专利名称：为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法、装置和系统。
背景技术：
随着多媒体应用的发展，无线通信应用对传输速率和信号带宽的需求与日俱增， 无线个人通信网络也对数据传输率及信号带宽提出更高要求，能够实现(^bps甚至数(^bps 传输速率的技术成为无线通信领域前瞻性研究的新热点，受到越来越广泛的关注。60GHz毫米波通信凭借其理想传输特性以及充足带宽资源，旨在实现数(^bps的传输速率，在短距离场景下呈现出传输优势。多波束智能天线波束形成是近年来实现数(ibps传输最具竞争力的一种实用技术。智能天线由多个天线阵元按照某种布局排列组成，每个天线阵元后跟一个加权器，通常是一个复数，既调节相位又可调节幅度，最后用加法器合并，从而实现信号的方向性发送和接收。智能天线是采用SDMA(Space Division Multiple Access，空分多址)技术，利用在信号传播方向上的差别，将同频率、同时隙的信号区分开来。它可以成倍地扩展通信容量， 并和其他技术相结合，最大限度地利用有限的频谱资源；而且，还可以有效地解决移动通信中时延扩散、瑞利衰落、多径、共信道干扰等问题；再次，数(^bps传输速率的60GHz无线通信以其通信量大、方向性好，安全保密性强、传输质量高，良好的国际通用性和免许可特性等绝对优势脱颖而出，而60GHz属毫米波通信范畴，天线尺寸很小，使得智能天线用于小型设备成为可能。然而，由于智能天线由多个天线阵元组成，且现有的波束训练方式易产生误差， 耗费的时间较长，使得智能天线波束形成在成本和时间复杂度方面有一定的局限性，而且智能天线在设备工艺生产方面的技术和芯片设计方面还有一定的难度。所以，现有技术提出了一种基于ER(Exclusive Region，专属区域)算法的空间复用方案，以实现网络容量的提升。该方案的主要思想是基于超宽带通信的带宽很大的条件，对经典香农公式信道容量做合理的零值近似，进而对比TDMA (Time Division Multiple Access，时分多址)和 CDMA (Code Division Multiple Access，码分多址)复用模式的信道容量公式，给出一种改善信道容量的充分条件码间干扰的功率谱小于背景噪声的功率谱。利用推导得出的功率谱不等式和路径损耗公式，可得出一个某条链路的ER。该方案对所有链路采用相同的发射功率，依据整个网络的设备分布及距离在所有链路的接收端设置一个ER区域，保证该区域内不应该存在任何干扰源，即不存在其它链路的发送端，从而可以将互相满足ER条件的链路分配给同一时隙，进而提高整体系统的吞吐量。发明人发现上述基于ER算法的空间复用方案至少具有以下缺点ER半径为固定值，在时隙分配时存在无法充分利用时隙的问题，空间复用效率较低。
发明内容
为了提高空间复用效率，本发明实施例提供了一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法、装置和系统。所述技术方案如下—种为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法，所述方法包括在多条链路中的未进行处理的链路中，随机选择一条已分配的时隙数最小的第i 条链路；对所述第i条链路进行处理，包括判断所述第i条链路是否满足如下传输条件当前时隙中的任一链路的发送端位于所述第i条链路的接收端的专属区域ER之外，且所述第i条链路的发送端也位于所述当前时隙中的任一链路的接收端的ER之外；其中，所述第i条链路的接收端的ER的半径是所述第i条链路的接收端根据所述第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离计算出的；如果所述第i条链路满足所述传输条件，则将所述当前时隙分配给所述第i条链路，并更新所述第i条链路已分配的时隙数。一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的装置，所述装置包括第一处理模块，用于在多条链路中的未进行处理的链路中，随机选择一条已分配的时隙数最小的第i条链路；第二处理模块，用于对所述第i条链路进行处理，包括判断所述第i条链路是否满足如下传输条件当前时隙中的任一链路的发送端位于所述第i条链路的接收端的专属区域ER之外，且所述第i条链路的发送端也位于所述当前时隙中的任一链路的接收端的ER之外；其中，所述第i条链路的接收端的ER的半径是所述第i条链路的接收端根据所述第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离计算出的；如果所述第i条链路满足所述传输条件，则将所述当前时隙分配给所述第i条链路，并更新所述第i条链路已分配的时隙数。一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的系统，所述系统包括多个发送端和接收端、以及所述装置；所述多个发送端和接收端之间形成N条链路；所述多个接收端中包括所述第i条链路的接收端，所述多个发送端中包括所述第 i条链路的发送端；所述第i条链路的接收端用于根据所述第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离计算出自身专属区域ER的半径，并发送所述ER的半径。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是根据由ER半径确定的传输条件判断是否给链路分配当前时隙，保证给符合传输条件的链路分配当前时隙，且ER半径根据通信距离而定，从而解决了时隙分配时无法充分利用时隙的问题，提高了时隙利用率以及空间复用的效率，而且也提高了系统容量。
图1是本发明实施例1提供的为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法流程图；图2是本发明实施例2提供的为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法流程图；图3是本发明实施例3提供的为通信链路分配传输时隙的空间复用的装置结构
