用于在基站和终端之间执行数据传输的方法及系统与流程

1.本发明总体上涉及经由多跳网络在基站和终端之间执行传输，其中，基站利用在多跳网络内中继数据的多跳网络的入口点通过使用无线传输通过多跳网络执行下行链路和/或上行链路通信。


背景技术：

2.多跳网络是使用中继来增加传输范围的网络。因此，多跳中继是一种覆盖范围扩展技术，其使用空间分散的互连节点装置以形成多跳网络。例如，在毫米波(mmw)无线通信中，多跳中继帮助对抗高传播损耗、阻塞和移动敏感性。作为示例，这种多跳网络是网状拓扑网络，其在至少一些互连节点装置之间提供多路径能力。作为另一示例，这种多跳网络例如是线性拓扑网络。
3.具有线性拓扑的多跳网络的用例是与搭载在列车上的至少一个终端进行数据交换。例如，这样的终端是适于远程操作列车或辅助其操作的控制机器。作为另一示例，这样的终端是向乘客提供旅行信息的车载显示屏。作为又一示例，这样的终端是乘客网络浏览装置。作为又一示例，这样的终端是能够在列车中实现视频监控的摄像机。基站沿着铁路设置，以便使车载终端与远程服务器进行通信。列车车厢配备有包括多个节点装置的多跳网络，这些节点装置能够与基站通信，因此使用网状拓扑网络的多路径，以确保与车载终端的通信。能够与基站通信的节点装置然后充当多跳网络的入口点。考虑到列车的长度，使用这种具有线性拓扑的多跳网络使得能够增加通信范围，因此增加沿铁路部署的基站之间的距离。此外，可以使用静态或动态波束成形以增加传输增益并减轻干扰。因此，可以期望的是适当地选择多跳网络的入口点并据此适当地配置基站，以提高基站与车载终端之间的通信性能。
4.具有网状拓扑的多跳网络的另一用例是通过使用远程地控制机器人的服务器或中央单元来控制制造中的机器人。服务器或中央单元连接至能够与网状拓扑网络的多个节点装置通信的基站，网状拓扑网络的多个节点装置连接至机器人。因此，服务器或中央单元使用基站和网状拓扑网络，以便向机器人发送命令并从与机器人相关联的传感器接收监测信息。网状拓扑网络包括多个节点装置，这些节点装置能够与基站通信，然后使用网状拓扑网络的多路径能力来确保与机器人和传感器的通信。基站使用动态波束成形，以瞄准能够与基站通信并因此增加传输增益并减轻干扰的所述节点装置中的一个或更多个。能够与基站通信的节点装置然后充当多跳网络的入口点。因此，可以期望的是适当地选择多跳网络的入口点并据此适当地配置基站，以提高基站与机器人和/或传感器之间的通信性能。


技术实现要素：

5.为此，本发明涉及一种用于在基站和终端之间执行数据传输的方法，终端被包括在多跳网络中，基站能够使用波束成形与多跳网络的入口点进行通信，其中，该方法包括以下步骤：针对多跳网络的每个入口点，从多跳网络获得代表在多跳网络的所述入口点和所
述终端之间的整个多跳网络的路由性能的第一品质因数的值；独立于第一品质因数的值，计算代表基站和多跳网络之间的传输性能的第二品质因数的值，针对基站和多跳网络的入口点之间的传输的预定义候选配置当中的每个候选配置计算第二品质因数的一个值；计算组合了第一品质因数的值和第二品质因数的值的第三品质因数的值，第三品质因数代表整个多跳网络的路由性能与基站和多跳网络之间的传输性能之间的折衷；针对执行数据传输，选择根据基站和终端之间的传输性能示出了第三品质因数的最佳值的候选配置；以及经由多跳网络的所选择的入口点并通过应用所选择的候选配置来执行数据传输。
6.因此，多跳网络的入口点的选择和基站的适当配置的选择是联合考虑的，以提高基站与终端之间经由多跳网络的通信性能。使用针对通过多跳网络的路由的品质因数并独立地使用针对基站和多跳网络的入口点之间的传输的另一个品质因数使得多跳网络的入口点的选择以及基站的适当配置的选择显著地容易。
7.根据特定实施方式，每个候选配置是：由多跳网络的一个目标入口点和波束成形配置的预定义集合当中的基站的波束成形配置形成的一对；或者由多跳网络的一个目标入口点和通过应用基站的预定义波束成形配置的信号传播方向形成的一对；或者由多跳网络的一个目标入口点和通过应用基站的预定义波束成形配置能够执行正在讨论的数据传输的时刻所形成的一对。
8.根据特定实施方式，第二品质因数的值取决于基站和多跳网络之间的传输信道容量。
9.根据特定实施方式，第二品质因数的值取决于基站和多跳网络之间的传输延迟。
10.根据特定实施方式，第二品质因数的值取决于作为一个方面的基站和至少一个相邻基站与作为另一方面的多跳网络之间的可实现吞吐量。
11.根据特定实施方式，第二品质因数的值取决于作为一个方面的基站和至少一个相邻基站与作为另一方面的多跳网络之间的传输延迟。
12.根据特定实施方式，第一品质因数的值表示多跳网络中的与第一品质因数的所述值相关联的入口点与终端之间的传输延迟。
13.根据特定实施方式，第一品质因数的值表示多跳网络中的与第一品质因数的所述值相关联的入口点与终端之间的可实现吞吐量。
14.根据特定实施方式，多跳网络在预定轨迹上移动，并且其中，第二品质因数的值取决于多跳网络的速度和在预定轨迹上的位置。
15.根据一个具体实施方式，多跳网络安装在列车上，其中，列车的每节车厢嵌入有多跳网络的一个节点装置，每个节点装置配备有分别放置在嵌入有所述节点装置的车厢的前部和尾部的两个天线。
16.本发明还涉及一种用于在基站和终端之间执行数据传输的系统，终端被包括在多跳网络中，基站能够使用波束成形与多跳网络的入口点进行通信，其中，该系统包括：用于针对多跳网络的每个入口点，从多跳网络获得代表在多跳网络的所述入口点和所述终端之间的整个多跳网络的路由性能的第一品质因数的值的装置；用于独立于第一品质因数的值，计算代表基站和多跳网络之间的传输性能的第二品质因数的值的装置，针对基站和多跳网络的入口点之间的传输的预定义候选配置当中的每个候选配置计算第二品质因数的一个值；用于计算组合了第一品质因数的值和第二品质因数的值的第三品质因数的值的装
