CN101472241B - 一种在蜂窝网络中协作接收的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在蜂窝网络中协作接收的方法，包括下列步骤：接收单元通过上行链路向基站发送信号；基站接收在上行链路上接收单元发送的信号，并对接收单元进行分组；基站将缓存中所有的接收单元分完组后，在下行链路上发送分组信息，并在自身维护一个列表；接收单元接收基站发来的关于自身所在分组的信息，根据分组信息与同一组的其它接收单元建立连接，并在自身维护一个列表；基站将发送给同一个分组中每个接收单元的数据组合起来，形成一帧需要发送的数据，并同时发送给同一个分组中每个接收单元；分组中的接收单元收到数据帧进行解析，并提取属于自己的那部分数据信息，丢弃其余的数据。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝网络无线通信系统领域，特别是涉及一种在蜂窝网络中协作接收的方法。
背景技术
随着无线通信技术的发展，蜂窝无线通信网络的覆盖范围越来越大，提供的信号质量也相对提高。同时，人们对无线通信的要求也越来越高，要求蜂窝无线通信网络能够提供更大的覆盖范围，更好的信号质量。
另一方面，随着手机持有率的日益提高，蜂窝无线通信网络中的接收单元(手机)在空间物理位置的分布上有越来越密集的趋势。尤其是在城市的办公室中，接收单元之间距离很短，且在一定的时间内相对位置较为固定。另外，现在的手机配置越来越高，很多手机上都缺省安装了蓝牙或者红外模块，在一些智能手机上可能还包含了WLAN(无线局域网)模块，大大方便了手机间数据交换技术的实现。如何能够充分利用这些新特点是解决上述问题的一个思路。
现有技术中的协作分集技术通过用户间的协作通信，使得多个单天线的设备共同虚拟成一个多天线的设备，来弥补接收单元作为手持设备由于能耗等问题难以加入多根天线的缺陷。但现有技术中的协作分集技术主要用于多个终端协作向基站发送上行数据，没有将协作分集技术用于基站向多个终端发送下行数据的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在蜂窝网络中协作接收的方法，使接收单元能够接收到的信号质量得到增强，并可以进一步的提高下行链路上的数据传输速率。
为实现本发明的目的而提供的一种在蜂窝网络中协作接收的方法，包括下列步骤：
A.接收单元通过上行链路向基站发送信号；
B.基站接收在上行链路上接收单元发送的信号，并对接收单元进行分组；
C.基站将缓存中所有的接收单元分完组后，在下行链路上发送分组信息，并在自身维护一个列表；
D.接收单元接收基站发来的关于自身所在分组的信息，根据分组信息与同一组的其它接收单元建立连接，并在自身维护一个列表；
E.基站将发送给同一个分组中每个接收单元的数据组合起来，形成一帧需要发送的数据，并同时发送给同一个分组中每个接收单元；
F.分组中的接收单元收到数据帧进行解析，并提取属于自己的那部分数据信息，丢弃其余的数据；
其中所述步骤B还进一步包括：
B1.基站对在上行链路上接收到的接收单元发送给基站的信号进行解析；
B2.基站对缓存中的接收单元，根据其相互之间的空间物理位置和相对移动速度来决定接收单元的分组方式；
步骤B2中，所述分组方式，是将空间物理位置相互邻近且相对速度较小的接收单元分为一组。
步骤A中，所述信号包括接收单元的物理空间位置和移动速度的信息。
步骤A中，所述信号还包括是否同意和其它接收单元形成分组配对的信息。
步骤B2中，所述分组方式，一组中的接收单元不止两个，存在多个接收单元被分为一组的情况。
步骤B2中，所述分组方式，在条件不满足的情况下，一个接收单元也可以成为一组。
所述步骤B1还进一步包括：
B11.确定覆盖范围内每个接收单元所在的空间物理位置和相对移动速度；
B12.对于不同意和其他接收单元配对形成分组的接收单元，基站简单丢弃其相关信息；
B13.对于同意和其他接收单元配对形成分组的接收单元，基站将接收单元的信息放入缓存，等待分组。
所述步骤C还进一步包括：
C1.在下行链路上将分组信息发送给各接收单元供接收单元在配对时使用；
C2.基站自身为每一个分组维护一个列表。
步骤C2中，所述列表基站自身为每一个分组维护的中记录了分组中参与分组的各接收单元的信息，包括接收单元的标识符，接收单元的空间物理位置，接收单元的移动速度信息。
基站周期性重复步骤B～步骤C的过程，以适应移动情况下不断变化的场景。
所述步骤C2中，基站要对主动请求分组配对的接收单元，根据请求分组配对的接收单元的空间物理位置和移动速度，在基站维护的列表中选择合适的分组，并把该分组的相关信息发送给请求分组配对的接收单元，并对基站维护的列表进行更新。
所述步骤D，还进一步包括步骤：
D1.接收单元根据分组信息寻找和自己属于同一分组的接收单元，并与之建立连接，准备以后的协作通信；
D2.接收单元在自身维护一个关于自己所在分组的列表。
步骤D1中，所述连接，使用现有的蜂窝通信网络的无线频带，或采用蓝牙、红外等无线接口，并分别遵循相关接口协议。
