專利名稱：用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)及方法
用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明關(guān)于一種多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
移動(dòng)Ad Hoc(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))網(wǎng)絡(luò)技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代，它是在美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)資助研究的“戰(zhàn)地?zé)o線分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(PRNET) ”項(xiàng)目中產(chǎn)生的一種新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。DARPA當(dāng)時(shí)所提出的是一種軍用無(wú)線分組數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。在此之后，DARPA于1983年啟動(dòng)了高殘存性自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目SURAN(Survivable Adaptive Network),研究如何將PRNET的研究成果加以擴(kuò)展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。1994年，DARPA又啟動(dòng)了全球移動(dòng)信息系統(tǒng)GloMo (Globle Mobile Information Systems)項(xiàng)目，旨在對(duì)能夠滿足軍事應(yīng)用需要的、可快速展開(kāi)、高抗毀性的移動(dòng)信息系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的研究，以便能夠建立某些特殊壞境或緊急情況下的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。
移動(dòng)Ad Hoc技術(shù)就是吸取了 PRNET、SURAN以及GloMo等項(xiàng)目的組網(wǎng)思想，而產(chǎn)生的一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)技術(shù)。美國(guó)軍方一直在研究適用于軍方的移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，后來(lái)又陸續(xù)資助了聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無(wú)線系統(tǒng)(JTRS)等項(xiàng)目。成立于1991年5月的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)采用了 “Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)”一詞來(lái)描述這種特殊的自組織多跳移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)就此誕生。IETF也將移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)稱為MANET (Mobile Ad Hoc Networks)。
移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)是一種自治、多跳網(wǎng)絡(luò)，終端之間能夠進(jìn)行相互通信。由于終端的發(fā)射功率和無(wú)線覆蓋范圍有限，因此距離較遠(yuǎn)的兩個(gè)終端如果要進(jìn)行通信就必須借助于其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，這樣節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)成了一種無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線自組網(wǎng)中的每個(gè)用戶終端都兼有路由器和主機(jī)兩種功能。
然而，在傳統(tǒng)干擾受限系統(tǒng)中，用戶僅由單個(gè)節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，來(lái)自相鄰節(jié)點(diǎn)的信號(hào)被當(dāng)成影響用戶性能的有害干擾，這將影響用戶的通信性能。發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明之一目的在于提供一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)及方法，其將傳統(tǒng)的干擾受限系統(tǒng)拓展成協(xié)作式系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，有效地提高平均頻譜效率，改善用戶通信性能。
為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，至少包括:
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及幀設(shè)置模組，用于建立無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置無(wú)線幀結(jié)構(gòu)；
網(wǎng)絡(luò)建立模組，用于建立網(wǎng)絡(luò)，對(duì)接入的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步，并建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系；
信道接入模組，用于根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸需要，所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)在某個(gè)時(shí)隙切換到控制信道進(jìn)行協(xié)商，以獲得信道接入；以及
協(xié)作通信模組，根據(jù)MMO原理選擇協(xié)作傳輸模式，并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集確認(rèn)，使協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在接入的信道內(nèi)進(jìn)行協(xié)作傳輸。
進(jìn)一步地，該無(wú)線幀包括控制子幀及數(shù)據(jù)子幀，幀長(zhǎng)度不超過(guò)一個(gè)時(shí)隙，控制信道位于控制子中貞。
進(jìn)一步地，該網(wǎng)絡(luò)建立模組的網(wǎng)絡(luò)同步包括GPS授時(shí)同步方法及自同步方法。
進(jìn)一步地，該信道接入模組根據(jù)如下方式進(jìn)行協(xié)商:節(jié)點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰M(jìn)行信道資源申請(qǐng)，申請(qǐng)時(shí)提供目標(biāo)通信節(jié)點(diǎn)地址標(biāo)識(shí)，被申請(qǐng)方接收到信道資源申請(qǐng)時(shí)，向申請(qǐng)方發(fā)送應(yīng)答信息，申請(qǐng)方接收到應(yīng)答信息后，回復(fù)確認(rèn)消息。
進(jìn)一步地，該協(xié)作傳輸模式包括:
模式1，數(shù)據(jù)空間復(fù)用與時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用結(jié)合，當(dāng)K = min{M, N}大于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，產(chǎn)生多次空間復(fù)用傳輸，首先傳輸K = min {M，N}個(gè)數(shù)據(jù)流，剩余的數(shù)據(jù)流通過(guò)時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用的方法進(jìn)行協(xié)作傳輸，M為協(xié)作集的節(jié)點(diǎn)天線總數(shù)，N為源節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)；