置，第三品质因数代表整个多跳网络的路由性能与基站和多跳网络之间的传输性能之间的折衷；用于针对执行数据传输，选择根据基站和终端之间的传输性能示出了第三品质因数的最佳值的候选配置的装置；以及用于经由多跳网络的所选择的入口点并通过应用所选择的候选配置来执行数据传输的装置。
17.本发明还涉及可以从通信网络下载和/或存储在非暂时性信息存储介质上的计算机程序，该计算机程序包括可以由诸如微处理器的处理装置读取和执行的程序代码指令，用于使得实现其任一实施方式中的上述方法。本发明还涉及一种存储这种计算机程序的非暂时性信息存储介质。
18.通过阅读以下对实施方式的至少一个示例的描述，本发明的特征将更清楚地显现，所述描述是参照附图产生的。
附图说明
19.[图1]
[0020]
图1示意性地表示可以实现本发明的第一上下文。
[0021]
[图2]
[0022]
图2示意性地表示图1中描绘的第一上下文的用例。
[0023]
[图3]
[0024]
图3示意性地表示可以实现本发明的第二上下文。
[0025]
[图4]
[0026]
图4示意性地表示图3中描绘的第二上下文的用例。
[0027]
[图5]
[0028]
图5示意性地表示在第一上下文或第二上下文中用于在基站和终端之间执行数据传输的算法。
[0029]
[图6]
[0030]
图6示意性地表示在第一上下文或第二上下文中使用的通信装置的硬件架构的示例。
[0031]
[图7]
[0032]
图7示意性地表示用于波束成形配置的多个信号传播方向的示例。
具体实施方式
[0033]
图1示意性地表示可以实现本发明的第一上下文。在第一上下文中，通信系统包括基站bs 110以及多跳网络120。多跳网络120包括通过链路160互连的多个节点装置n1、n2、n3、n4、n5、n6 150以形成网状拓扑。链路160可以是有线链路或无线链路。
[0034]
节点装置n1、n2、n3、n4、n5、n6 150中的至少一些包括无线接口，以便在满足适当的无线电传播条件时能够与基站bs 110通信。从基站bs 110的角度来看，能够与基站bs 110通信的节点装置150充当多跳网络120的入口点。至少一个终端t1、t2、t3 130连接到多跳网络120，从而使所述至少一个终端t1、t2、t3 130能够与基站bs 110通信。
[0035]
为了选择多跳网络120的适当入口点，基站bs 110使用动态波束成形111，动态波束成形111是公知的信号处理技术，其取决于动态配置传感器阵列来进行定向信号发送和/
或接收。动态波束成形111用来专门瞄准能够与基站bs 110通信从而增加传输增益并减轻干扰的所述节点装置150之一。选择多跳网络120的适当入口点考虑了表示基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能的品质因数，如下文描述的。
[0036]
根据第一实施方式，基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能是根据传输信道容量来确定的。对于基站bs 110可用的每个候选波束配置，能够与基站bs 110通信的节点装置150确定信道状态信息csi并且例如在专用时隙中将所确定的信道状态信息csi反馈给基站bs 110。为此，基站bs 110通过使用基站bs 110可用的每个候选波束配置来定期发送导频信号。专用时隙可以用于此目的，以便使基站bs 110能够考虑在基站bs 110和能够与基站bs 110通信的节点装置150之间的无线电传播条件中的干扰或遮蔽效应的变化(出现、消失
……
)。参考5g传输技术(也称为lte-b技术)，基站bs 110通过定期发送波束成形参考信号(rs)来执行波束管理过程，并因此进一步从能够与基站bs 110通信的节点装置150接收波束测量报告。因此，基站bs 110能够针对多跳网络120的每个入口点计算代表基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能的品质因数的值。考虑到多跳网络120的入口点与来自基站110的信号传播的不同方向相关联，并且还知道利用不同波束成形配置，基站bs 110和多跳网络120的任何一个入口点之间的信号传播变化，基站bs 110能够针对多跳网络120的所选择的入口点和选定的动态波束成形配置的每个组合，计算代表基站bs110和所述多跳网络120之间的传输性能的品质因数的值。
[0037]
根据第二实施方式，基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能是根据基站bs110和多跳网络120之间的传输延迟的考虑来确定的。可以基于传输信道容量、要在基站bs 110和多跳网络120之间传输的信息总量以及多跳网络120的每个入口点的缓冲器的填充状态来计算传输的延迟。可以利用关于第一实施方式描述的相同方法来评估传输信道容量c。要传输的信息总量s在基站bs 110处是已知的。缓冲器的填充状态t是所考虑的节点装置150为了完成在其缓冲器中发送分组并开始从基站bs110接收信息而需要的额外延迟。节点装置150中的每一个能够监测其缓冲器状态t并且以周期性方式使用特定上行链路时隙向基站bs 110发送该信息。一旦基站bs 110已经获得关于传输信道容量ci(其中，i是用于标识多跳网络120的入口点的索引)，信息总量s和充当多跳网络120的入口点的第i节点装置150的缓冲器状态ti的信息，基站bs 110能够计算延迟值即，代表当使用充当多跳网络120的入口点的第i节点装置150和特定波束成形配置时基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能的品质因数的值。
[0038]
根据与协作基站相关的第三实施方式，基站bs 110与多跳网络120之间的传输性能是根据作为一个方面的基站bs 110和至少一个相邻基站(通常为，具有与基站bs 110的无线电范围交叠的无线电范围的一个或更多个基站)与作为另一方面的多跳网络120之间的可用吞吐量来确定的。在该第三实施方式中，可以区分两种子情况。