步骤D2中，所述接收单元在自身维护的关于自己所在分组的列表记录了参加该分组的接收单元信息，包括：接收单元的标识符，接收单元的空间物理位置，接收单元的移动速度信息。
所述步骤D2，当接收单元接到其它的接收单元要求加入本分组的请求时，应该与相应接收单元建立连接，并更新所维护的列表。
所述步骤E中，所述数据，是需要发送给处于同一分组中所有接收单元的数据的有序集合。
所述步骤F，还进一步包括步骤：
F1.分组中的接收单元接收到数据后，通过接收单元间的信道互相传送数据副本，使得分组中的每一个接收单元都拥有所有该分组中接收单元所接收到的数据副本；
F2.在分组中的每一个接收单元上利用收到的同一份数据的多份副本进行最大比率接收合并解码，得到基站发送的原始数据；
F3.每个接收单元将属于自己的那部分数据信息提取出来，丢弃其余的数据。
所述步骤F1中，接收单元在接收属于同一分组内的其他接收单元发送来的数据副本时，为保证解码时效，需要设定一个接收时间阈值。
所述步骤F1，还进一步包括步骤：
F11.当时间小于该接收时间阈值时，接收单元始终处于准备接收新的数据副本状态，除非根据该接收单元自身所维护的列表，所有的数据副本都已经接收完成；
F12.当时间超过该接收时间阈值时，接收单元则认为在接收时间阈值限定的时间内没有收到的数据副本已经丢失，为保证解码时效不再继续等待接收，并进入解码状态。
所述步骤F12中，在解码状态接收单元解码所利用的数据副本就是已经收到的同一分组中其他接收单元传送过来的有效副本。
所述步骤F12中，接收单元在接收不到任何同一分组中其他接收单元提供的数据副本时，此接收单元就利用自身接收到的这份数据进行解码操作得到实际的数据信息。
本发明的有益效果是：通过将原来独立但物理位置相互邻近的接收单元进行分组并协作接收，使接收单元能够接收到的信号质量得到增强，并可以进一步的提高下行链路上的数据传输速率。
附图说明
图1是蜂窝网络协作接收整体结构图；
图2是本发明一种在蜂窝网络中协作接收的方法的工作流程图；
图3是基站分组工作基本工作流程图；
图4是接收单元分组配对流程图；
图5是接收单元协作接收流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的一种在蜂窝网络中协作接收的方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种在蜂窝网络中协作接收的方法，是将蜂窝通信网络中空间物理位置相互邻近且相对移动速度较小的接收单元分成一组，令同一个分组的接收单元进行协作接收，并在接收单元间信道质量足够高的情况下进行协作解码。
下面结合上述目标详细介绍本发明一种在蜂窝网络中协作接收的方法，如图1和图2所示，包括下列步骤：
步骤S100，接收单元通过上行链路向基站发送信号；
所述信号包括接收单元的物理空间位置和移动速度的信息。
所述信号还包括是否同意和其它接收单元形成分组配对的信息。
步骤S200，基站接收在上行链路上接收单元发送的信号，并对接收单元进行分组，如图3所示；
步骤S210，基站对在上行链路上接收到的接收单元发送给基站的信号进行解析；
步骤S211，确定覆盖范围内每个接收单元所在的空间物理位置和相对移动速度；
步骤S212，对于不同意和其他接收单元配对形成分组的接收单元，基站简单丢弃其相关信息；
步骤S213，对于同意和其他接收单元配对形成分组的接收单元，基站将接收单元的信息放入缓存，等待分组；
步骤S220，基站对缓存中的接收单元，根据其相互之间的空间物理位置和相对移动速度来决定接收单元的分组方式。
所述分组方式，是将空间物理位置相互邻近且相对速度较小的接收单元分为一组。
值得注意地，一组中的接收单元可以不止两个，可以存在多个接收单元被分为一组的情况。但是在条件不满足的情况下，一个接收单元也可以成为一组。
步骤S300，基站将缓存中所有的接收单元分完组后，在下行链路上发送分组信息，并在自身维护一个列表，如图3所示；
步骤S310，在下行链路上将分组信息发送给各接收单元供接收单元在配对时使用；
步骤S320，基站自身为每一个分组维护一个列表；
所述列表中记录了各个分组中参与分组的各接收单元的信息，包括接收单元的标识符(ID)，接收单元的空间物理位置，接收单元的移动速度等信息。
较佳地，基站周期性重复步骤S200～步骤S300的过程，以适应移动情况下不断变化的场景。
较佳地，基站还要对主动请求分组配对的接收单元进行响应。此时基站应该根据请求分组配对的接收单元的空间物理位置和移动速度，在维护的列表中选择合适的分组，并把该分组的相关信息发送给请求分组配对的接收单元。同时，基站对自身维护的列表进行更新。
步骤S400，接收单元接收基站发来的关于自身所在分组的信息，根据分组信息与同一组的其它接收单元建立连接，并在自身维护一个列表，如图4所示；
步骤S410，接收单元根据分组信息寻找和自己属于同一分组的接收单元，并与之建立连接，准备以后的协作通信；
所述连接，可以使用现有的蜂窝通信网络的无线频带，也可以采用蓝牙、红外等无线接口，分别遵循相关接口协议即可。
步骤S420，接收单元在自身维护一个关于自己所在分组的列表；
