專(zhuān)利名稱(chēng)：一種數(shù)據(jù)中繼方法、系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)據(jù)中繼方法，尤其涉及一種用于減少各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的能量損耗的數(shù)據(jù)中繼方法。
背景技術(shù)：
在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，傳感網(wǎng)通過(guò)部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行信息感知，這些大量部署的傳感器節(jié)點(diǎn)通常由電池供電且可用電量較少。因此，如何降低節(jié)點(diǎn)的能量消耗對(duì)延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)的工作時(shí)間，保證傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋至關(guān)重要。另一方面，由于傳感網(wǎng)的部署環(huán)境通常較惡劣，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)間的通信鏈路條件較差，因此，提高節(jié)點(diǎn)的通信效率，保證鏈路的通信質(zhì)量對(duì)傳感網(wǎng)信息的采集匯聚至關(guān)重要。協(xié)作通信可通過(guò)多節(jié)點(diǎn)協(xié)作、模擬多天線的通信方式來(lái)減低節(jié)點(diǎn)通信能量消耗，保證節(jié)點(diǎn)通信質(zhì)量。目前，用于傳感網(wǎng)的協(xié)作通信方式主要集中于協(xié)作中繼和虛擬多進(jìn)多出的通信方式。在這些協(xié)作通信方式中，可通過(guò)選擇最優(yōu)的協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)，以及引入能量控制的方法，來(lái)降低通信能量消耗保證通信質(zhì)量。但在一些情況下，可選的協(xié)作節(jié)點(diǎn)未必能夠在最優(yōu)化的區(qū)域，這將影響協(xié)作通信在降低能耗上的優(yōu)勢(shì)。此外，在目前的協(xié)作通信方式中，通常在源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)間選取一個(gè)或多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)參與協(xié)作通信，這些節(jié)點(diǎn)的選取主要基于即時(shí)或穩(wěn)態(tài)的通信鏈路情況進(jìn)行選取。按照中繼節(jié)點(diǎn)的工作方式不同，可將協(xié)作通信分為:協(xié)作中繼通信和虛擬多進(jìn)多出通信的方式,如

圖1a和圖2b所示。在協(xié)作中繼的方式下，協(xié)作節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的信息報(bào)文，然后以譯碼轉(zhuǎn)發(fā)或信號(hào)放大轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將對(duì)源節(jié)點(diǎn)和協(xié)作節(jié)點(diǎn)的信息報(bào)文進(jìn)行聯(lián)合解碼；而在虛擬多進(jìn)多出的方式下，多個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)在收到源節(jié)點(diǎn)的信息報(bào)文后，將以虛擬多天線的方式對(duì)報(bào)文進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)發(fā)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)多路報(bào)文進(jìn)行解碼以獲取源信息報(bào)文。在衰退信道中，例如，常見(jiàn)的瑞利衰退信道中，這兩種協(xié)作通信方式將可獲得與多天線系統(tǒng)類(lèi)似的分級(jí)增益。因此，與多跳通信相比，在通信距離大于一定的值時(shí)，協(xié)作通信的能耗將會(huì)更少。此外，可以對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行不同的能量控制，以更大地降低協(xié)作通信的能耗。例如，在高信噪比的情況下，采用最小化協(xié)作通信的中斷概率或最大化目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)信噪比的方式，優(yōu)化各節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。另外，參與協(xié)作通信的節(jié)點(diǎn)數(shù)目也可基于這些目標(biāo)條件進(jìn)行優(yōu)化。但是，這些協(xié)作通信采用相應(yīng)的能量控制策略時(shí)，只能夠保證整體通信能量消耗的最優(yōu)化，無(wú)法同時(shí)使各節(jié)點(diǎn)都能有相對(duì)均衡的能量消耗，因此可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中個(gè)別節(jié)點(diǎn)能量消耗過(guò)快而影響網(wǎng)絡(luò)的連通性。此外，在虛擬多進(jìn)多出的協(xié)作通信方式中，大多要求協(xié)作節(jié)點(diǎn)位置能夠相對(duì)集中，才能較好地優(yōu)化通信能量消耗，而傳感節(jié)點(diǎn)的部署往往是隨機(jī)的，節(jié)點(diǎn)的集中部署不利于信息的分布采集，因此，將影響虛擬多進(jìn)多出協(xié)作通信的能量效率。
總體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中的協(xié)作通信方法具有以下缺點(diǎn):1.現(xiàn)有的協(xié)作通信往往是以最小化中斷概率(outage probability)或最大化目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)信噪比為目的，而不是以最小化能量消耗為目的。2.現(xiàn)有的協(xié)作通信在采用最小化中斷概率或最大化目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)信噪比等能量控制時(shí)，無(wú)法保證在優(yōu)化整體能量消耗的同時(shí)，均衡各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗。3.現(xiàn)有的協(xié)作通信方式在需要兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)參與協(xié)作時(shí)，往往要求協(xié)作節(jié)點(diǎn)的位置盡量集中，才可保證通信的整體能量效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種數(shù)據(jù)中繼方法和系統(tǒng)，本發(fā)明在進(jìn)行協(xié)作通信的時(shí)候，能夠降低對(duì)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的位置要求，并且，該方法能夠最優(yōu)化協(xié)作通信整體能
量消耗。根據(jù)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)中繼方法，其中，該方法包括下列步驟:A、源節(jié)點(diǎn)將源信息 以廣播的方式發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)；B、第一中繼節(jié)點(diǎn)收到所述源信息以后，對(duì)所述源信息以放大轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)；C、第二中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)所述放大后的源信息和由源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的源信息進(jìn)行聯(lián)合解碼，并將解碼后的源信息以譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；D、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的兩個(gè)源信息進(jìn)行聯(lián)合解碼并獲取到最終的源信息。進(jìn)一步地，優(yōu)選的方法是，所述步驟C和步驟D中，所述第二中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)基于最大比合并的方式對(duì)收到的多個(gè)源信息進(jìn)行聯(lián)合解碼。優(yōu)選的方法是，步驟A C中，進(jìn)一步還包括:獲取協(xié)作中繼過(guò)程中的通信誤碼率以及信道信噪比，最小化源節(jié)點(diǎn)、第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。優(yōu)選的方法是，進(jìn)一步包括:根據(jù)下列表達(dá)式對(duì)源節(jié)點(diǎn)、第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)的信號(hào)發(fā)射功率進(jìn)行功率控制:
