih2K 12间的最小值Ak的CDF为
。 若中继节点R同时满足以下限制1和限制2,则使中继节点R参与数据传输，数据传输 方式成为中继转发方式：
其中人，（X)是上述的巧s (X)关于Ak求导获得的函数，
，始发节点 传输功率Psi为
目的节点传输功率Ps2戈
；若中继节点R不满足限制1或限制2， 则直接传输数据：在中继转发前向阶段，始发节点以传输功率为
向目的节点发送 数据，在中继转发反向阶段，目的节点以传输功_
向始发节点发送数据。
4. 一种如权利要求2所述的系统，所述始发节点的前向中继转发阈值计算单元和目的 节点的反向中继转发阈值计算单元分别计算出中继节点R的转发阈值为Y1,Y2，计算方式 为： 根据 及
：得到Y的取值范围为Umin' Yma/],根据Y的取值范围，使
成立的Y值，即为中继节点R的转发阈值Y，其 中，
，
，各节点的接收信噪比 SNRi和数据传输的停机概率P为已知网络参数；始发节点和目的节点分别将上述计算出 的传输功率和转发阈值告知中继节点R。
5. -种如权利要求2所述的系统，所述中继节点R的转发阈值选择单元从上述接收的 两个转发阈值Y1和Y2中选取最大的阈值作为转发阈值Y并判断是否转发数据包括： 当
时，中继节点R将始发节点的数据和目的节点的数据进行 网络编码。
6. -种如权利要求2所述的系统，所述中继转发功率计算单元计算中继节点R的传输 功率Pd,计算方式为：
【文档编号】H04W40/12GK104244360SQ201410439061
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】朱今兰 申请人:朱今兰