所述列表记录了参加该分组的接收单元信息，包括：接收单元的标识符(ID)，接收单元的空间物理位置，接收单元的移动速度等信息。
较佳地，当接收单元接到其它的接收单元要求加入本分组的请求时，应该与相应接收单元建立连接，并更新所维护的列表。
步骤S500，基站将发送给同一个分组中每个接收单元的数据组合起来，形成一帧需要发送的数据，并同时发送给同一个分组中每个接收单元；
所述数据，是需要发送给处于同一分组中所有接收单元的数据的有序集合。
步骤S600，分组中的接收单元收到数据帧进行解析，并提取属于自己的那部分数据信息，丢弃其余的数据，如图5所示；
步骤S610，分组中的接收单元接收到数据后，通过接收单元间的信道互相传送数据副本，使得分组中的每一个接收单元都拥有所有该分组中接收单元所接收到的数据副本；
较佳地，接收单元在接收属于同一分组内的其他接收单元发送来的数据副本时，为保证解码时效，需要设定一个接收时间阈值。
步骤S611，当时间小于该接收时间阈值时，接收单元始终处于准备接收新的数据副本状态，除非根据该接收单元自身所维护的列表，所有的数据副本都已经接收完成；
步骤S612，当时间超过该接收时间阈值时，接收单元则认为在接收时间阈值限定的时间内没有收到的数据副本已经丢失，为保证解码时效不再继续等待接收，并进入解码状态；
所述解码状态，在该状态接收单元解码所利用的数据副本就是已经收到的同一分组中其他接收单元传送过来的有效副本。
极端情况下，接收单元可能接收不到任何同一分组中其他接收单元提供的数据副本，这时此接收单元就利用自身接收到的这份数据进行解码操作得到实际的数据信息。
步骤S620，在分组中的每一个接收单元上利用收到的同一份数据的多份副本进行最大比率接收合并(Maximum Ratio Receiving Combining，简称MRRC)解码，得到基站发送的原始数据；
步骤S630，每个接收单元将属于自己的那部分数据信息提取出来，丢弃其余的数据；
作为一种可实施方式，本发明以基站A将三个接收单元B、C、D分为一组为例，说明在蜂窝网络中进行协作接收的方法。本实施例对基站A和分组接收单元B、C、D分别进行说明。
1.基站端
1)基站A收到覆盖范围内各个接收单元通过上行链路发送给基站A的信息，并解析出各个接收单元的空间物理位置和移动速度，以及接收单元是否同意和其他接收单元形成分组配对；
2)对于不同意和其他接收单元形成分组配对的接收单元，基站A简单的丢弃其相关信息；对于同意和其他接收单元形成分组配对的接收单元，基站A将其相关信息放入缓存，等待分组；
3)基站A对缓存中的接收单元根据其空间物理位置和移动速度情况，将空间物理位置相互邻近、相对移动速度较小的接收单元分为一组。如图1所示，接收单元B，C和D由于空间物理位置比较邻近，相对移动速度较小，被分为一组；
4)基站A将缓存中所有的接收单元分完组后，在下行链路上将分组信息发送给各接收单元供接收单元在配对时使用。同时，基站A自身维护一个列表，列表中记录了各个分组中参与分组的各接收单元的标识符，空间物理位置，移动速度等信息；
5)基站A周期性重复上述过程，更新列表中分组信息，以适应移动情况下不断变化的场景；
6)基站A还要对主动请求分组配对的接收单元进行响应。此时基站A应该根据请求分组配对的接收单元的空间物理位置和移动速度，在维护的列表中选择合适的分组，并把该分组的相关信息发送给请求分组配对的接收单元。同时，基站对自身维护的列表进行更新；
7)当有数据需要传送给接收单元B，C和D时，基站A将发送给接收单元B，C和D的数据组合起来，形成一帧需要发送的数据S，并同时发送给B，C和D。
2.接收单元端
1)接收单元B，C和D接收到基站发来的关于自身所在分组的相关信息；
2)接收单元B根据此分组信息寻找和自己属于同一分组的接收单元C和D；接收单元C根据此分组信息寻找和自己属于同一分组的接收单元B和D；接收单元D根据此分组信息寻找和自己属于同一分组的接收单元B和C；
3)接收单元B，C和D相互之间建立连接，为未来的协作接收做好准备。同时，接收单元B，C和D都在自身维护一个列表，列表中记录了参与本分组的所有接收单元的相关信息；
4)接收单元B，C和D根据基站发来的信息周期性的重复上述过程，并更新所维护的列表；
5)当接收单元B，C和D收到其他的接收单元要求加入本分组的请求时，应该与相应接收单元建立连接，并更新所维护的列表；
6)当接收单元B，C和D收到基站A发来的数据S后，将数据S保存在自身的缓存中并向属于同一分组的其他接收单元发送数据副本。即，接收单元B向接收单元C和D发送数据S，以S1表示；接收单元C向接收单元B和D发送数据S，以S2表示；接收单元D向接收单元B和C发送数据S，以S3表示；
7)接收单元B根据接收到的S、S2和S3进行MRRC解码，并从解码后的数据中提取出属于自己的数据信息，丢弃属于分组中其他接收单元的数据信息；接收单元C根据接收到的S、S1和S3进行MRRC解码，并从解码后的数据中提取出属于自己的数据信息，丢弃属于分组中其他接收单元的数据信息；接收单元D根据接收到的S、S1和S2进行MRRC解码，并从解码后的数据中提取出属于自己的数据信息，丢弃属于分组中其他接收单元的数据信息；