模式2，數(shù)據(jù)空間復(fù)用，當(dāng)K = min{M,N}小于等于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，完全通過(guò)空間復(fù)用的方式同時(shí)傳輸所有數(shù)據(jù)流。
進(jìn)一步地，該協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集通過(guò)如下方式獲得:
{Cl，C2, Cm} — {{Ui}, {Uj}，...，{Uk}} — {{r2i}, {r2j},...，{r2k}}，其中{r2i}, {r2j}, {r2k}為形成的可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集,鄰居節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn){rll，r12，...，rl3}根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的下一跳的地址U= [Ul U2...Un]和全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)下一跳轉(zhuǎn)發(fā)地址集合[Ul U2...Un]進(jìn)行劃分子集，通過(guò)比較Ul U2...Un，找出相同的元素，形成一個(gè)子集Ci，最終Ul U2...Un的Ui會(huì)歸入到某個(gè)子集Cj，其形成的子集集合為 C = {Cl, C2, , Cm}。
進(jìn)一步地，該協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集確認(rèn)過(guò)程包括如下:
對(duì)于模式1，當(dāng)min{M，N}小于數(shù)據(jù)流T_K時(shí)，全部可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)都用于協(xié)作，當(dāng)min{M, N}大于數(shù)據(jù)流T-K時(shí)，只使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T-K個(gè)數(shù)據(jù)流；
對(duì)于模式2，使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集作為協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)的集合，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T個(gè)數(shù)據(jù)流。
進(jìn)一步地，該協(xié)作通信模組將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制生成待發(fā)送信號(hào)，組成發(fā)送向量并選擇發(fā)送預(yù)編矩陣進(jìn)行協(xié)作傳輸。
為達(dá)到上述及其他目的，本發(fā)明還提供一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法，包括如下步驟:
步驟一，建立無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置無(wú)線幀結(jié)構(gòu)；
步驟二，對(duì)接入的網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步，并建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系；
步驟三，于業(yè)務(wù)傳輸時(shí)所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)在某個(gè)時(shí)隙切換到控制信道進(jìn)行協(xié)商，以獲得信道接入；以及
步驟四，根據(jù)MMO原理選擇協(xié)作傳輸模式，并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集確認(rèn)，使協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在接入的信道內(nèi)進(jìn)行協(xié)作傳輸及接收。
進(jìn)一步地，該協(xié)作傳輸模式包括:
模式1，數(shù)據(jù)空間復(fù)用與時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用結(jié)合，當(dāng)K = min{M, N}大于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，產(chǎn)生多次空間復(fù)用傳輸，首先傳輸K = min {M，N}個(gè)數(shù)據(jù)流，剩余的數(shù)據(jù)流通過(guò)時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用的方法進(jìn)行協(xié)作傳輸，M為協(xié)作集的節(jié)點(diǎn)天線總數(shù)，N為源節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)；
模式2，數(shù)據(jù)空間復(fù)用，當(dāng)K = min{M,N}小于等于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，完全通過(guò)空間復(fù)用的方式同時(shí)傳輸所有數(shù)據(jù)流。
進(jìn)一步地,于該模式I,,當(dāng)min{M, N}小于數(shù)據(jù)流T-K時(shí),全部可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)都用于協(xié)作，當(dāng)min{M，N}大于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，只使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸(T-K)個(gè)數(shù)據(jù)流；于該模式2，使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集作為協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)的集合，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T個(gè)數(shù)據(jù)流。
進(jìn)一步地，該協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集通過(guò)如下方式獲得:
{Cl，C2, Cm} — {{Ui}, {Uj}，...，{Uk}} — {{r2i}, {r2j},...，{r2k}}，其中{r2i}, {r2j}, {r2k}為形成的可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集,鄰居節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn){rll，r12，...，rl3}根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的下一跳的地址U= [Ul U2...Un]和全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)下一跳轉(zhuǎn)發(fā)地址集合[Ul U2...Un]進(jìn)行劃分子集，通過(guò)比較Ul U2...Un，找出相同的元素，形成一個(gè)子集Ci，最終Ul U2...Un的Ui會(huì)歸入到某個(gè)子集Cj，其形成的子集集合為 C = {Cl, C2, , Cm}。
進(jìn)一步地，于步驟四中，發(fā)送方將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制生成待發(fā)送信號(hào)，組成發(fā)送向量并選擇發(fā)送預(yù)編矩陣進(jìn)行協(xié)作傳輸。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)及方法通過(guò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，有效地提高了平均頻譜效率，改善了用戶通信性能。


