[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)協(xié)同節(jié)點(diǎn)數(shù)目的全雙工譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110582002.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN113315621B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卜智勇;劉立剛;周斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都中科微信息技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H04L5/14
• 分類號(hào): H04L5/14;H04L1/06;H04B7/06;H04B7/08;H04B7/0456
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 徐靜

本發(fā)明提供一種自適應(yīng)協(xié)同節(jié)點(diǎn)數(shù)目的全雙工譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作通信方法，包括：步驟S1，通過信道測(cè)量獲得協(xié)作簇內(nèi)源通信節(jié)點(diǎn)與目的通信節(jié)點(diǎn)的信噪比；步驟S2，根據(jù)協(xié)作簇內(nèi)源通信節(jié)點(diǎn)與目的通信節(jié)點(diǎn)的信噪比，確定最優(yōu)的協(xié)作源通信節(jié)點(diǎn)數(shù)；步驟S3，通過信道探測(cè)估計(jì)源通信節(jié)點(diǎn)間的信道參數(shù)；步驟S4，根據(jù)步驟S2確定的協(xié)作源通信節(jié)點(diǎn)數(shù)，相應(yīng)地確定需要的時(shí)隙結(jié)構(gòu)；步驟S5，根據(jù)步驟S4時(shí)隙規(guī)劃的時(shí)隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，完成協(xié)同共享；步驟S6，目的通信節(jié)點(diǎn)將信道狀態(tài)信息反饋給協(xié)作簇內(nèi)各源通信節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明通過在不同信道條件下采用不同的源通信節(jié)點(diǎn)數(shù)，能夠提高協(xié)作傳輸效率，解決了傳統(tǒng)協(xié)同通信系統(tǒng)中無線資源浪費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)能耗高、信道容量過低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種自適應(yīng)協(xié)同節(jié)點(diǎn)數(shù)目的全雙工譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作通信方法。

背景技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)(IoT，Internet of Things)是萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅僅局限于人與人之間，而是擴(kuò)展到了任何物體與物體之間，并在之間進(jìn)行通信。物聯(lián)網(wǎng)的提出和應(yīng)用使得人與物以及物與物之間的有效通信成為可能，最終有望實(shí)現(xiàn)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)高度的智能特性的愿景。物聯(lián)網(wǎng)已成為當(dāng)前世界新一輪經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，是下一個(gè)推動(dòng)世界高速發(fā)展的重要生產(chǎn)力。

在物聯(lián)網(wǎng)中，經(jīng)常需要多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)向位于網(wǎng)絡(luò)邊緣目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。典型的場(chǎng)景包括：遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)、災(zāi)害救助等。由于無線信道廣泛存在多徑衰落、路徑損耗和陰影衰落等多種不利因素，這些因素導(dǎo)致信道的特性在時(shí)間、頻率和空間等范圍內(nèi)隨機(jī)變化，使得利用無線信道進(jìn)行高速并且可靠的通信成為非常棘手的問題。多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)由于具有良好的抗衰落性能、能提升信道容量以及傳輸速率快等特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)階段被廣泛運(yùn)用的技術(shù)。然而，在實(shí)際環(huán)境中，受到設(shè)備大小的限制，無線物聯(lián)網(wǎng)終端往往無法部署多個(gè)天線，難以利用MIMO的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

協(xié)同通信技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)終端提供了利用MIMO性能增益的技術(shù)手段。在一個(gè)協(xié)同通信系統(tǒng)中，多個(gè)距離相近的通信節(jié)點(diǎn)之間會(huì)按照某種協(xié)議構(gòu)成一個(gè)協(xié)作簇，處于協(xié)作簇內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行直接通信，他們共享信息、相互協(xié)同。簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成虛擬MIMO系統(tǒng)，完成信息的傳輸。協(xié)作簇內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)采用協(xié)同分集技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以使得配備單天線的通信源節(jié)點(diǎn)之間獲得空間分集增益，使得接收端能夠收到多個(gè)攜帶相同信息的信號(hào)，這些信號(hào)在時(shí)間、頻率或者空間范圍內(nèi)具備獨(dú)立統(tǒng)計(jì)特性，將這些信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜ⅲ梢越档退ヂ涞挠绊?，從而改善無線通信系統(tǒng)的性能，大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕岣邤?shù)據(jù)的傳輸速率。

協(xié)同通信傳輸過程一般分為兩個(gè)階段：共享階段和傳輸階段。在共享階段，協(xié)作簇內(nèi)各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)會(huì)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)全共享；在傳輸階段，協(xié)作簇內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)的傳輸。

在協(xié)同傳輸過程中，協(xié)作簇內(nèi)必須要首先進(jìn)行通信節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸，以實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)共享。該共享階段的通信傳輸過程會(huì)占據(jù)一定時(shí)隙，這些時(shí)隙沒有進(jìn)行源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸，并不是“有效的”通信過程，造成了頻譜資源的浪費(fèi)，同時(shí)會(huì)提高通信節(jié)點(diǎn)能耗。

出現(xiàn)上述問題的原因，在于傳統(tǒng)協(xié)同通信系統(tǒng)的各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)普遍采用半雙工通信模式。半雙工模式是指通信節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行接收或者收發(fā)的雙向傳輸，但是在某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)頻段只能進(jìn)行接收或者發(fā)射。半雙工模式下，根據(jù)收發(fā)信道的不同配置方法，無線通信網(wǎng)絡(luò)可相應(yīng)地分為時(shí)分雙工(TDD)和頻分雙工(FDD)兩類。TDD的接收和發(fā)送是使用同一頻率的不同時(shí)隙，在時(shí)間維度上是互不重疊的。而FDD是在不同的頻率上分別進(jìn)行接收和發(fā)送。從信息論的角度考慮，半雙工雙向通信沒有充分逼近雙向信道的理論容量上限。

綜上所述，傳統(tǒng)協(xié)同通信系統(tǒng)存在如下問題：

(1)傳統(tǒng)協(xié)同通信系統(tǒng)的源節(jié)點(diǎn)普遍采用半雙工節(jié)點(diǎn)，從而不能進(jìn)行同時(shí)同頻傳輸；