一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输方法及装置，涉及无线通信技术领域，包括：确定当前时刻存在数据传输需求的源节点集合S；针对预设的中继节点集合R中的每个中继节点rj，根据每个源节点si所处位置及其目的节点所处位置分别与rj的服务范围之间的关系，对rj进行分配，获得每个源节点si的备选中继节点集合Rsi；获得每个源节点si的空闲频谱集合Fsi，以及si的Rsi的空闲频谱集合FRsi；针对每个源节点si，确定si的可用空闲频谱集合FAsi；每个源节点si在其FAsi包含的频谱上，通过Rsi中包含的中继节点向si对应的目的节点传输数据。应用本发明专利技术实施例提供的方案，能够提高通信效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输方法及装置
本专利技术涉及无线通信
，特别涉及一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输方法及装置。
技术介绍
近年来，无线通信技术的发展和高数据速率服务的出现已经消耗了几乎所有可用频谱，从而使频谱成为了一种非常稀缺的无线资源，在可用频谱范围内很难找到能够满足新技术和服务需求的带宽。另外，基于现有的固定频谱分配方式，大部分的频谱已被分配给了指定的授权用户，然而，这种固定的频谱分配方式，不论在时间和空间上对频谱的利用效率都较低。基于上述原因，现有技术中，在协作中继网络中进行数据传输时，引入了认知无线电频谱感知技术，使有传输需求的用户能够动态接入空闲频谱。但是，实际应用中，很多空闲频谱往往都是非连续的，一个单一频段难以满足LTE-Advanced对带宽的需求。因此，为了满足不断增长的速率需求和多样化业务需求，LTE-Advanced提出了频谱聚合概念。频谱聚合技术的核心思路是：将多个连续或离散频谱聚合在一起，形成一个更宽的频谱。这种技术的应用既满足了LTE-Advanced在带宽方面的需求，又可以提高频谱碎片的利用率。另一方面，实际频谱使用中，很多被授权的频段内都有未被使用的离散频谱段。但是这些闲置的频段不能被其他非授权用户使用，这就在频谱资源短缺的情况下造成了频谱的浪费，因此，利用频谱聚合技术进行数据传输，能够提高频谱的利用率。然而，现有技术中，利用频谱聚合技术进行数据传输时，一般只考虑到同一时刻单用户有数据传输需求的情况，而实际应用中，同一时刻多个用户有数据传输需求的情况也比较常见，因此，同一时刻多个用户有数据传输需求时，应用现有技术进行数据传输，由于未考虑整个网络的性能，通信效率较低。
技术实现思路
本专利技术实施例公开了一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输方法及装置，以在同一时刻多个用户有数据传输需求的情况下，提高通信效率。为达到上述目的，本专利技术实施例公开了一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输方法，所述方法包括：确定当前时刻存在数据传输需求的源节点集合S；针对预设的中继节点集合R中的每个中继节点rj，根据所述S中每个源节点si所处位置及其对应的目的节点di所处位置分别与rj的服务范围之间的关系，确定rj针对源节点的分配策略，对rj进行分配，并根据分配结果获得所述S中每个源节点si对应的备选中继节点集合Rsi，其中，每个源节点允许存在多个对应的中继节点、或不存在对应的中继节点；每个中继节点允许存在至多一个对应的源节点、或不存在对应的源节点；根据预设的频谱感知算法，获得所述S中每个源节点si的空闲频谱集合Fsi，以及si对应的Rsi的空闲频谱集合FRsi；针对所述S中的每个源节点si，根据Fsi和FRsi，确定si的可用空闲频谱集合FAsi，其中，一个频谱仅属于一个源节点对应的可用空闲频谱集合；所述S中每个源节点si在其FAsi包含的频谱上，通过Rsi中包含的中继节点向si对应的目的节点di传输数据。在本专利技术的一种具体实现方式中，所述针对预设的中继节点集合R中的每个中继节点rj，根据所述S中每个源节点si所处位置及其对应的目的节点di所处位置分别与rj的服务范围之间的关系，确定rj针对源节点的分配策略，对rj进行分配，并根据分配结果获得所述S中每个源节点si对应的备选中继节点集合Rsi，包括：设置第一判断初始值j为1；判断中继节点rj服务范围内节点对的数量是否等于1，其中，一个节点对中包括：一个源节点，以及根据该源节点的数据传输需求确定的目的节点；若等于1，将rj分配给rj服务范围内节点对中的源节点；若不等于1，判断rj服务范围内节点对的数量是否大于1；若大于，分别预测rj服务范围内每一节点对中的源节点通过rj与该节点对中的目的节点进行数据通信时的网络吞吐量预测值，并将rj分配给上述计算结果中最大网络吞吐量预测值对应的源节点；更新j的值为j+1；判断j是否大于所述R中所包括中继节点的数量；若不大于，返回所述判断rj服务范围内节点对的数量是否等于1的步骤；根据分配结果获得所述S中每个源节点si对应的备选中继节点集合Rsi。