8)接收单元在接收同一分组内的其他接收单元发送来的数据副本时，存在一个接收时间阈值。如果超过这个接收时间阈值仍然没有收到某些数据副本，接收单元应该认为这些数据副本已丢失，不再继续等待接收。例如，接收单元B在接收时间阈值范围内只接收到了接收单元D发送过来的数据S3，而没有收到接收单元C发送过来的数据S2，这时接收单元B应该利用接收到的S和S3进行MRRC解码，并进行解码的后续流程。如果接收单元B在接收时间阈值范围内没有收到接收单元C发送过来的数据S2，同时也没有收到接收单元D发送过来的数据S3，那么接收单元B就应该只利用自身收到的数据S进行解码，并从解码后的数据中提取出属于自己的数据信息，丢弃属于分组中其他接收单元的数据信息。
本发明的一种在蜂窝网络中协作接收的方法，通过将原来独立但物理位置相互邻近的接收单元进行分组并协作接收，使接收单元能够接收到的信号质量得到增强，并可以进一步的提高下行链路上的数据传输速率。
以上通过结合附图对本发明具体实施例的描述，本发明的其它方面及特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。
以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。
Claims (20)
1.一种在蜂窝网络中协作接收的方法，其特征在于，包括下列步骤：
A.接收单元通过上行链路向基站发送信号；
B.基站接收在上行链路上接收单元发送的信号，并对接收单元进行分组；
C.基站将缓存中所有的接收单元分完组后，在下行链路上发送分组信息，并在自身维护一个列表；
D.接收单元接收基站发来的关于自身所在分组的信息，根据分组信息与同一组的其它接收单元建立连接，并在自身维护一个列表；
E.基站将发送给同一个分组中每个接收单元的数据组合起来，形成一帧需要发送的数据，并同时发送给同一个分组中每个接收单元；
F.分组中的接收单元收到数据帧进行解析，并提取属于自己的那部分数据信息，丢弃其余的数据；
其中，所述步骤B还包括：
B1.基站对在上行链路上接收到的接收单元发送给基站的信号进行解析；
B2.基站对缓存中的接收单元，根据其相互之间的空间物理位置和相对移动速度来决定接收单元的分组方式；所述分组方式，是将空间物理位置相互邻近且相对速度较小的接收单元分为一组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述信号包括接收单元的物理空间位置和移动速度的信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述信号还包括是否同意和其它接收单元形成分组配对的信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B2中，所述分组方式，一组中的接收单元不止两个，存在多个接收单元被分为一组的情况。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B2中，所述分组方式，在条件不满足的情况下，一个接收单元也可以成为一组。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B1还进一步包括：
B11.确定覆盖范围内每个接收单元所在的空间物理位置和相对移动速度；
B12.对于不同意和其他接收单元配对形成分组的接收单元，基站简单丢弃其相关信息；
B13.对于同意和其他接收单元配对形成分组的接收单元，基站将接收单元的信息放入缓存，等待分组。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C还进一步包括：
C1.在下行链路上将分组信息发送给各接收单元供接收单元在配对时使用；
C2.基站自身为每一个分组维护一个列表。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤C2中，所述基站自身为每一个分组维护的列表中记录了分组中参与分组的各接收单元的信息，包括接收单元的标识符，接收单元的空间物理位置，接收单元的移动速度信息。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基站周期性重复步骤B～步骤C的过程，以适应移动情况下不断变化的场景。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C2中，基站要对主动请求分组配对的接收单元，根据请求分组配对的接收单元的空间物理位置和移动速度，在基站维护的列表中选择合适的分组，并把该分组的相关信息发送给请求分组配对的接收单元，并对基站维护的列表进行更新。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D，还进一步包括步骤：
D1.接收单元根据分组信息寻找和自己属于同一分组的接收单元，并与之建立连接，准备以后的协作通信；