圖1為本發(fā)明一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖2為本發(fā)明所建立之無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明中無(wú)線幀的結(jié)構(gòu)圖4為本發(fā)明中網(wǎng)絡(luò)建立模組網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系建立示意圖5為本發(fā)明中協(xié)作傳輸模式選擇示意圖6為本發(fā)明中協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集形成示意圖7為本發(fā)明中協(xié)作傳輸過(guò)程示意圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例中協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集形成示意圖9為本發(fā)明較佳實(shí)施例中協(xié)作傳輸過(guò)程示意圖10為本發(fā)明一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法的步驟流程圖。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)特定的具體實(shí)例并結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過(guò)其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
在傳統(tǒng)干擾受限系統(tǒng)中，用戶僅由單個(gè)節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，來(lái)自相鄰節(jié)點(diǎn)的信號(hào)被當(dāng)成影響用戶性能的有害干擾，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，能有效地提高平均頻譜效率，改善用戶通信性能，將傳統(tǒng)的干擾受限系統(tǒng)拓展成協(xié)作式系統(tǒng)。協(xié)作通信可以通過(guò)物理層或上層，比如MAC層等來(lái)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明在MAC層和物理層實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的協(xié)作通信。
圖1為本發(fā)明一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，至少包括:網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及幀設(shè)置模組10、網(wǎng)絡(luò)建立模組11、信道接入模組12以及協(xié)作通信模組13
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及幀設(shè)置模組10用于建立無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置無(wú)線幀結(jié)構(gòu)。圖2為本發(fā)明所建立之無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i具有Ni個(gè)發(fā)射天線，Mi個(gè)接收天線。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)都可以通信，是一種對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。由于移動(dòng)終端的發(fā)射功率和覆蓋范圍有限，當(dāng)終端要與覆蓋范圍之外的終端進(jìn)行通信時(shí)，需要利用中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，無(wú)線幀結(jié)構(gòu)如圖3所示，無(wú)線幀由I個(gè)控制子幀SO和I個(gè)數(shù)據(jù)子幀B組成，幀長(zhǎng)度不超過(guò)一個(gè)時(shí)隙?？刂菩诺牢挥赟O子幀。接入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)首先進(jìn)行時(shí)隙同步，并通過(guò)控制信道進(jìn)行資源申請(qǐng)。
網(wǎng)絡(luò)建立模組11用于建立網(wǎng)絡(luò),對(duì)接入的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步,并建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系。網(wǎng)絡(luò)建立過(guò)程如下:(1)網(wǎng)絡(luò)同步。方法1:GPS授時(shí)同步方法，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具備GPS接收機(jī)，并同步到某一個(gè)特點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)作為時(shí)隙的起點(diǎn)。方法2:自同步方法。剛接入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，在特定的時(shí)間T內(nèi)，監(jiān)聽(tīng)SO子巾貞，并通過(guò)幀頭的同步，獲得時(shí)隙同步；當(dāng)超過(guò)時(shí)間T后，還沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)SO子幀，則發(fā)出有周期的短時(shí)同步請(qǐng)求信號(hào)，這時(shí)已同步鄰居節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)到該信號(hào)后，將在下一個(gè)時(shí)隙發(fā)出一個(gè)無(wú)線幀，用于同步請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)的同步。(2)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣ⅰ９?jié)點(diǎn)同步后會(huì)周期性發(fā)送廣播通告，結(jié)點(diǎn)在接收到其他結(jié)點(diǎn)的廣播通告后會(huì)發(fā)送設(shè)備通告；接收到其他結(jié)點(diǎn)設(shè)備通告，根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)形成鄰居。根據(jù)所收集的所有結(jié)點(diǎn)設(shè)備通告建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系。具體如圖4所示。
信道接入模組12用于所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)在某個(gè)時(shí)隙切換到控制信道進(jìn)行協(xié)商，以獲得信道接入。節(jié)點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰M(jìn)行信道資源申請(qǐng)，申請(qǐng)時(shí)需要提供目標(biāo)通信結(jié)點(diǎn)地址標(biāo)識(shí)，被申請(qǐng)方接收到信道資源申請(qǐng)時(shí)，將向申請(qǐng)方發(fā)送應(yīng)答信息，申請(qǐng)方接收到應(yīng)答信息后，回復(fù)確認(rèn)消息。
協(xié)作通信模組13根據(jù)MIMO (Mult1-1nput Mult1-output,多輸入多輸出)原理選擇協(xié)作傳輸模式，并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作子集確認(rèn)，使協(xié)作子集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在接入的信道內(nèi)進(jìn)行協(xié)作傳輸。
圖5為本發(fā)明選擇協(xié)作傳輸模式示意圖。如圖5所示，本發(fā)明采用的協(xié)作傳輸模式如下:
模式1:數(shù)據(jù)空間復(fù)用與時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用結(jié)合。當(dāng)協(xié)作集的節(jié)點(diǎn)天線總數(shù)M和源節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)N適用于復(fù)用所有數(shù)據(jù)流時(shí)，即K = min{M，N}大于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，空間復(fù)用不夠把數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸。此時(shí)，將產(chǎn)生多次空間復(fù)用傳輸，具體的流程如下:
協(xié)作傳輸開(kāi)始后，首先傳輸K = min{M，N}個(gè)數(shù)據(jù)流，此時(shí)剩余的數(shù)據(jù)流個(gè)數(shù)為T(mén)2=T-K0剩余的數(shù)據(jù)流將通過(guò)時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用的方法進(jìn)行協(xié)作傳輸，協(xié)作傳輸?shù)姆椒ㄅc前面的一樣，直到協(xié)作傳輸完成。每一次協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)集合的確定，當(dāng)min{M, N}小于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，全部可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)都用于協(xié)作，min{M，N}大于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，只使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸(T-K)個(gè)數(shù)據(jù)流。
模式2:數(shù)據(jù)空間復(fù)用，當(dāng)協(xié)作集的節(jié)點(diǎn)天線總數(shù)M和源節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)N，適用于復(fù)用所有數(shù)據(jù)流時(shí)，即min {M，N}小于等于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，可以完全通過(guò)空間復(fù)用的方式同時(shí)傳輸所有數(shù)據(jù)流。此時(shí)，使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集作為協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)的集合，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T個(gè)數(shù)據(jù)流。
協(xié)作傳輸機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn):在網(wǎng)絡(luò)比較繁忙時(shí)，相鄰的多個(gè)源節(jié)點(diǎn)，以集合S = {Si,s2，...，sn}表示，在同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)給時(shí)，將發(fā)生沖突。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以向量D= [D1 D2...Dn]表示，其中Di表示該數(shù)據(jù)屬于源節(jié)點(diǎn)Si，i = l，2，3...n。此時(shí)通過(guò)前述的信道接入?yún)f(xié)議，源節(jié)點(diǎn)集合S= {sl，s2，...，sn}內(nèi)的節(jié)點(diǎn)將在協(xié)議控制下以一定的順序接入信道。源節(jié)點(diǎn)集合S = {si, s2,..., sn}的鄰居節(jié)點(diǎn)，以集合Rl = {rll, rl2,..., rlf}表示，鄰居節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自源節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以表示為映射關(guān)系:S — R: {sl，s2，...，sn} — {rll, rl2, , rlf}。假設(shè)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)向量D的下一跳地址為U = [Ul U2...Un]，鄰居節(jié)點(diǎn)集合R的除去源節(jié)點(diǎn)集節(jié)點(diǎn)后的鄰居節(jié)點(diǎn)集表示為R2 ={r21，r22，...，r2d}，鄰居節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn){rll，rl2，...，rl3}將根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的下一跳的地址U= [Ul U2...Un]和全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)協(xié)作機(jī)會(huì)。首先對(duì)下一跳轉(zhuǎn)發(fā)地址集合[Ul U2...Un]進(jìn)行劃分子集，即通過(guò)比較Ul U2...Un，找出相同的元素，形成一個(gè)子集Ci，最終Ul U2...Un的Ui會(huì)歸入到某個(gè)子集Cj，記形成的子集集合為C= {Cl，C2, Cm}?？赡艿膮f(xié)作節(jié)點(diǎn)集將通過(guò)C進(jìn)行逆向求得，即{Cl，C2, Cm} — {{Ui}，{Uj}, , {Uk}} — {{r2i}，{r2j}, , {r2k}}，其中{r2i}，{r2j}, , {r2k}為形成的可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集。如圖6所示。
協(xié)作傳輸模式的選擇:由于協(xié)作傳輸是米用了網(wǎng)絡(luò)MIMO傳輸?shù)脑恚虼藢?duì)于可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集Ir2i}，還需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)MMO傳輸?shù)南拗茥l件來(lái)進(jìn)一步判斷，該判斷的流程如下:假設(shè)協(xié)作集節(jié)點(diǎn)的天線總數(shù)為M，下一跳節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)為N，通過(guò)判斷min(M,N)和數(shù)據(jù)流總數(shù)T的大小，選擇合適的傳輸模式。當(dāng)min(M，N) > T時(shí)，采用模式I ;當(dāng)min(M, N) <= T時(shí),采用模式2。
協(xié)作子集的確認(rèn)。對(duì)于模式1，當(dāng)min{M，N}小于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，全部可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)都用于協(xié)作，min{M，N}大于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，只使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸(T-K)個(gè)數(shù)據(jù)流。對(duì)于模式2，使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集作為協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)的集合，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T個(gè)數(shù)據(jù)流。