[0039]
第一种子情况是包括基站bs 110的多个基站执行协调波束成形。在该第一种子情况下，可实现的吞吐量可以被计算为多个基站中的每个基站与多跳网络120之间的单个吞吐量之和。单个吞吐量计算类似于在第一实施方式中描述的传输信道容量计算。主要区别在于，由于包括基站bs 110在内的多个基站同时发送，因此从一个基站发送的信号被视为对其它基站的干扰信号。因此，能够与基站bs 110通信的节点装置150 150还能够例如在专
用上行链路时隙中向基站bs 110反馈干扰信息。为此，基站bs 110定期发送导频信号。专用下行链路时隙可以用于此目的，以便使基站bs 110能够考虑基站bs 110和能够与基站bs 110通信的节点装置150之间的无线电传播状况中的干扰的变化(出现、消失
……
)。参考5g传输技术(也称为lte-b技术)，基站bs 110通过使用信道状态信息-干扰测量(csi-im)资源定期进行发送，并且通过因此进一步接收来自能够与基站bs 110通信的节点装置150的干扰测量报告，来执行干扰测量。在相反的方向上，基站bs 110可以测量在从多跳网络120的入口点接收信号时的干扰，并因此推断考虑到干扰的相应可实现吞吐量，即log(1+sinr)，其中，sinr表示信号加干扰与噪声比。基站bs 110通常与每个相邻基站共享干扰信息，反之亦然。因此，基站bs 110能够计算干扰值，即，代表当使用诸如此类的用作多跳网络120的入口点的节点装置150和特定波束成形配置时基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能的品质因数的值。
[0040]
第二种子情况是包括基站bs 110在内的多个基站形成多输入多输出(mimo)传输系统并执行协调多点传输(comp)。在第二种子情况下，可实现的吞吐量是mimo comp传输系统的吞吐量。类似于第一实施方式中的描述，能够与基站bs 110通信的节点装置150确定信道状态信息csi并向基站bs 110反馈所确定的信道状态信息csi。与第一实施方式的不同之处在于，不是让每个所关心的基站bs 110独立地计算传输性能的品质因数的值，而是包括基站bs 110在内的基站向中央单元发送所确定的信道状态信息csi，该中央单元计算comp传输系统可实现的吞吐量，即，代表当使用诸如此类的用作多跳网络120的入口点的节点装置150和特定波束成形配置时基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能的品质因数的值。
[0041]
根据与协作基站相关的第四实施方式，基站bs 110与多跳网络120之间的传输性能是根据作为一个方面的基站bs 110与至少一个相邻基站(通常为具有与基站bs110的无线电范围交叠的无线电范围的基站)与作为另一方面的多跳网络120之间的传输延迟而确定的。可以基于传输吞吐量、从基站bs 110到多跳网络120的信息总量以及多跳网络120的入口点的缓冲器的填充状态来计算传输延迟。与第三实施方式类似，在第四实施方式中可以区分两种子情况。
[0042]
第一种子情况是包括基站bs 110在内的多个基站执行协调波束成形。在这种子情况下，传输延迟是多个基站与多跳网络120之间的传输延迟当中的最大延迟。包括基站bs 110在内的多个基站与多跳网络之间的传输延迟计算的细节可以参考第二实施方式和第三实施方式的第一种子情况。
[0043]
第二种子情况是所关心的基站bs 110执行协调多点传输(comp)。comp系统与多跳网络之间的传输延迟计算的细节可以参考第二实施方式以及第三实施方式的子情况2。
[0044]
在特定实施方式中，可以使用以上参照以上与图1相关所公开的第一实施方式至第四实施方式定义的标准的组合来评估基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能。
[0045]
此外，对于多跳网络120的每个入口点，能够与基站bs 110通信的节点装置150中的至少一个向基站bs 110发送另一品质因数的值，该另一品质因数代表与终端t1、t2、t3 130中的一个或另一个终端通信的整个多跳网络120的路由性能。代表整个多跳网络120的路由性能的品质因数在本文中被称为第一品质因数。第一品质因数的值可以由另一个节点装置150计算，而不是由向基站bs 110发送所述计算值的节点装置来计算。第一品质因数的值可以是与服务相关的，这意味着第一品质因数的值可以取决于与要在基站bs 110和所讨
论的终端t1、t2、t3 130之间传输的数据相关联的服务类型(尽力而为、视频流、音频流
……
)。当多跳网络120提供基于服务的路由(例如，通过依赖分组报头的服务等级(cos)字段)时，多跳网络120针对多跳网络120的每个入口点提供与多跳网络120能够处理的服务类型的数量一样多的第一品质因数的值。
[0046]
代表基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能的品质因数在这里被称为第二品质因数。
[0047]
然后，由基站bs 110得益于决定在终端t1、t2、t3 130当中的一个或另一个终端与基站bs 110之间执行数据传输最好应用哪个波束成形配置和多跳网络120的哪个入口点的组合品质因数(这里称为第三品质因数)，来评估第一品质因数和第二品质因数的值的组合。因此，第三品质因数代表整个多跳网络120的路由性能与基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能之间的折衷。以此方式，基站bs 110能够决定必须用动态波束成形111的哪个配置瞄准多跳网络120的哪个入口点，而不必知道在多跳网络120中的详细有效路由，这是因为在整个多跳网络120的路由性能与基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能分别由因此可以由基站bs 110异步地获得并独立地管理的第一品质因数和第二品质因数解决。
