一种协作分集中传输速率的选择方法与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种协作分集中传输速率的选择方法。

背景技术：

无线网络中，当信源节点需要向多跳以外的多个信宿节点发起业务时，一种常见的方法是以广播的形式进行业务传输，也即形成多跳洪泛广播。由于多跳洪泛广播中，信源节点选择通信速率，中继节点对收到的消息不进行更改，原样进行转发，因此相当于信源节点需要选择整个广播过程中每跳通信共同的通信速率。因此，广播洪泛的典型方式是使用固定的低阶MCS，通过选取低阶MCS提高在无反馈的广播通信过程中业务传输的可靠性，并通过使用固定值降低接收解析广播消息的复杂度。

在多跳洪泛广播通信中选取固定低阶MCS通常是出于可靠性方面的考虑，由于在广播通信中不存在反馈机制，选取低阶MCS可以在较大的信道质量波动范围内保障广播消息的成功传输。但使用固定值缺乏灵活性，无法根据信道质量实时调整通信速率，会在大部分情况下造成性能浪费。

协作分集技术中，信源节点以广播或多播的性质发送业务消息，收到业务消息的中继节点在相同的资源位置上进行转发，转发的消息内容与接收到的消息内容完全相同，并可在转发时附加随机相位差。接收节点收到多个中继节点转发的有随机相位差的相同消息，在功率上形成叠加，并获得空间分集增益，具有比广播业务更高的可靠性。因此，协作分集中实际可达到的传输速率的波动范围比广播业务更大，如果在协作分集方案中采用固定低阶MCS，将导致更为明显的性能损失。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种协作分集中传输速率的选择方法，包括如下步骤：根据路由信息计算不同传输速率对应的给定跳数下的可达节点范围；根据所述协作分集业务的信宿节点确定可用传输速率范围；在所述可用传输速 率范围内，根据业务需求选择传输速率。

进一步地，所述根据所述协作分集业务的信宿节点确定可用传输速率范围具体包括：如果所述业务具有固定的信宿节点，则根据所述信宿节点能否接收业务消息确定可用传输速率范围；如果所述业务无固定的信宿节点，则认为所有存在的传输速率均为可用传输速率。

进一步地，所述业务需求包括业务传输速率、业务吞吐量、业务覆盖范围、业务可靠性、或其任意组合。

进一步地，所述根据业务需求选择传输速率包括：业务要求最大化传输速率时，选择可用传输速率范围内的最高值；业务要求最大化吞吐量时，根据各可用传输速率与相应接收节点的数目进行计算，选择最大吞吐量对应的传输速率；业务要求增强覆盖范围时，选择可用传输速率范围内能满足覆盖增强的传输速率值；业务要求高可靠性时，选择可用传输速率范围内能满足可靠性需求的传输速率值。

进一步地，在系统为节点预配置一系列传输速率值的情况下，所述根据业务需求选择传输速率的范围为：所述可用传输速率范围和所述预配置的传输速率值的交集。

进一步地，所述方法由信源节点和/或网络调度节点执行。

进一步地，所述方法还包括：所述业务的信源节点采用选择的传输速率，使用以协作分集的方式发送业务消息或速率训练消息进行训练；全部/部分中继节点和信宿节点进行接收状况反馈；所述信源节点根据反馈结果调整速率训练的传输速率并重复上述过程，或结束所述训练并确定业务的传输速率。

进一步地，所述速率训练的结束条件包括以下任意一种或多种的组合：达到最大训练次数/训练时间；反馈结果表明传输性能满足业务需求；若干次训练采用的传输速率值或传输性能出现超过给定阈值的反向增长；若干次反馈结果表明传输性能的波动范围小于给定阈值。

进一步地，所述接收状况由部分节点进行反馈时，所述部分节点通过以下任意一种或多种方式的组合来确定：随机决定、由节点属性决定、由信源节点指定、由业务形态或高层配置指定、由业务跳数决定、由接收节点的接收功率决定、由接收节点的接收成功概率决定。

进一步地，所述速率训练的触发方式包括以下任意一种或多种组合：周期 性执行；被业务触发并在该业务开始前或业务传输过程中执行；由高层配置/调度节点控制消息触发执行；由超过一定程度的场景参数变化触发执行。

该方法可根据不同的场景和业务类型等确定当前通信的速率，使系统传输速率可调，并通过使用不同的速率选择策略，实现保证业务可靠性、达到业务性能最优化等目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的传输速率选择方法的流程框图；

图2为本发明实施例一和实施例二的节点拓扑结构示意图；

图3为本发明实施例一可用路径列表；

图4为本发明实施例一不同速率下给定跳数的可达节点列表；

图5为本发明实施例一根据业务需求确定的不同速率下给定跳数的可达节点列表；

图6为本发明实施例二不同速率下给定跳数的可达节点列表；

图7为本发明实施例二速率训练中使用的速率和反馈列表。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例中提出一种协作分集中传输速率的选择方法，请参考图1，包括如下步骤：根据路由信息计算不同传输速率对应的给定跳数下的可达节点范围；根据所述协作分集业务的信宿节点确定可用传输速率范围；在所述 可用传输速率范围内，根据业务需求选择传输速率。