在本专利技术的一种具体实现方式中，所述分别预测rj服务范围内每一节点对中的源节点通过rj与该节点对中的目的节点进行数据通信时的网络吞吐量预测值，包括：在中继协作通信模式为解码转发协作通信模式的情况下，根据以下表达式，分别预测rj服务范围内每一节点对中的源节点通过rj与该节点对中的目的节点进行数据通信时的网络吞吐量预测值，其中，Trj,dt表示st通过中继节点rj与其对应的目的节点dt进行数据通信时的网络吞吐量预测值，st表示rj服务范围内任一个节点对中的源节点，b表示可用频谱的带宽，N0W表示系统的噪声功率，Γ表示与物理层编码调制关联的冗余量，Prj,dt和hrj,dt表示预设的中继节点rj与目的节点dt进行数据通信时的发送功率和信道增益。在本专利技术的一种具体实现方式中，所述针对所述S中的每个源节点si，根据Fsi和FRsi，确定si的可用空闲频谱集合FAsi，包括：设置第二判断初始值y为1；判断标识为y的频谱f是否只针对所述S中的一个源节点si满足以下条件，f∈Fsi且f∈FRsi；若为是，将f确定为si对应的可用空闲频谱集合中的元素；若为否，从所述S中确定满足上述条件的源节点；预测经确定得到的各个源节点的备选中继节点集合中的中继节点与该源节点对应的目的节点进行数据通信时的信噪比预测值；根据预测结果，获得最大信噪比预测值对应的源节点；将f确定为所获得的源节点对应的可用空闲频谱集合中的元素；更新y的值为y+1；判断y是否大于预设的频谱数量；若不大于，返回所述判断标识为y的频谱f是否只针对所述S中的一个源节点si满足以下条件的步骤。在本专利技术的一种具体实现方式中，所述预测经确定得到的各个源节点的备选中继节点集合中的中继节点与该源节点对应的目的节点进行数据通信时的信噪比预测值，包括：根据以下表达式，预测经确定得到的各个源节点的备选中继节点集合中的中继节点与该源节点对应的目的节点进行数据通信时的信噪比预测值，其中，表示在频谱f上，中继节点rl与目的节点dz进行数据通信时的信噪比预测值，dz为根据数据传输需求确定的rl对应的源节点对应的目的节点，N0W表示系统的噪声功率，Γ表示与物理层编码调制关联的冗余量,Pf,dz和hf,dz表示预设的在频谱f上，中继节点rl与目的节点dz进行数据通信时的发送功率和信道增益。在本专利技术的一种具体实现方式中，所述S中每个源节点si在其FAsi包含的频谱上，通过Rsi中包含的中继节点向si对应的目的节点di传输数据，包括：从所述S中每个源节点si的FAsi所包含的频谱中确定Rsi中包含的每一中继节点的空闲频谱；在所确定的每一中继节点的空闲频谱上，通过该中继节点向si对应的目的节点di传输数据。为达到上述目的，本专利技术实施例公开了一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输装置，所述装置包括：源节点集合确定模块，用于确定当前时刻存在数据传输需求的源节点集合S；备选中继节点集合获得模块，用于针对预设的中继节点集合R中的每个中继节点rj，根据所述S中每个源节点si所处位置及其对应的目的节点di所处位置分别与rj的服务范围之间的关系，确定rj针对源节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：确定当前时刻存在数据传输需求的源节点集合S；针对预设的中继节点集合R中的每个中继节点rj，根据所述S中每个源节点si所处位置及其对应的目的节点di所处位置分别与rj的服务范围之间的关系，确定rj针对源节点的分配策略，对rj进行分配，并根据分配结果获得所述S中每个源节点si对应的备选中继节点集合Rsi，其中，每个源节点允许存在多个对应的中继节点、或不存在对应的中继节点；每个中继节点允许存在至多一个对应的源节点、或不存在对应的源节点；根据预设的频谱感知算法，获得所述S中每个源节点si的空闲频谱集合Fsi，以及si对应的Rsi的空闲频谱集合FRsi；针对所述S中的每个源节点si，根据Fsi和FRsi，确定si的可用空闲频谱集合FAsi，其中，一个频谱仅属于一个源节点对应的可用空闲频谱集合；所述S中每个源节点si在其FAsi包含的频谱上，通过Rsi中包含的中继节点向si对应的目的节点di传输数