[0048]
图2示意性地表示图1中描绘的第一上下文的用例。终端t1、t2、t3 130是制造工厂的机器人。多跳网络120的节点装置150将机器人和潜在的与其相关联的传感器互连，并进一步提供从基站bs 110对多跳网络120的访问。通过使用基站bs 110，中央单元cu 170能够控制机器人，并且得益于传感器提供的信息而潜在地能够监测机器人的操作。
[0049]
多跳网络120可以由诸如计算机131的其它装置共享，考虑到由于多跳网络120的这种共享导致的带宽消耗变化，这可能影响整个多跳网络120的路由。
[0050]
对于多跳网络120的每个入口点，一个机器人连接到的每个节点装置150计算第一品质因数的值，以便对整个多跳网络120中到达正在讨论的机器人的可能路由选项进行分类。当得益于多跳网络120的多路径容量而存在从多跳网络120的一个入口点到达所讨论的机器人的多个选项时，所关心的节点装置150保留示出最佳路由性能的第一品质因数的值。然后，节点装置150朝向基站bs 110(对于不是多跳网络120的入口点的节点装置，经由多跳网络120)发送计算出的第一品质因数的值。
[0051]
当多跳网络120的节点装置150之间的至少一条链路的容量发生显著变化(节点装置消失、节点装置出现、带宽消耗的超过预定义阈值的修改
……
)时，节点装置150重新计算第一品质因数的值并且向基站bs 110提供由此计算出的更新值。
[0052]
基站bs 110独立于第一品质因数的值的计算而针对多跳网络120的每个入口点计算第二品质因数的一个值。然后，基站bs 110针对多跳网络120的每个入口点从多跳网络120的所述入口点的第一品质因数和第二品质因数的值来计算第三品质因数的值。然后，基站bs 110选择波束成形配置，以便瞄准多跳网络120中的示出了与基站bs 110和所考虑的机器人(或潜在与其相关联的传感器)之间的传输性能有关的第三品质因数的最佳值的入口点。
[0053]
考虑到数据从终端t1、t2或t3 130到基站bs 110的上行链路传输(相反方向被认为是下行链路传输)，信令信息必须从基站bs 110传输给正在讨论的终端t1、t2或t3，以便向正在讨论的终端t1、t2或t3指示所述数据必须至少经由多跳网络120的哪个入口点发送给基站bs 110。
[0054]
当多跳网络120的至少一个入口点的第一品质因数的值和/或第二品质因数的值发生变化时，基站bs 110针对多跳网络120的所述至少一个入口点重新计算第三品质因数的值。然后，如果需要，基站bs 110调节波束成形配置，以便瞄准多跳网络120中关于基站bs 110和所考虑的机器人(或潜在与其相关联的传感器)之间的传输性能示出第三品质因数的最佳值的入口点。
[0055]
图3示意性地表示可以实现本发明的第二上下文。在第二上下文中，通信系统包括基站bs 110以及多跳网络120。多跳网络120包括通过链路160互连以便形成线性拓扑的多个节点装置n1、n2、n3、n4 150。链路160可以是有线链路，但优选地是无线链路。在图3的范围内，多跳网络120的节点装置150的相对位置是固定的并且是已知的。这意味着节点装置150之间没有相对移动。此外，多跳网络120沿着诸如铁路的预定义路径移动。
[0056]
节点装置n1、n2、n3、n4 150中的至少一些包括无线接口，以便在满足适当的无线电传播条件时能够与基站bs 110通信。从基站bs 110的角度来看，能够与基站bs 110通信的节点装置150充当多跳网络120的入口点。至少一个终端t 130连接到多跳网络120，从而使所述至少一个终端t 130能够与基站bs 110通信。
[0057]
与第一上下文相比，第二上下文的不同之处在于多跳网络120在预定轨迹上以速度v移动，该速度v可以随时间而变化。换言之，在第二上下文中，节点装置随着时间共同移动，这产生了相对于基站bs 110的相对移动。
[0058]
为了选择多跳网络120的适当入口点，基站bs 110使用波束成形111，以考虑多跳网络120关于基站bs 110的相对移动而在适当情形瞄准能够与基站bs 110通信的所述节点装置150之一，并因此增加传输增益并减轻干扰。因为存在多跳网络120相对于基站bs 110的相对移动，所以可以使用静态或动态波束成形。
[0059]
在动态波束成形的情况下，传输信道容量仍然可以用作基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能指标。可以应用与图1的第一实施方式中描述的方法相同的方法。不同之处在于，由于多跳网络120在此具有高移动性，因此应使用特定的参考信号模式以对抗高多普勒效应。
[0060]
在静态波束成形的情况下，基站bs 110不能依赖csi来确定第二品质因数的值，这与图1中所示的第一上下文相反。因此，根据第一实施方式，在图3所示的第二上下文中使用路径损耗估计来确定代表基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能的第二品质因数的值。图7中示出了示例。考虑波束成形配置，图7示例性地示出了天线图的主瓣和从基站bs 110朝向由基站bs 110根据传播波束成形配置发送的信号传播所经由的预定义路径180的多个方向d1、d2、d3、d4、d5、d6。由于天线图的方向性，鉴于主瓣的形状，信号强度在所述多个方向d1、d2、d3、d4、d5、d6当中通常从一个方向到另一方向而不同。因此，可以由基站bs 110根据与正在讨论的波束成形配置相对应的天线图的先验知识、以及基站bs 110与预定义路径180之间的地理拓扑的先验知识，来估计路径损耗。地理拓扑的信息可以从数据库知道，该数据库指示对于每个方向d1、d2、d3、d4、d5、d6，在基站bs 110和预定义路径180之间是否先验地存在障碍物(例如树木)并进一步通过考虑预定义路径180的轨迹而提供基站bs 110和预定义路径180之间的距离信息。因此，可以鉴于天线图以及基站bs 110和预定义路径180在所考虑的方向上的距离，并且还鉴于由于在所考虑的方向上在基站bs 110和预定义路径180之间先验已知存在的任何障碍物而导致的潜在遮蔽或消解效应(例如，已建模