協(xié)作傳輸階段，某個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集{r2j}內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)通過(guò)偵聽(tīng)協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集內(nèi)的節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信道接入控制幀，來(lái)進(jìn)行同步協(xié)作傳輸。偵聽(tīng)是根據(jù)MAC協(xié)議中信道接入的流程，被申請(qǐng)方接收到信道資源申請(qǐng)時(shí)，將向申請(qǐng)方發(fā)送應(yīng)答信息，此時(shí)協(xié)作集中的所有節(jié)點(diǎn)，都可以偵聽(tīng)到該信息；當(dāng)申請(qǐng)方接收到應(yīng)答信息后，回復(fù)確認(rèn)消息，此時(shí)協(xié)作集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都可以接收到該確認(rèn)消息。這樣當(dāng)完成的信道接入后，協(xié)作機(jī)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)將在接入的信道中進(jìn)行協(xié)作傳輸。如圖7所示。
圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例中協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集形成示意圖，圖9為本發(fā)明較佳實(shí)施例中協(xié)作傳輸過(guò)程示意圖。以兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)同時(shí)向一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的傳輸為例，中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一次協(xié)作機(jī)會(huì)。具體過(guò)程如下:當(dāng)Nodel和Node2分別要發(fā)送數(shù)據(jù)Dl和D2到Node6時(shí)，假設(shè)Nodel獲得信道接入，Node3和Node4同時(shí)接收數(shù)據(jù)Dl，Dl傳輸完成后，此時(shí)Node2獲得信道接入，Node3和Node4同時(shí)接收數(shù)據(jù)D2。這時(shí)Node3和Node4可以發(fā)現(xiàn)下一跳的傳輸存在協(xié)作機(jī)會(huì)。下一跳的信道接入，將通過(guò)從Node3和Node4中的Node編號(hào)比較小的Node來(lái)完成，此時(shí)Node3和Node4可以同時(shí)獲得Node6的信道應(yīng)答消息，并取得協(xié)作傳輸?shù)男诺蕾Y源。根據(jù)多輸入多輸出(MIMO, Multiple Input and Multiple Output)傳輸原理,數(shù)據(jù)Dl和D2可以同時(shí)傳輸給Node6。此時(shí)傳輸將比傳統(tǒng)的多跳傳輸減少一跳。
協(xié)作傳輸方法:
(I)系統(tǒng)模型:
Y6 = H36W3Xs+H46W4X4+n6
其中Y6為Node6接收信號(hào)，X3 = X4 = [S1 s2]τ為待發(fā)送的信號(hào)，S1和S2分別由數(shù)據(jù)Dl和D2調(diào)制生成，W3為Node3的發(fā)送預(yù)編矩陣，W4為Node4的發(fā)送預(yù)編矩陣。H36為Node3到Node6的信道矩陣，H46為Node4到Node6的信道矩陣，n6為信道噪聲。
(2)傳輸方法:
通過(guò)把數(shù)據(jù)Dl和D2調(diào)制生成S1和S2,組成發(fā)送向量X3 = X4 = [S1 s2]T, Node3選擇發(fā)送預(yù)編矩陣W3，Node4選擇發(fā)送預(yù)編矩陣W4。Node3和Node4同時(shí)分別發(fā)送W3X3和W4X4O
(3)接收方法:
接收信號(hào)為Y6 = H36W3X3+H46W4X4+n6，可以整理為:
Y6 = (H36W3+H46W4) [S1 s2]T+n6 = Hts1 s2]τ+η6
其中，H= (H36W3+H46W4)。
線性接收:
接收處理后的信號(hào)為:Y = FY6 = FHts1 s2]T+n6, F為接收處理所采用的矩陣。不同的接收方法得到不同的F。比如迫零接收時(shí)，F(xiàn) = (HhH)-1Hh ;^SE(最小均方誤差)接收時(shí)，F(xiàn)= Ο Η+ΙηΓ1! 。
非線性接收:使用最大似然準(zhǔn)則，使d(Sl，s2) = (FHts1 s2]T-Y6)最大化得到[S1S2] O
圖10為本發(fā)明一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法的步驟流程圖。如圖10所示，本發(fā)明一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法，包括如下步驟:
步驟101，建立無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置無(wú)線幀結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)都可以通信，是一種對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。由于移動(dòng)終端的發(fā)射功率和覆蓋范圍有限，當(dāng)終端要與覆蓋范圍之外的終端進(jìn)行通信時(shí)，需要利用中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。無(wú)線幀由I個(gè)控制子幀SO和I個(gè)數(shù)據(jù)子幀B組成，幀長(zhǎng)度不超過(guò)一個(gè)時(shí)隙?？刂菩诺牢挥赟O子幀。接入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)首先進(jìn)行時(shí)隙同步，并通過(guò)控制信道進(jìn)行資源申請(qǐng)。
步驟102，對(duì)接入的網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步，并建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系。
步驟103，需業(yè)務(wù)傳輸時(shí)所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)在某個(gè)時(shí)隙切換到控制信道進(jìn)行協(xié)商，以獲得信道接入。節(jié)點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸 的需要進(jìn)行信道資源申請(qǐng)，申請(qǐng)時(shí)需要提供目標(biāo)通信結(jié)點(diǎn)地址標(biāo)識(shí)，被申請(qǐng)方接收到信道資源申請(qǐng)時(shí)，將向申請(qǐng)方發(fā)送應(yīng)答信息，申請(qǐng)方接收到應(yīng)答信息后，回復(fù)確認(rèn)消息。
步驟104，根據(jù)MMO原理選擇協(xié)作傳輸模式，并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作子集確認(rèn)，使協(xié)作子集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在接入的信道內(nèi)進(jìn)行協(xié)作傳輸及接收。
在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，具有兩種協(xié)作傳輸模式。模式1:數(shù)據(jù)空間復(fù)用與時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用結(jié)合。當(dāng)協(xié)作集的節(jié)點(diǎn)天線總數(shù)M和源節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)N適用于復(fù)用所有數(shù)據(jù)流時(shí)，即K = min{M, N}大于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，空間復(fù)用不夠把數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸。此時(shí)，將產(chǎn)生多次空間復(fù)用傳輸，具體的流程如下:
協(xié)作傳輸開(kāi)始后，首先傳輸K = min{M，N}個(gè)數(shù)據(jù)流，此時(shí)剩余的數(shù)據(jù)流個(gè)數(shù)為T(mén)2=T-K0剩余的數(shù)據(jù)流將通過(guò)時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用的方法進(jìn)行協(xié)作傳輸，協(xié)作傳輸?shù)姆椒ㄅc前面的一樣，直到協(xié)作傳輸完成。每一次協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)集合的確定，當(dāng)min{M, N}小于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，全部可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)都用于協(xié)作，min{M，N}大于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，只使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸(T-K)個(gè)數(shù)據(jù)流。
模式2:數(shù)據(jù)空間復(fù)用，當(dāng)協(xié)作集的節(jié)點(diǎn)天線總數(shù)M和源節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)N，適用于復(fù)用所有數(shù)據(jù)流時(shí)，即min {M，N}小于等于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，可以完全通過(guò)空間復(fù)用的方式同時(shí)傳輸所有數(shù)據(jù)流。此時(shí)，使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集作為協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)的集合，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T個(gè)數(shù)據(jù)流。
協(xié)作傳輸機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn):在網(wǎng)絡(luò)比較繁忙時(shí)，相鄰的多個(gè)源節(jié)點(diǎn)，以集合S = {Si,s2，...，sn}表示，在同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)給時(shí)，將發(fā)生沖突。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以向量D= [Dl D2...Dn]表示，其中Di表示該數(shù)據(jù)屬于源節(jié)點(diǎn)Si，i = l，2，3...n。此時(shí)通過(guò)前述的信道接入?yún)f(xié)議，源節(jié)點(diǎn)集合S= {sl，s2，...，sn}內(nèi)的節(jié)點(diǎn)將在協(xié)議控制下以一定的順序接入信道。源節(jié)點(diǎn)集合S = {si, s2,..., sn}的鄰居節(jié)點(diǎn)，以集合Rl = {rll, rl2,..., rlf}表示，鄰居節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自源節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以表示為映射關(guān)系:S — R: {sl，s2，...，sn} — {rll, rl2, , rlf}。假設(shè)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)向量D的下一跳地址為U = [Ul U2...Un]，鄰居節(jié)點(diǎn)集合R的除去源節(jié)點(diǎn)集節(jié)點(diǎn)后的鄰居節(jié)點(diǎn)集表示為R2 ={r21，r22，...，r2d}，鄰居節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn){rll，rl2，...，rl3}將根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的下一跳的地址U= [Ul U2...Un]和全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)協(xié)作機(jī)會(huì)。首先對(duì)下一跳轉(zhuǎn)發(fā)地址集合[Ul U2...Un]進(jìn)行劃分子集，即通過(guò)比較Ul U2...Un，找出相同的元素，形成一個(gè)子集Ci，最終Ul U2...Un的Ui會(huì)歸入到某個(gè)子集Cj，記形成的子集集合為C= {Cl，C2, Cm}?？赡艿膮f(xié)作節(jié)點(diǎn)集將通過(guò)C進(jìn)行逆向求得，即{Cl，C2, Cm} — {{Ui}，{Uj}, , {Uk}} — {{r2i}，{r2j}, , {r2k}}，其中{r2i}，{r2j}, , {r2k}為形成的可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集。
協(xié)作傳輸模式的選擇:由于協(xié)作傳輸是采用了網(wǎng)絡(luò)MMO傳輸?shù)脑?，因此?duì)于可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集Ir2i}，還需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)MMO傳輸?shù)南拗茥l件來(lái)進(jìn)一步判斷，該判斷的流程如下:假設(shè)協(xié)作集節(jié)點(diǎn)的天線總數(shù)為M，下一跳節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)為N，通過(guò)判斷min(M,N)和數(shù)據(jù)流總數(shù)T的大小，選擇合適的傳輸模式。當(dāng)min(M，N) > T時(shí)，采用模式I ;當(dāng)min(M, N) <= T時(shí),采用模式2。
協(xié)作子集的確認(rèn)。對(duì)于模式1，當(dāng)min{M，N}小于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，全部可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)都用于協(xié)作，min{M，N}大于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，只使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸(T-K)個(gè)數(shù)據(jù)流。對(duì)于模式2，使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集作為協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)的集合，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T個(gè)數(shù)據(jù)流。
協(xié)作傳輸階段，某個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集{r2j}內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)通過(guò)偵聽(tīng)協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集內(nèi)的節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信道接入控制幀，來(lái)進(jìn)行同步協(xié)作傳輸。偵聽(tīng)是根據(jù)MAC協(xié)議中信道接入的流程，被申請(qǐng)方接收到信道資源申請(qǐng)時(shí)，將向申請(qǐng)方發(fā)送應(yīng)答信息，此時(shí)協(xié)作集中的所有節(jié)點(diǎn)，都可以偵聽(tīng)到該信息；當(dāng)申請(qǐng)方接收到應(yīng)答信息后，回復(fù)確認(rèn)消息，此時(shí)協(xié)作集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都可以接收到該確認(rèn)消息。這樣當(dāng)完成的信道接入后，協(xié)作機(jī)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)將在接入的信道中進(jìn)行協(xié)作傳輸。