D2.接收单元在自身维护一个关于自己所在分组的列表。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤D1中，所述连接，使用现有的蜂窝通信网络的无线频带，或采用蓝牙、红外无线接口，并分别遵循相关接口协议。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤D2中，所述接收单元在自身维护的关于自己所在分组的列表记录了参加该分组的接收单元信息，包括：接收单元的标识符，接收单元的空间物理位置，接收单元的移动速度信息。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤D2，当接收单元接到其它的接收单元要求加入本分组的请求时，应该与相应接收单元建立连接，并更新所维护的列表。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E中，所述数据，是需要发送给处于同一分组中所有接收单元的数据的有序集合。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F，还进一步包括步骤：
F1.分组中的接收单元接收到数据后，通过接收单元间的信道互相传送数据副本，使得分组中的每一个接收单元都拥有所有该分组中接收单元所接收到的数据副本；
F2.在分组中的每一个接收单元上利用收到的同一份数据的多份副本进行最大比率接收合并解码，得到基站发送的原始数据；
F3.每个接收单元将属于自己的那部分数据信息提取出来，丢弃其余的数据。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述步骤F1中，接收单元在接收属于同一分组内的其他接收单元发送来的数据副本时，为保证解码时效，需要设定一个接收时间阈值。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤F1，还进一步包括步骤：
F11.当时间小于该接收时间阈值时，接收单元始终处于准备接收新的数据副本状态，除非根据该接收单元自身所维护的列表，所有的数据副本都已经接收完成；
F12.当时间超过该接收时间阈值时，接收单元则认为在接收时间阈值限定的时间内没有收到的数据副本已经丢失，为保证解码时效不再继续等待接收，并进入解码状态。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述步骤F12中，在解码状态接收单元解码所利用的数据副本就是已经收到的同一分组中其他接收单元传送过来的有效副本。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述步骤F12中，接收单元在接收不到任何同一分组中其他接收单元提供的数据副本时，此接收单元就利用自身接收到的这份数据进行解码操作得到实际的数据信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Beijing Zhongke Jingshang Technology Co., Ltd. Assignor: Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences Contract record no.: 2011110000143 Denomination of invention: Method for collaboration receive in honeycomb network Granted publication date: 20101006 License type: Exclusive License Open date: 20090701 Record date: 20110823 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Beijing Zhongke Polytron Technologies Inc Assignor: Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences Contract record no.: 2011110000143 Date of cancellation: 20181212 |
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| EM01 | Change of recordation of patent licensing contract | ||
| EM01 | Change of recordation of patent licensing contract |
Change date: 20181212 Contract record no.: 2011110000143 Assignee after: Beijing Zhongke Polytron Technologies Inc Assignee before: Beijing Zhongke Jingshang Technology Co., Ltd. |