的)，根据在所考虑方向上的信号强度来获得路径损耗估计。
[0061]
以上通过使用天线图的主瓣来呈现路径损耗估计。当所述天线图具有多个波瓣时，针对天线图的每个波瓣重复这样的路径损耗估计。
[0062]
应该注意的是，当可以有多种波束成形配置时，也可以使用路径损耗估计而不是csi反馈和信道容量计算来选择波束配置和作为多跳网络120的入口点的装置150。然后针对每个可能的波束成形配置执行以上呈现的路径损耗估计方法。与使用传输信道容量作为传输性能指标相比，优点是波束成形管理和csi反馈过程更简单。
[0063]
根据第二实施方式，基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能是根据基站bs110和多跳网络120之间的传输延迟的考虑而确定的。可以是基于传输信道容量、基站bs 110与多跳网络120之间要传输的信息总量、以及多跳网络120的入口点的缓冲器的填充状态，来计算传输延迟。延迟传输的进一步细节可以参考图1的第二实施方式。可以使用c＝log(1+snr)按照路径损耗条件来估计传输信道容量c，其中snr代表信噪比，信号部分是使用路径损耗估计通过服务路径上的信号传输来估计的。路径损耗估计的细节可以在图3的第一实施方式中找到。
[0064]
根据与协调基站相关的第三实施方式，基站bs 110与多跳网络120之间的传输性能是根据作为一个方面的基站bs 110与至少一个相邻基站(通常是具有与基站bs110的无线电范围交叠的无线电范围的基站)与作为另一方面的多跳网络120之间的路径损耗而确定的。更多细节可以参考图1的第三实施方式。可以使用c＝log(1+sinr)按照路径损耗条件来估计传输信道容量c，其中，回想一下，sinr代表信号加干扰与噪声比。在计算sinr时，使用路径损耗估计通过服务路径上的信号传输来估计信号部分，并且使用路径损耗估计通过干扰路径上的信号传输(由至少一个其它基站产生的信号)来估计干扰部分。
[0065]
根据与协调基站相关的第四实施方式，基站bs 110与多跳网络120之间的传输性能是根据作为一个方面的基站bs 110与至少一个相邻基站(通常为具有与基站bs110的无线电范围交叠的无线电范围的基站)与作为另一方面的多跳网络120之间的传输延迟来确定的。可以基于传输信道容量、基站bs 110和多跳网络120之间要传输的信息总量以及多跳网络120的入口点的缓冲器的填充状态来计算传输延迟。可以使用c＝log(1+sinr)按照路径损耗条件来估计传输信道容量c。当计算sinr时，使用路径损耗估计通过服务路径上的信号传输来估计信号部分，并且使用路径损耗估计通过干扰路径上的信号传输(由至少一个其它基站产生的信号)来估计干扰部分。路径损耗估计的细节可以在图3的第一实施方式中找到。进一步的细节也可以参考图1的第四实施方式。
[0066]
根据以上，基站bs 110能够针对信号传播的多个方向中的每个方向计算代表基站bs 110与多跳网络120之间的传输性能的第二品质因数的值。
[0067]
在特定实施方式中，可以使用以上参照以上与图3有关所公开的第一至第四实施方式而定义的标准的组合来评估基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能。
[0068]
此外，对于多跳网络120的每个入口点，能够与基站bs 110通信的节点装置150中的至少一个向基站bs 110发送代表与终端t 130通信的整个多跳网络120的路由性能的第一品质因数的值。第一品质因数的值可以由另一个节点装置150计算，而不是由向基站bs 110发送所述计算值的节点装置150来计算。第一品质因数的值可以与服务相关，这意味着第一品质因数的值可以取决于与要在基站bs 110和终端t之间传输的数据相关联的服务类
型(尽力而为、视频流、音频流
……
)。当多跳网络120提供基于服务的路由(例如，通过依赖分组报头的服务等级(cos)字段)时，多跳网络120针对多跳网络120的每个入口点提供与多跳网络120能够处理的服务类型的数量一样多的第一品质因数的值。
[0069]
可以注意到，由于移动性的考虑，另一基站可以用作多跳网络120和基站bs 110之间的中继。因此，能够与基站bs 110通信的节点装置150是在满足适当的无线电传播条件时依赖这种中继能够与基站bs 110通信的节点装置150以及直接与基站bs110通信的节点装置150。通常，当多跳网络120在所述另一基站的无线电范围内时，第一品质因数的值以传输周期向所述另一基站传输，并且所述第一品质因数的值用于当多跳网络120已经进入基站bs 110的无线电范围时在未来传输周期中配置用于与多跳网络120稍后通信的基站bs 110。可以在这两个基站之间潜在存在一个或更多个中间骨干基础设施设备，诸如中央或协调单元。
[0070]
当多跳网络120的节点装置150之间的至少一条链路的容量发生显著变化(节点装置消失、节点装置出现、带宽消耗的超过预定义阈值的修改
……
)时，节点装置150通过遵循与上述相同的过程，重新计算第一品质因数的值并且向基站bs 110提供由此计算的更新值。
[0071]
基站bs 110独立于第一品质因数的值的计算，针对每个可能的信号传播方向计算第二品质因数的一个值，如已经参照图7所说明的。
[0072]
然后，基站bs 110针对多跳网络120的每个入口点，从多跳网络120的所述入口点的第一品质因数的值和在每个可能的波束成形配置中的每个可能的信号传播方向的第二品质因数的值，计算第三品质因数的值。
[0073]
