CN101166073A - 一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法，应用于上行和/或下行方向，而在下行方向，包括如下步骤：信息收集步骤，基站获取第一中继节点到移动台的传输时延；传输时延调整值计算步骤，基站根据第一中继节点到移动台的传输时延计算第一中继节点的传输时延调整值后通知第一中继节点；数据传输步骤，第一中继节点在接收到数据包后，等待第一数目的时隙，并等待传输时延调整值后，采用空时分组码传输到移动台；所述第一数目为所有通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数之差与1的和值。本发明的方法能保证数据同时到达目标节点，实现了同步。

Description

一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法

技术领域

本发明涉及多跳通信系统，特别是一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法。

背景技术

近年来，基于多跳方案的通信系统获得了持续关注。在多跳方案中，信号通过位于源节点和目的节点之间的一个或多个中继节点从源节点发送到目的节点。该系统具有通过中继信号来扩展覆盖范围、增加源节点与目的节点的吞吐量，及快速建立无线网络的的优点。

由于在多跳系统中存在多个传输相同信息的节点(源节点和一个或多个中继节点)，协作分集可以有效提高该系统的传输性能。协作分集是A.Sendonaris，E.Erkip和B.Aazhang于2003年提出的(A.Sendonaris，E.Erkipand B.Aazhang，“User cooperation diversity，Part I，II，”IEEE Trans.Commun.，vol.5l，no.11，pp.1927-1948，Nov.2003)。协作分集的核心含义是多个发送节点(源节点和/或中继节点)同步协作发送相同的信息，由于各个节点到目的节点(或下一跳的节点)的信道衰落特性是相互独立的，因此在接收端可以有效利用不同发送节点传输的分集，获得更鲁棒和性能更好的接收效果。本质上讲，协作分集是一种虚的空间分集(Virtual Space Diversity)。

在协作分集的多跳通信系统中，通常假设各个协作发送节点是同步的，然而在实际系统中这是很难实现的。在X.Li，“Space-time codedmulti-transmission among distributed transmitters without perfectsynchronization，”IEEE Signal Process.Lett.，vol.11，no.12，pp.948-951，Dec.2004中，作者考虑了发送节点间的不同步问题，并在接收端进行相应的处理以对抗这种不同步。具体地，考虑了两个节点的协作传输，将发送数据包分成两等份，首先节点1按顺序发送第一部分各个符号，同时节点2按顺序发送第二部分各个符号；然后节点1逆序发送第二部分各符号的共轭转置的反数，同时节点2逆序发送第一部分各符号的共轭转置。在接收端，如图1所示，根据各个节点不同的传输时延(图1中d1和d2)，找到各个对应的空时分组码配对，并进行解调，以获得相应的协作分集。然而，文中并未明确如何获得不同节点的传输时延。而且，如果可以获得节点的传输时延信息，可以在发送端进行调整，以实现接收端的同步。

现有的协作分集的多跳系统的研究集中在无线自组织网络中，鲜有对中心控制的多用户接入系统的研究。在多用户接入系统中，对某一(些)用户的协作传输，一方面会提高该特定用户的性能与吞吐能力，另一方面可能会降低整个系统的吞吐率。因而，如何在中心控制多用户系统中选取协作中继节点，成为一个重要的待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法，实现在目标节点(移动台和/或基站)的同步接收。

为了实现上述目的，本发明提供了一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法，在下行方向，包括如下步骤：

信息收集步骤，基站获取第一中继节点到移动台的传输时延；

传输时延调整值计算步骤，基站根据第一中继节点到移动台的传输时延计算第一中继节点的传输时延调整值后通知第一中继节点；

数据传输步骤，第一中继节点在接收到数据包后，等待第一数目的时隙，并等待传输时延调整值后，采用空时分组码传输到移动台；

所述第一数目为所有通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数之差与1的和值。

上述的方法，其中，所述信息收集步骤中，基站还获取第一中继节点在移动台处的信噪比，同时，该方法还包括：

协作中继节点选取步骤，利用第一中继节点在移动台处的信噪比选择第一协作中继节点；

所述数据传输步骤中的第一中继节点为所述第一协作中继节点；

所述第一数目为所有通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数之差与1的和值。

上述的方法，其中，所述传输时延调整值计算步骤的第一中继节点为所述第一协作中继节点。

上述的方法，其中，还包括：

重复执行信息收集步骤、协作中继节点选取步骤、传输时延调整值计算步骤和数据传输步骤。

上述的方法，其中，所述重复执行的周期与移动台与中继节点的相对移动速度和信号带宽相关。

上述的方法，其中，对于单载波系统，所述重复执行的周期为c/(B*v)，其中c为光速，B为信号带宽，v为移动台与中继节点的相对移动速度。

上述的方法，其中，所述信息收集步骤具体包括：

基站下行发送一控制包到第一中继节点；

第一中继节点将所述控制包转发至移动台，并在转发同时记录转发时间T_0i；

移动台接收所述控制包，并记录接收时间T_1i和第一中继节点在移动台处的信噪比；

移动台产生一上行控制包发送给第一中继节点，该上行控制包中包括所述接收时间T_1i、上行控制包的发送时间T_2i和第一中继节点在移动台处的信噪比；

第一中继节点接收到上行控制包后记录对应的接收时间T_Ei，并计算传输时延后将所述传输时延写入上行控制包后发送给基站，所述传输时延为：

Delay_i1＝[(T_Ei-T_0i)-(T_2i-T_1i)]/2

基站接收所述上行控制包，从所述上行控制包获取中继节点到移动台的传输时延和第一中继节点在移动台处的信噪比；

其中i为第一中继节点的序号。

上述的方法，其中，协作中继节点选取步骤中，仅选择在移动台处的信噪比大于或等于第一数值的第一中继节点，所述第一数值为所有第一中继节点在移动台处的信噪比的最大值与一个大于0且小于1的系数的乘积。