協(xié)作傳輸方法:
(I)系統(tǒng)模型:
Y6 = H36W3Xs+H46W4X4+n6
其中Y6為Node6接收信號(hào)，X3 = X4 = [S1 s2]τ為待發(fā)送的信號(hào)，S1和S2分別由數(shù)據(jù)Dl和D2調(diào)制生成，W3為Node3的發(fā)送預(yù)編矩陣，W4為Node4的發(fā)送預(yù)編矩陣。H36為Node3到Node6的信道矩陣，H46為Node4到Node6的信道矩陣，n6為信道噪聲。
(2)傳輸方法:
通過(guò)把數(shù)據(jù)Dl和D2調(diào)制生成S1和S2,組成發(fā)送向量X3 = X4 = [S1 s2]T, Node3選擇發(fā)送預(yù)編矩陣W3，Node4選擇發(fā)送預(yù)編矩陣W4。Node3和Node4同時(shí)分別發(fā)送W3X3和W4X4O
(3)接收方法:
接收信號(hào)為Y6 = H36W3X3+H46W4X4+H6，可以整理為:
Y6 = (H36W3+H46W4) [S1 s2]T+n6 = Hts1 s2]τ+η6
其中，H= (H3具+H46W4)。
線性接收:
接收處理后的信號(hào)為:Y = FY6 = FHts1 s2]T+n6, F為接收處理所采用的矩陣。不同的接收方法得到不同的F。比如迫零接收時(shí)，F(xiàn) = (HhH)-1Hh ;^SE(最小均方誤差)接收時(shí)，F(xiàn)= Ο Η+ΙηΓ1! 。
非線性接收:使用最大似然準(zhǔn)則，使d(Sl，s2) = (FHts1 S2It-Y6)最大化得到[S1S2] O
可見(jiàn)，本發(fā)明一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)及方法通過(guò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作， 有效地提高了平均頻譜效率，改善了用戶通信性能，將傳統(tǒng)的干擾受限系統(tǒng)拓展成協(xié)作式系統(tǒng)了。
上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書(shū)所列。
權(quán)利要求
1.一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，至少包括: 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及幀設(shè)置模組，用于建立無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置無(wú)線幀結(jié)構(gòu)； 網(wǎng)絡(luò)建立模組，用于建立網(wǎng)絡(luò)，對(duì)接入的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步，并建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系； 信道接入模組，用于根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸需要，所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)在某個(gè)時(shí)隙切換到控制信道進(jìn)行協(xié)商，以獲得信道接入；以及 協(xié)作通信模組，根據(jù)MMO原理選擇協(xié)作傳輸模式，并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集確認(rèn)，使協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在接入的信道內(nèi)進(jìn)行協(xié)作傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，其特征在于:該無(wú)線幀包括控制子幀及數(shù)據(jù)子幀，幀長(zhǎng)度不超過(guò)一個(gè)時(shí)隙，控制信道位于控制子幀。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，其特征在于:該網(wǎng)絡(luò)建立模組的網(wǎng)絡(luò)同步包括GPS授時(shí)同步方法及自同步方法。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，其特征在于，該信道接入模組根據(jù)如下方式進(jìn)行協(xié)商:節(jié)點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰M(jìn)行信道資源申請(qǐng)，申請(qǐng)時(shí)提供目標(biāo)通信節(jié)點(diǎn)地址標(biāo)識(shí)，被申請(qǐng)方接收到信道資源申請(qǐng)時(shí)，向申請(qǐng)方發(fā)送應(yīng)答信息，申請(qǐng)方接收到應(yīng)答信息后，回復(fù)確認(rèn)消息。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，其特征在于，該協(xié)作傳輸模式包括: 模式1，數(shù)據(jù)空間復(fù)用與時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用結(jié)合，當(dāng)K = min{M, N}大于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，產(chǎn)生多次空間復(fù)用傳輸，首先傳輸K = min {M，N}個(gè)數(shù)據(jù)流，剩余的數(shù)據(jù)流通過(guò)時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用的方法進(jìn)行協(xié)作傳輸，M為協(xié)作集的節(jié)點(diǎn)天線總數(shù)，N為源節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)； 模式2，數(shù)據(jù)空間復(fù)用，當(dāng)K = min{M,N}小于等于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，完全通過(guò)空間復(fù)用的方式同時(shí)傳輸所有數(shù)據(jù)流。
6.如權(quán)利要求5所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，其特征在于，該協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集通過(guò)如下方式獲得: {Cl，C2, Cm} — {{Ui}，{Uj}，...，{Uk}} — {{r2i}, {r2j},...，{r2k}}，其中{r2i}，{r2j},...，{r2k}為形成的可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集，鄰居節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn){rll,rl2,...，rl3}根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的下一跳的地址U = [Ul U2...Un]和全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)下一跳轉(zhuǎn)發(fā)地址集合[ Ul U2...Un]進(jìn)行劃分子集，通過(guò)比較Ul U2...Un，找出相同的元素，形成一個(gè)子集Ci，最終Ul U2...Un的Ui會(huì)歸入到某個(gè)子集Cj，其形成的子集集合為 C = {Cl, C2, , Cm}。