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)中繼方法，包括: A、源節(jié)點(diǎn)將源信息以廣播的方式發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)； B、第一中繼節(jié)點(diǎn)收到所述源信息以后，對(duì)所述源信息以放大轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)； C、第二中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)所述放大后的源信息和由源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的源信息進(jìn)行聯(lián)合解碼，并將解碼后的源信息以譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)； D、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的兩個(gè)源信息進(jìn)行聯(lián)合解碼并獲取到最終的源信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中繼方法，其特征在于， 所述步驟C和步驟D中，所述第二中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)基于最大比合并的方式對(duì)收到的多個(gè)源信息進(jìn)行聯(lián)合解碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)中繼方法，其特征在于，步驟A C中，進(jìn)一步還包括: 獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的平均信道衰減強(qiáng)度和不同中繼過(guò)程中的通信誤碼率要求，最小化源節(jié)點(diǎn)、第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)中繼方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 根據(jù)下列表達(dá)式對(duì)源節(jié)點(diǎn)、第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率進(jìn)行功率控制:
5.一種數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)，包括: 源節(jié)點(diǎn)，用于將源息信以廣播的方式發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)； 第一中繼節(jié)點(diǎn)，用于收到所述源信息以后，對(duì)所述信息以放大轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)； 第二中繼節(jié)點(diǎn)，用于對(duì)所述放大后的源信息和由源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的源信息進(jìn)行聯(lián)合解碼，并將解碼后的源信息以譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，用于對(duì)第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的兩個(gè)源信息進(jìn)行聯(lián)合解碼并獲取到最終的源信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合解碼采取的是最大比合并的方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)，其特征在于， 所述源節(jié)點(diǎn)、第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)，還用于獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的平均信道衰減強(qiáng)度和不同中繼過(guò)程中的通信誤碼率要求，最小化源節(jié)點(diǎn)、第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)下列表達(dá)式對(duì)源節(jié)點(diǎn)、第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率進(jìn)行功率控制:
9.一種源節(jié)點(diǎn),包括: 發(fā)送單元，用于將源息信以廣播的方式發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)； 功率控制單元，用于按照下列表達(dá)式進(jìn)行源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率控制:
10.一種中繼節(jié)點(diǎn)，包括: 接收單元，用于接收源節(jié)點(diǎn)以廣播形式發(fā)送的源信息；放大轉(zhuǎn)發(fā)單元，用于對(duì)所述源信息進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)；功率控制單元，用于基于下列表達(dá)式進(jìn)行發(fā)射功率的控制:
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)據(jù)中繼方法，包括A、源節(jié)點(diǎn)將源信息以廣播的方式發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)；B、第一中繼節(jié)點(diǎn)收到所述源信息以后，對(duì)所述源信息信號(hào)以放大轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)；C、第二中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)所述放大后的源信息信號(hào)和由源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的源信息信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合解碼，并將解碼后的信號(hào)以譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；D、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)第一中繼節(jié)點(diǎn)和第二中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的兩個(gè)源信息信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合解碼并獲取到源信息。本發(fā)明能夠根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的信道情況，以更好地獲得信道增益，減少協(xié)作通信的能量消耗。此外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04W52/04GK103188783SQ20111044349
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者宛海濤, 余智欣, 王紅梅, 戴欣, 劉越 申請(qǐng)人:中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司