5图；图4是本发明实施例4提供的为通信链路分配传输时隙的空间复用的系统结构图；图5是本发明实施例提供的分布式网络仿真示意图；图6是本发明实施例提供的集中式网络仿真示意图；图7是本发明实施例提供的接收机灵敏度对信道容量的影响示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。实施例1参见图1，本实施例提供了一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法，包括101 在多条链路中的未进行处理的链路中，随机选择一条已分配的时隙数最小的第i条链路，即在当前条件下该第i条链路在所述多条链路中拥有最少的时隙；102 对第i条链路进行处理，包括判断第i条链路是否满足如下传输条件当前时隙中的任一链路的发送端位于第 i条链路的接收端的ER之外，且第i条链路的发送端也位于当前时隙中的任一链路的接收端的ER之外；其中，第i条链路的接收端的ER的半径是第i条链路的接收端根据第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离计算出的；如果第i条链路满足所述传输条件，则将当前时隙分配给第i条链路，并更新第i 条链路已分配的时隙数。可选地，在步骤101之前，上述方法还可包括在所有链路中随机选择一条已分配的时隙数最小的第一链路，将当前时隙分配给第一链路，并更新第一链路已分配的时隙数， 此时的当前时隙可以是尚未被任何链路使用的。可选地，在步骤102之后，上述方法还包括如果所述多条链路中还有未进行所述处理的链路，则重复执行101至102，直到所述多条链路均完成所述处理。可选地，上述方法还可以包括第i条链路的发送端以第一发射功率发送ER-RTS (Exclusive Region-Request to Send，专属区域请求发送)帧；第i条链路的接收端收到ER-RTS帧后，根据接收功率和第一发射功率计算出第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离；第i条链路的接收端根据通信距离和第i条链路的接收端的接收机灵敏度计算出第二发射功率，根据第二发射功率和通信距离计算出第i条链路的接收端的ER的半径，并返回至少携带第二发射功率和ER 的半径的ER-CTS (Exclusive Region-Clear to Send，专属区域允许发送)帧。所述i可以为正整数。可选地，上述方法还可以包括当有链路发生变化时，发生变化的链路的接收端发送TPC请求帧(Transmit Power Control Request Frame)，请求调整发射功率；该发生变化的链路的发送端收到TPC请求帧后，返回至少携带第三发射功率或者功率调整信息的TPC报告帧(Transmit Power Control Report Frame)。本实施例提供的上述方法可以具体由PCP(PBSS Central Point，个人基本服务集中心节点)来执行，从而完成对链路的时隙分配。本实施例中所述所有链路中的任一节点可以是STA(Stai0n，普通站)，如某条链路的发送端集成于一个STA中，该条链路的接收端集成于另一 STA中，或者，某个STA中既集成有发送端又集成有接收端等等，本发明实施例对此不做具体限定。本实施例提供的上述方法，根据由ER半径确定的传输条件判断是否给链路分配当前时隙，保证给符合传输条件的链路分配当前时隙，且ER半径根据通信距离而定，不是固定值，从而解决了时隙分配时无法充分利用时隙的问题，提高了时隙利用率以及空间复用的效率，而且也提高了系统容量。实施例2参见图2，本实施例提供了一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法，以 PCP对N条链路进行时隙分配为例进行说明，N为自然数，该方法具体包括201:第i条链路的发送端以第一发射功率Pt (i)发送ER-RTS帧。ER-RTS帧用于发送端与接收端的首次通信，该第一发射功率为固定的发射功率， 通常为发送端和接收端预先默认的值。由于接收端在收到ER-RTS帧后要进行计算，因此， ER-RTS帧中的Duration字段的值可以设置为传输ER-CTS帧的时间与一个SIFS (Short Interframe Space，短帧间间隔)之和。202 第i条链路的接收端收到ER-RTS帧后，根据接收功率和第一发射功率Pt (i) 计算出第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离屯。根据自由空间中的传输损耗可知，信号的发射功率、接收功率以及通信距离具有如下关系pr=Gt (OGr (T)^rrfρτ (O=kgt (i)Gr if)drpt (ο ；(ι)其中，已为第i条链路的接收端实际测量出的接收功率，Pt (i)为第i条链路的发送端的第一发射发送功率，Gt (i)、Ge(i)分别是第i条链路的发送端与接收端的天线增益，
冬=(+2为常数，α为链路衰减系数。因此，将已知的发送端的第一发射功率Pt (i)、接收端测量的接收功率，以及各项常数代入公式(1)，可以计算出第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离屯。203 第i条链路的接收端根据通信距离Cli和接收机灵敏度Ps计算出第二发射功
率Pt⑴。具体地，可以采用如下公式进行计算PT(i) = Psdai /k1( 2 )其中，PT(i)为第二发射功率，Ps为第i条链路的接收端的接收机灵敏度。将已计算出的通信距离Cli代入上述公式O)，可以得到保证正确接收的最小发射功率，即第二发射功率Pt (i)
权利要求