7.如權(quán)利要求6所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，其特征在于，該協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集確認(rèn)過(guò)程包括如下: 對(duì)于模式I，當(dāng)min{M,N}小于數(shù)據(jù)流T-K時(shí),全部可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)都用于協(xié)作，當(dāng)min{M,N}大于數(shù)據(jù)流T-K時(shí)，只使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T-K個(gè)數(shù)據(jù)流； 對(duì)于模式2，使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集作為協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)的集合，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T個(gè)數(shù)據(jù)流。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)，其特征在于:該協(xié)作通信模組將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制生成待發(fā)送信號(hào)，組成發(fā)送向量并選擇發(fā)送預(yù)編矩陣進(jìn)行協(xié)作傳輸。
9.一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法，包括如下步驟: 步驟一，建立無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置無(wú)線幀結(jié)構(gòu)； 步驟二，對(duì)接入的網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步，并建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系； 步驟三，于業(yè)務(wù)傳輸時(shí)所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)在某個(gè)時(shí)隙切換到控制信道進(jìn)行協(xié)商，以獲得信道接入；以及 步驟四，根據(jù)MMO原理選擇協(xié)作傳輸模式，并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集確認(rèn)，使協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在接入的信道內(nèi)進(jìn)行協(xié)作傳輸及接收。
10.如權(quán)利要求9所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法，其特征在于，該協(xié)作傳輸模式包括: 模式1，數(shù)據(jù)空間復(fù)用與時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用結(jié)合，當(dāng)K = min{M, N}大于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，產(chǎn)生多次空間復(fù)用傳輸，首先傳輸K = min{M,N}個(gè)數(shù)據(jù)流，剩余的數(shù)據(jù)流通過(guò)時(shí)分/頻分/碼分復(fù)用的方法進(jìn)行協(xié)作傳輸，M為協(xié)作集的節(jié)點(diǎn)天線總數(shù)，N為源節(jié)點(diǎn)集的天線總數(shù)； 模式2，數(shù)據(jù)空間復(fù)用，當(dāng)K = min{M,N}小于等于待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流T時(shí)，完全通過(guò)空間復(fù)用的方式同時(shí)傳輸所有數(shù)據(jù)流。
11.如權(quán)利要求10所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法，其特征在于，于該模式I，當(dāng)min{M, N}小于數(shù)據(jù)流T-K時(shí),全部可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)都用于協(xié)作，當(dāng)min{M,N}大于數(shù)據(jù)流(T-K)時(shí)，只使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸(T-K)個(gè)數(shù)據(jù)流；于該模式2，使用可協(xié)作的節(jié)點(diǎn)的某一子集作為協(xié)作傳輸節(jié)點(diǎn)的集合，準(zhǔn)則是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)能保證一次傳輸T個(gè)數(shù)據(jù)流。
12.如權(quán)利要求9所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法，其特征在于，該協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集通過(guò)如下方式獲得:{Cl，C2, Cm} — {{Ui}, {Uj},...，{Uk}} — {{r2i}, {r2j},...，{r2k}}，其中{r2i}，{r2j},...，{r2k}為形成的可能的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集，鄰居節(jié)點(diǎn)集合內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn){rll,rl2,...，rl3}根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的下一跳的地址U = [Ul U2...Un]和全局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)下一跳轉(zhuǎn)發(fā)地址集合[Ul U2...Un]進(jìn)行劃分子集，通過(guò)比較Ul U2...Un，找出相同的元素，形成一個(gè)子集Ci，最終Ul U2...Un的Ui會(huì)歸入到某個(gè)子集Cj，其形成的子集集合為 C = {Cl, C2, , Cm}。
13.如權(quán)利要求9所述的一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信方法，其特征在于:于步驟四中，發(fā)送方將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制生成待發(fā)送信號(hào)，組成發(fā)送向量并選擇發(fā)送預(yù)編矩陣進(jìn)行協(xié)作傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)協(xié)作通信系統(tǒng)及方法，該方法包括如下步驟建立無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，并設(shè)置無(wú)線幀結(jié)構(gòu)；對(duì)接入的網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)同步，并建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系；于業(yè)務(wù)傳輸時(shí)所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)在某個(gè)時(shí)隙切換到控制信道進(jìn)行協(xié)商，以獲得信道接入；以及根據(jù)MIMO原理選擇協(xié)作傳輸模式，并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集確認(rèn)，使協(xié)作節(jié)點(diǎn)子集內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在接入的信道內(nèi)進(jìn)行協(xié)作傳輸及接收，本發(fā)明通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，可以有效地提高平均頻譜效率，改善用戶通信性能。
文檔編號(hào)H04W56/00GK103152143SQ20131009079
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者唐亮, 何華明, 趙宇, 周志剛, 琚誠(chéng), 葉斌, 蘇瀚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所, 中科院-南京寬帶無(wú)線移動(dòng)通信研發(fā)中心, 上海瀚訊無(wú)線技術(shù)有限公司