然后，当使用动态波束成形时，基站bs 110选择波束成形配置以瞄准多跳网络120中的关于基站bs 110和终端t之间的传输性能示出了第三品质因数的最佳值的入口点，并且进一步确定基站bs 110和多跳网络120之间的传输将在哪个时刻发生，以便瞄准多跳网络120的适当入口点。并且，当使用静态波束成形时，基站bs 110仅考虑多跳网络120在移动中的速度和波束成形配置所指向的方向，来确定基站bs110和多跳网络之间的传输应在哪个时刻发生，以便瞄准多跳网络120的适当入口点。
[0074]
考虑到数据从终端t到基站bs 110的上行链路传输，必须从基站bs 110向终端t发送信令信息，以便向终端t指示所述数据必须至少经由多跳网络120的哪个入口点发送给基站bs 110。
[0075]
图4示意性地表示了图3中描绘的第二上下文的用例。终端t 130搭载在具有四节车厢c1、c2、c3、c4 141的列车140上。作为示例，终端t 130是适于远程地操作列车140或辅助其操作的控制机器。作为另一示例，终端t 130是向乘客提供旅行信息的车载显示屏。作为又一示例，终端t 130是乘客网络浏览装置。作为又一示例，终端t 130是能够在列车中实现视频监控的摄像机。
[0076]
列车140在铁路180上以速度v行驶，该速度可以随时间而变化。列车140的每节车厢c1、c2、c3、c4 141嵌入一个节点装置150，在图4中由天线符号简单表示。节点装置150形成具有线性拓扑的多跳网络120。因此，基站可以用波束成形瞄准列车的不同部分，以便能够通过多跳网络120与终端t通信。
[0077]
多跳网络120可以由其它装置(诸如计算机(如图2所示))共享，考虑到由于多跳网
络120的这种共享导致的带宽消耗变化，这可能影响整个多跳网络120的路由。
[0078]
在特定实施方式中，列车140的每节车厢c1、c2、c3、c4 141嵌入一个节点装置150，每个节点装置150配备有分别放置在正在讨论的车厢c1、c2、c3和c4 141的前部和后部的两个天线，这能够在两节连续车厢之间要求范围受限的通信。
[0079]
基站bs0、bs
1 110沿铁路180放置。中央单元cu 170互连并协调基站bs0、bs1110。基站bs0、bs
1 110使用波束成形来增加传输增益并减轻干扰。波束成形可以是动态的或静态的。
[0080]
当波束成形是静态的时，对于可以使用的唯一波束成形配置存在多个信号传播方向，如已经参照图7说明的。第二品质因数能够决定在所考虑的基站110和多跳网络120之间可能的信号传播方向当中的哪个方向应该是有利的。
[0081]
当波束成形是动态的时，针对每个可能的波束成形配置存在多个信号传播方向。第二品质因数使得能够决定要应用哪个波束成形配置，并且进一步地决定使用正在讨论的波束成形配置在所考虑的基站110和多跳网络120之间可能的信号传播方向当中的哪个方向应该是有利的。
[0082]
对于多跳网络120的每个入口点，终端t 130所连接到的节点装置150计算第一品质因数的值，以便对到达终端t 130的整个多跳网络120的可能路由选项进行分类。当得益于多跳网络120的多路径容量而存在从多跳网络120的一个入口点到达终端t130的多个选项时，正在讨论的节点装置150保留示出最佳路由性能的第一品质因数的值。关于在多路径条件下路径选择的详细信息可以在以下中找到：“path selection and multipath congestion control”，key p.,massouli
é
l.&towsley d.,ieee infocom2007-26th ieee international conference on computer communications,pp.143-151，may 2007(“路径选择和多路径拥塞控制”，key p.,massouli
é
l.和towsley d.ieee infocom 2007年第26次ieee计算机通信国际会议，第143-151页，2007年5月)。然后，正在讨论的节点装置150潜在地经由多跳网络120的至少一个其它节点装置并潜在地经由另一个基站和一个或更多中间骨干基础设施设备(诸如，中央单元cu 170)向基站bs 110发送计算出的第一品质因数的值。
[0083]
当多跳网络120的节点装置150之间的至少一条链路的容量发生显著变化(例如，由于车厢与列车脱离而导致节点装置消失、由于车厢附接至列车而导致节点装置出现、带宽消耗的超过预定义阈值的修改
……
)时，节点装置150重新计算第一品质因数的值并且向基站bs 110提供由此计算的更新值，如上文已经呈现的。
[0084]
基站bs 110独立于第一品质因数的值的计算，针对每个可能的波束成形配置中的每个可能的信号传播方向计算第二品质因数的一个值，如以上已经参照图7说明的。
[0085]
然后，基站bs 110针对多跳网络120的每个入口点，从多跳网络120的所述入口点的第一品质因数的值和每个可能的波束成形配置中的每个可能的信号传播方向的第二品质因数的值，计算第三品质因数的值。
[0086]
当波束成形是静态的时，基站bs 110选择关于基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能示出第三品质因数的最佳值的信号传播配置的方向。然后，基站bs 110确定应该在哪个时刻执行传输。这是预期节点装置150处于所述信号传播方向的视线内的时刻。基站bs 110通过考虑列车140的时间戳位置、所述节点装置150在列车140上的相对位置、列车
140的速度、以及列车140的时间戳位置与铁路180上所述视线穿过铁路180的位置分开的铁路180距离，来估计该时刻。列车的时间戳位置可以例如从安装在列车中的gps(全球定位系统)装置或从机车信令中获得，其中位置信息与表示已经感测到所述位置的时刻的时间信息相关联。
[0087]