1.一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法，其特征在于，所述方法包括在多条链路中的未进行处理的链路中，随机选择一条已分配的时隙数最小的第i条链路；对所述第i条链路进行处理，包括判断所述第i条链路是否满足如下传输条件当前时隙中的任一链路的发送端位于所述第i条链路的接收端的专属区域ER之外，且所述第i条链路的发送端也位于所述当前时隙中的任一链路的接收端的ER之外；其中，所述第i条链路的接收端的ER的半径是所述第 i条链路的接收端根据所述第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离计算出的；如果所述第i条链路满足所述传输条件，则将所述当前时隙分配给所述第i条链路，并更新所述第i条链路已分配的时隙数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述多条链路中还有未进行所述处理的链路，则重复执行如权利要求1所述的方法，直到所述多条链路均完成所述处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述第i条链路的发送端以第一发射功率发送专属区域请求发送ER-RTS帧；所述第i条链路的接收端收到所述ER-RTS帧后，根据接收功率和所述第一发射功率计算出所述第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离；所述第i条链路的接收端根据所述通信距离和所述第i条链路的接收端的接收机灵敏度计算出第二发射功率，根据所述第二发射功率和通信距离计算出所述第i条链路的接收端的ER的半径，并返回至少携带所述第二发射功率和所述ER的半径的专属区域允许发送 ER-CTS 帧。
4.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当有链路发生变化时，所述发生变化的链路的接收端向所述发生变化的链路的发送端发送发送功率控制TPC请求帧，请求调整发射功率；所述发生变化的链路的发送端收到所述TPC请求帧后，返回至少携带第三发射功率或者功率调整信息的发送功率控制TPC报告帧。
5.一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的装置，其特征在于，所述装置包括第一处理模块，用于在多条链路中的未进行处理的链路中，随机选择一条已分配的时隙数最小的第i条链路；第二处理模块，用于对所述第i条链路进行处理，包括判断所述第i条链路是否满足如下传输条件当前时隙中的任一链路的发送端位于所述第i条链路的接收端的专属区域ER之外，且所述第i条链路的发送端也位于所述当前时隙中的任一链路的接收端的ER之外；其中，所述第i条链路的接收端的ER的半径是所述第 i条链路的接收端根据所述第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离计算出的；如果所述第i条链路满足所述传输条件，则将所述当前时隙分配给所述第i条链路，并更新所述第i条链路已分配的时隙数。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置集成于个人基本服务集中心节点PCP中。
7.—种为通信链路分配传输时隙的空间复用的系统，其特征在于，所述系统包括多个发送端和接收端、以及如权利要求5或6所述的装置；所述多个发送端和接收端之间形成 N条链路；所述多个接收端中包括所述第i条链路的接收端，所述多个发送端中包括所述第i条链路的发送端；所述第i条链路的接收端用于根据所述第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离计算出自身专属区域ER的半径，并发送所述ER的半径。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第i条链路的发送端，用于以第一发射功率发送专属区域请求发送ER-RTS帧；所述第i条链路的接收端，用于收到所述ER-RTS帧后，根据接收功率和所述第一发射功率计算出所述第i条链路的发送端和接收端之间的通信距离，根据所述通信距离和所述第i条链路的接收端的接收机灵敏度计算出第二发射功率，根据所述第二发射功率和通信距离计算出所述第i条链路的接收端的ER的半径，并返回至少携带所述第二发射功率和所述ER的半径的专属区域允许发送ER-CTS帧。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第i条链路的接收端还用于当所述第i条链路发生变化时，向所述发生变化的第 i条链路的发送端发送发送功率控制TPC请求帧，请求调整发射功率；所述第i条链路的发送端还用于收到所述TPC请求帧后，返回至少携带第三发射功率或者功率调整信息的发送功率控制TPC报告帧。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第i条链路的发送端集成于一普通站STA中，所述第i条链路的接收端集成于另一 STA中。
全文摘要
本发明公开了一种为通信链路分配传输时隙的空间复用的方法、装置和系统，属于无线通信领域。该方法包括在多条链路中的未处理链路中，随机选择一条已分配时隙数最小的第i条链路，对第i条链路进行如下处理判断第i条链路是否满足如下传输条件当前时隙中的任一链路的发送端位于第i条链路接收端的ER之外，且第i条链路的发送端也位于当前时隙中任一链路接收端的ER之外，其中，第i条链路的接收端的ER半径是根据第i条链路的接收端与发送端间的通信距离计算出的；如果满足传输条件则将当前时隙分配给第i条链路。本发明提高了时隙利用率及空间复用效率。
文档编号H04W72/12GK102158967SQ20111005633
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者刘培, 胡玉聪, 邹卫霞 申请人:北京邮电大学, 华为技术有限公司