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于协作中继及频谱聚合的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：确定当前时刻存在数据传输需求的源节点集合S；针对预设的中继节点集合R中的每个中继节点rj，根据所述S中每个源节点si所处位置及其对应的目的节点di所处位置分别与rj的服务范围之间的关系，确定rj针对源节点的分配策略，对rj进行分配，并根据分配结果获得所述S中每个源节点si对应的备选中继节点集合Rsi，其中，每个源节点允许存在多个对应的中继节点、或不存在对应的中继节点；每个中继节点允许存在至多一个对应的源节点、或不存在对应的源节点；根据预设的频谱感知算法，获得所述S中每个源节点si的空闲频谱集合Fsi，以及si对应的Rsi的空闲频谱集合FRsi；针对所述S中的每个源节点si，根据Fsi和FRsi，确定si的可用空闲频谱集合FAsi，其中，一个频谱仅属于一个源节点对应的可用空闲频谱集合；所述S中每个源节点si在其FAsi包含的频谱上，通过Rsi中包含的中继节点向si对应的目的节点di传输数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对预设的中继节点集合R中的每个中继节点rj，根据所述S中每个源节点si所处位置及其对应的目的节点di所处位置分别与rj的服务范围之间的关系，确定rj针对源节点的分配策略，对rj进行分配，并根据分配结果获得所述S中每个源节点si对应的备选中继节点集合Rsi，包括：设置第一判断初始值j为1；判断中继节点rj服务范围内节点对的数量是否等于1，其中，一个节点对中包括：一个源节点，以及根据该源节点的数据传输需求确定的目的节点；若等于1，将rj分配给rj服务范围内节点对中的源节点；若不等于1，判断rj服务范围内节点对的数量是否大于1；若大于，分别预测rj服务范围内每一节点对中的源节点通过rj与该节点对中的目的节点进行数据通信时的网络吞吐量预测值，并将rj分配给上述计算结果中最大网络吞吐量预测值对应的源节点；更新j的值为j+1；判断j是否大于所述R中所包括中继节点的数量；若不大于，返回所述判断rj服务范围内节点对的数量是否等于1的步骤；根据分配结果获得所述S中每个源节点si对应的备选中继节点集合Rsi。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别预测rj服务范围内每一节点对中的源节点通过rj与该节点对中的目的节点进行数据通信时的网络吞吐量预测值，包括：在中继协作通信模式为解码转发协作通信模式的情况下，根据以下表达式，分别预测rj服务范围内每一节点对中的源节点通过rj与该节点对中的目的节点进行数据通信时的网络吞吐量预测值，其中，Trj,dt表示st通过中继节点rj与其对应的目的节点dt进行数据通信时的网络吞吐量预测值，st表示rj服务范围内任一个节点对中的源节点，b表示可用频谱的带宽，N0W表示系统的噪声功率，Γ表示与物理层编码调制关联的冗余量，Prj,dt和hrj,dt表示预设的中继节点rj与目的节点dt进行数据通信时的发送功率和信道增益。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述S中的每个源节点si，根据Fsi和FRsi，确定si的可用空闲频谱集合FAsi，包括：设置第二判断初始值y为1；判断标识为y的频谱f是否只针对所述S中的一个源节点si满足以下条件，f∈Fsi且f∈FRsi；若为是，将f确定为si对应的可用空闲频谱集合中的元素；若为否，从所述S中确定满足上述条件的源节点；预测经确定得到的各个源节点的备选中继节点集合中的中继节点与该源节点对应的目的节点进行数据通信时的信噪比预测值；根据预测结果，获得最大信噪比预测值对应的源节点；将f确定为所获得的源节点对应的可用空闲频谱集合中的元素；更新y的值为y+1；判断y是否大于预设的频谱数量；若不大于，返回所述判断标识为y的频谱f是否只针对所述S中的一个源节点si满足以下条件的步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S中每个源节点si在其FAsi包含的频谱上，通过Rsi中包含的中继节点向si对应的目的节...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏翼飞，张勇，龚霞，宋梅，马跃，王小军，刘宁宁，战晓苏，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11