上述可根据不同的场景和业务类型等确定当前通信的速率，使系统传输速率可调，并通过使用不同的速率选择策略，实现保证业务可靠性、达到业务性能最优化等目的。

在一个可选实施例中，根据所述协作分集业务的信宿节点确定可用传输速率范围具体包括：如果所述业务具有固定的信宿节点，则根据所述信宿节点能否接收业务消息确定可用传输速率范围；如果所述业务无固定的信宿节点，则认为所有存在的传输速率均为可用传输速率。

在一个可选实施例中，业务需求包括业务传输速率、业务吞吐量、业务覆盖范围、业务可靠性、或其任意组合。

在一个可选实施例中，根据业务需求选择传输速率包括：业务要求最大化传输速率时，选择可用传输速率范围内的最高值；业务要求最大化吞吐量时，根据各可用传输速率与相应接收节点的数目进行计算，选择最大吞吐量对应的传输速率；业务要求增强覆盖范围时，选择可用传输速率范围内能满足覆盖增强的传输速率值；业务要求高可靠性时，选择可用传输速率范围内能满足可靠性需求的传输速率值。

在一个可选实施例中，在系统为节点预配置一系列传输速率值的情况下，所述根据业务需求选择传输速率的范围为：所述可用传输速率范围和所述预配置的传输速率值的交集。

在一个可选实施例中，所述方法由信源节点和/或网络调度节点执行。

在一个可选实施例中，还包括：所述业务的信源节点采用选择的传输速率，使用以协作分集的方式发送业务消息或速率训练消息进行训练；全部/部分中继节点和信宿节点进行接收状况反馈；所述信源节点根据反馈结果调整速率训练的传输速率并重复上述过程，或结束所述训练并确定业务的传输速率。

在一个可选实施例中，速率训练的结束条件包括以下任意一种或多种的组合：达到最大训练次数/训练时间；反馈结果表明传输性能满足业务需求；若干次训练采用的传输速率值或传输性能出现超过给定阈值的反向增长；若干次反馈结果表明传输性能的波动范围小于给定阈值。

在一个可选实施例中，接收状况由部分节点进行反馈时，所述部分节点通过以下任意一种或多种方式的组合来确定：随机决定、由节点属性决定(如节 点为中继节点还是信宿节点等)、由信源节点指定、由业务形态或高层配置指定、由业务跳数决定、由接收节点的接收功率决定、由接收节点的接收成功概率决定。

在一个可选实施例中，速率训练的触发方式包括以下任意一种或多种组合：周期性执行；被业务触发并在该业务开始前或业务传输过程中执行；由高层配置/调度节点控制消息触发执行；由超过一定程度的场景参数变化触发执行。

实施例一

该实施例中采用的拓扑图如图2所示。节点S为信源节点，根据路由信息，得到区域内所有可用路径如图3。

根据每条路径中每一跳的信道参数，假定下列业务在业务可靠性方面的要求为BLER<x％，根据该需求S计算得出在不同传输速率下协作分集给定跳数的可达节点如图4。

根据业务需求，确定业务的传输速率，具体如下：

——节点S传输一项信宿节点为D1和D2的业务，业务需求为最大化传输速率：根据信宿节点确定可用传输速率范围为0～r2，最终确定传输速率为r2。

——节点S传输一项信宿节点为R1、R2、D1和D2的业务，业务需求为最大化传输速率：根据信宿节点确定可用传输速率范围为0～r1，最终确定传输速率为r1。

——节点S传输一项无固定信宿节点的业务，业务需求为最大化网络吞吐量：认为所有传输速率可用，根据不同传输速率对应的接收节点范围，计算得出3*r2>4*r1>max>2*r3，最终确定传输速率为r2。

——假定下列业务需要高可靠性，业务可靠性方面的要求为BLER<y％(y<x)，根据该需求节点S计算得出在不同传输速率下协作分集给定跳数下可达节点如图5。

节点S传输一项信宿节点为D1和D2的业务，业务需求为高可靠性，随后为最大化传输速率：根据信宿节点确定可用传输速率范围为0～0.6*r2，最终确定传输速率为0.6*r2。

在该实施例中，系统还可以为节点预配置一系列可用的传输速率值，此时 信源节点S在确定出上述传输速率后，还可以在所述确定的上述传输速率和预配置的传输速率值的交集中最终确定业务的传输速率。

实施例二

该实施例中采用的拓扑图如图2所示。节点S为信源节点，需要发送一项信宿节点为D1和D2、可靠性需求为BLER<0.1％的业务。

节点S首先根据路由信息和信道参数，算出在不同传输速率下协作分集给定跳数下可达节点如图6。

节点S算出应采用的传输速率为2.2Mbps，并触发速率训练过程。假定该过程中：

——中继和信宿节点进行反馈的标准是所有中继和信宿节点进行反馈；

——反馈内容为接收BLER，业务要求接收BLER<0.1％；

——训练结束标识为第2次使用的训练消息传输速率出现不小于0.1Mbps的反向增长后，传输性能满足业务需求且至少连续3次反馈结果表明信宿节点接收BLER波动范围<0.005％。

节点S在速率训练过程中使用的传输速率值和得到的反馈如图7。

节点S完成速率训练后，根据训练结果，选择实际传输速率为2.18Mbps。

通过上述实施例可以看出，本发明使节点采用协作分集技术进行业务传输时可根据业务类型、场景参数、传输结果等具体因素选择最优化的业务传输速率，增加了协作分集的配置灵活性，提高系统性能。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。