当波束成形是动态的时，基站bs 110选择关于基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能示出第三品质因数的最佳值的波束成形配置。第三品质因数的所述最佳值与使用所选波束成形配置可实现的特定信号传播方向相关联。然后，基站bs 110确定应该执行传输的时刻。这是预期节点装置150处于所述信号传播方向的视线内的时刻。基站bs 110通过考虑列车140的实际位置、所述节点装置150在列车140上的相对位置、列车140的实际速度、以及列车140的实际位置与铁路180上所述视线穿过铁路180的位置分开的铁路180距离来估计该时刻。
[0088]
考虑到数据从终端t到正在讨论的基站bs 110的上行链路传输，必须从基站bs110或作为中继的另一基站向终端t发送信令信息，以便向终端t指示所述数据必须至少经由多跳网络120的哪个入口点发送到基站bs 110。
[0089]
当多跳网络120的至少一个入口点的第一品质因数的值和/或至少一个信号传播方向的第二品质因数的值变化时，基站bs 110重新计算第三品质因数的值，该第三品质因数分别暗示多跳网络120的所述至少一个入口点和/或所述信号传播方向。然后，如果需要，基站bs 110调节波束成形配置，以便瞄准多跳网络120中的关于基站bs 110和终端t之间的传输性能示出第三品质因数的最佳值的入口点。
[0090]
图5示意性地示出了在以上呈现的第一上下文或第二上下文中用于执行基站bs110和一个终端之间的数据传输的算法。
[0091]
在步骤s501中，基站bs 110确定必须要在基站bs 110和正在讨论的终端之间执行数据传输。传输可以是下行链路传输，即从基站bs 110到正在讨论的终端。传输可以是上行链路传输，即正在讨论的终端到基站bs 110。
[0092]
在步骤s502中，基站bs 110针对多跳网络120的每个入口点获得第一品质因数的值。可以从充当基站bs 110的中继的另一个基站接收第一品质因数的值。可以从协调电信网络的基站的中央单元cu接收第一品质因数的值。如已经解释的，由多跳网络120计算并提供第一品质因数的值。在特定实施方式中，第一品质因数的每个值取决于多跳网络中的与所述第一品质因数的所述值相关联的入口点与正在讨论的终端之间的传输延迟和/或可实现的吞吐量。
[0093]
根据第一实施方式，第一品质因数表示多跳网络120中与所考虑的第一品质因数的值相关联的入口点与正在讨论的终端之间的总吞吐量，例如专用于特定服务s的总吞吐量。服务s在这里是与要在基站bs 110和正在讨论的终端之间传输的数据相关联的服务类型。在多跳网络120不提供基于服务的路由资源分配的情况下，此处可以在没有任何基于服务的限制的情况下考虑吞吐量。假设从多跳网络120的所述入口点和终端的可能路径形成集合通过使用路由路径在多跳网络120的所述入口点和正在讨论的终端之间的服务s的吞吐量表示为则第一品质因数f1可以写为：
[0094]
[0095]
根据与诸如tcp(传输控制协议，如标准文档rfc 793中规定的)的尽力而为的服务类型相关的第二实施方式，第一品质因数f1表示可以写为以下的加权阿尔法公平指标：
[0096][0097]
其中，表示通过使用路由路径在多跳网络120的所述入口点和正在讨论的终端之间的服务s的吞吐量，α表示公平因子，并且ws表示权重系数。关于这种加权阿尔法公平指标的详细信息可以在以下中找到：“section 3.1“fairness”in“fair end-to-end window based congestion control”,j.mo and j.walrand,international symposium on voice,video and data communications,1998”(“基于公平端到端窗口的拥塞控制”的第3.1节“公平性”，j.mo和j.walrand，国际语音、视频和数据通信研讨会，1998年)。
[0098]
根据与视频流服务类型相关的第三实施方式，第一品质因数f1表示可以写为如下的s-曲线度量：
[0099][0100]
其中，表示通过使用路由路径在多跳网络120的所述入口点和正在讨论的终端之间的服务s的吞吐量，r
(s)
表示服务s的数据(例如，视频)被编码的数据速率，c1表示第一常数并且c2表示第二常数。第一常数c1和第二常数c2与对在基站bs 110和多跳网络120之间要传输的数据进行编码的编码器的特性和编码序列有关。关于这种s-曲线指标的详细信息以及第一常数c1和第二常数c2的设置可以在以下中找到“system model/traffic model”in“multicast scheduling with resource fairness constraints”,v.vukadinovic and g.karlsson,acm/springer wireless netw.,vol.15,no.5,pp.571
–
583,jul.2009(在“具有资源公平约束的多播调度”中的“系统模型/流量模型”，v.vukadinovic和g.karlsson，acm/springer无线网络，第15卷no.5，第571-583页，2009年7月)，尤其是在第ii.b节。
[0101]
根据第四实施方式，第一品质因数表示多跳网络120中的与所考虑的第一品质因数的值相关联的入口点与正在讨论的终端之间的服务s的延迟。假设从多跳网络120的所述入口点和所考虑的终端的可能路径形成集合设表示属于路由路径的点对点链路，并且设针对服务s的点对点链路l的延迟表示为(潜在地包括节点内处理以及节点间传输)，则第一品质因数f1可以写为：
[0102][0103]
服务s在这里是与要在基站bs 110和正在讨论的终端之间传输的数据相关联的服务类型。在多跳网络120不提供基于服务的路由资源分配和业务优先级管理的情况下，这里在没有任何基于服务的限制的情况下考虑延迟。对于服务s的点对点链路l的延迟可以
基于点对点链路l的发端节点的缓冲器的当前状态、使用路由路径r每个服务s的吞吐量和不同服务类型的优先级来计算。
[0104]
在步骤s503中，基站bs 110独立于第一品质因数的值，针对基站和多跳网络120的入口点之间传输的每个配置候选获得代表基站和多跳网络120之间的传输性能的第二品质因数的值。根据特定实施方式，每个候选配置是由多跳网络的一个目标入口点和波束成形配置的预定义集合中的波束成形配置形成的一对。根据特定实施方式，每个候选配置是由多跳网络的一个目标入口点和通过向基站bs 110应用预定义波束成形的信号传播方向而形成的一对。根据特定实施方式，每个候选配置是由多跳网络的一个目标入口点和能够执行正在讨论的数据传输的时刻(诸如，时隙的引用)形成的一对；如已经解释的，嵌入多跳网络120的诸如列车的交通工具的速度和时间戳位置的知识可以用于此目的。
[0105]
如已经说明的，第二品质因数可以是路径损耗的估计、可实现的吞吐量或信道容量的估计、或者引起的延迟的估计。第二品质因数可以进一步考虑至少一个其它指标。在特定实施方式中，这样的至少一个其它指标与当基站bs 110使用每个候选配置时与基站bs 110相邻的至少一个其它基站可实现的性能有关。
[0106]
在步骤s504中，基站bs 110计算组合了针对多跳网络120的每个入口点的第一品质因数的值和针对每个相应候选配置的第二品质因数的值的第三品质因数的值。因此，第三品质因数代表整个多跳网络120的路由性能与基站bs 110和多跳网络120之间的传输性能之间的折衷。因此，第三品质因数是第一品质因数和第二品质因数的组合，例如第一品质因数和第二品质因数的结果的相加，或第一品质因数和第二品质因数的结果的最小值。第三品质因数优选地使用第一品质因数和第二品质因数的归一化结果。
[0107]
在步骤s505中，基站bs 110选择候选配置，包括多跳网络中的关于基站bs 110和正在讨论的终端之间的传输性能而示出了第三品质因数的最佳值的入口点。候选配置使得能够经由正在讨论的入口点与正在讨论的终端执行数据传输。这意味着基站bs 110因此具有多跳网络120中必须发生数据传输所经由的入口点的知识。
[0108]
在步骤s506中，基站bs 110和正在讨论的终端执行数据传输。根据在步骤s505中已经选择的候选配置执行数据传输。经由在步骤s505中已经选择的多跳网络120的入口点来执行数据传输。
[0109]
当数据传输是下行链路传输时，基站bs 110可以在所传输的数据内部，通常在专用报头字段中，指示期望经由多跳网络120的哪个入口点来执行数据传输。
[0110]
当数据传输是上行链路传输时，基站bs 110在所述传输之前向终端提供指示期望经由多跳网络120的哪个入口点执行数据传输的信令信息。信令信息还可以包括关于在步骤s505中已经选择的候选配置的信息，例如，假定执行传输的时刻(诸如，时隙)。正在讨论的终端在整个多跳网络120路由数据，以到达正在讨论的入口点并且使得正在讨论的入口点向基站bs 110发送数据。
[0111]
图5的算法在上面已经详细考虑了由基站bs 110的实现。图5的算法可以代替基站bs 110由与其连接的装置(诸如，互连可能与多跳网络120通信的多个协调基站的中央单元)来实现。在这种情况下，中央单元向基站bs 110提供要应用哪个候选配置。中央单元因此可以指示基站bs 110或另一基站向多跳网络120发送信令信息，以便向多跳网络提供关于要应用的候选配置的信息(更具体地，用于指示多跳网络1200的哪个入口点必须用于上
行链路传输)。
[0112]
以上公开的实施方式依赖于来自多跳网络120的上行链路反馈。这种反馈的目标是向基站bs 110(可能通过另一个基站)提供信息，诸如代表整个多跳网络的路由性能的第一品质因数的值、以及csi或缓冲器状态。必须理解，原理与目标是尝试优化吞吐量或延迟的下行链路传输配置不同。确实，只要在一定时间限制内能够正确地接收到上行链路反馈信息，并不关心上行链路传输信道的质量或容量。因此，可以将上行链路反馈想象为这种信息的简单周期性广播，没有任何特定的波束成形，例如利用最大发送功率，以确保在一定时间限制内传递信息。
[0113]
图6示意性地表示在第一上下文中或第二上下文中使用的通信装置800的硬件架构的示例。通信装置800可以是任意全部基站bs、bs0、bs1。通信装置800可以是任意全部节点装置150。通信装置800可以是任意全部终端130或其硬件控制单元。通信装置800可以是控制单元cu 170。
[0114]
根据所示的硬件架构的示例，通信装置800至少包括通过通信总线810互连的以下组件：处理器、微处理器、微控制器或cpu(中央处理单元)801；ram(随机存取存储器)802；rom(只读存储器)或闪存803；hdd(硬盘驱动器)或sd(安全数字)读卡器804、或适于读取存储在非暂时性信息存储介质上的信息的任何其它装置；以及至少一个通信接口com 805，以实现如本文所描述的通信。
[0115]
cpu 801能够执行从rom 803或经由sd卡读取器804从诸如sd卡的外部存储器加载到ram 802中的指令。在通信装置800已经通电之后，cpu 801能够从ram802读取指令并执行这些指令。这些指令形成一个计算机程序，该计算机程序使cpu801针对正在讨论的通信装置800执行本文描述的算法的一些或所有步骤。
[0116]
因此，可以理解，本文描述的算法的任何全部步骤可以通过可编程计算机器(诸如dsp(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令或程序以软件形式实现；或者由机器或专用芯片或芯片组(诸如，fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路))以硬件形式实现。通常，正在讨论的通信装置800包括被调节和配置为实现如本文关于正在讨论的通信装置800所描述的相关步骤的处理电子电路。