上述的方法，其中，仅有一个第一中继节点在移动台处的信噪比大于或等于第一数值时，下行不进行协作通信；在移动台处的信噪比大于或等于第一数值的第一中继节点个数超出最大协作中继节点数时，选取信噪比最大的多个第一中继节点进行下行协作通信，选择的第一中继节点的个数为最大协作中继节点数。

上述的方法，其中，数据传输步骤中根据第一协作中继节点的个数及该第一协作中继节点在下行传输中的序号选择对应的空时分组码。

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法，在上行方向，包括如下步骤：

信息收集步骤，基站获取第二中继节点到基站的传输时延；

传输时延调整值计算步骤，基站根据第二中继节点到基站的传输时延计算第二中继节点的传输时延调整值后通知第二中继节点；

数据传输步骤，第二中继节点在接收到数据包后，等待第二数目的时隙，并等待传输时延调整值后，采用空时分组码传输到基站；

所述第二数目为所有通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数之差与1的和值。

上述的方法，其中，信息收集步骤中，基站还获取第二中继节点在基站处的信噪比，该方法还包括：

协作中继节点选取步骤，利用第二中继节点在基站处的信噪比选择第二协作中继节点；

所述数据传输步骤中的第二中继节点为所述第二协作中继节点；

所述第一数目为所有通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数之差与1的和值。

上述的方法，其中，所述传输时延调整值计算步骤的第二中继节点为所述第二协作中继节点。

上述的方法，其中，还包括：

重复执行信息收集步骤、协作中继节点选取步骤、传输时延调整值计算步骤和数据传输步骤。

上述的方法，其中，所述重复执行的周期与基站与中继节点的相对移动速度和信号带宽相关。

上述的方法，其中，对于单载波系统，所述重复执行的周期为c/(B*v)，其中c为光速，B为信号带宽，v为基站与中继节点的相对移动速度。

上述的方法，其中，所述信息收集步骤具体包括：

基站发送一下行控制包到第二中继节点，并记录下发控制包的第一时间；

第二中继节点接收来自基站的下行控制包，记录接收到下行控制包的第二时间；

第二中继节点产生上行控制包发送基站，该上行控制包中包括所述第二时间和第二中继节点发送该上行控制包的第三时间；

基站接收到上行控制包后记录对应的第四时间，并获取中继节点对于基站的信噪比，同时计算第二中继节点到基站的传输时延，第二中继节点对于BS传输时延为：[(第四时间-第一时间)-(第三时间-第二时间)]/2。

上述的方法，其中，协作中继节点选取步骤中，仅选择在基站处的信噪比大于或等于第二数值的第二中继节点，所述第二数值为所有第二中继节点在移动台处的信噪比的最大值与一个大于0且小于1的系数的乘积。

上述的方法，其中，仅有一个第二中继节点在基站处的信噪比大于或等于第二数值时，上行不进行协作通信；在基站处的信噪比大于或等于第二数值的第二中继节点个数超出最大协作中继节点数时，选取信噪比最大的多个第二中继节点进行上行协作通信，选择的第二中继节点的个数为最大协作中继节点数。

上述的方法，其中，数据传输步骤中根据第二协作中继节点的个数及该第二协作中继节点在上行传输中的序号选择对应的空时分组码。

本发明的应用于多跳通信系统的协作分集通信方法，在上/下行方向，由基站获取与基站/移动台直接通信的中继节点的传输时延调整值后通知中继节点，而与基站/移动台直接通信的中继节点接收到上/下行数据包后，等待一定的时隙，并等待时延等待传输时延调整值后进行上/下行传输，保证传输数据同时到达基站/移动台。

同时，本发明的方法中，根据一定的准则选择协作中继节点，在考虑用户的性能与吞吐能力的同时，考虑到了整个系统的吞吐率。

附图说明

图1为两个节点协作通讯时接收端解调示意图；

图2为本发明的方法的应用网络的简要示意图；

图3为本发明的方法应用于下行的流程示意图；

图4为本发明的第一实施例的应用网络的简要示意图；

图5为本发明中接收端一种解调方法的示意图；

图6为本发明的第二实施例的应用网络的简要示意图；

图7和图8为本发明的第三实施例的应用网络的两种情况的简要示意图。

具体实施方式

为方便理解，在此先对本发明涉及到的一些概念进行一定说明。

在本发明中，在下行方向，考虑系统为中心控制系统，所有新的用户的接入，都由基站BS统一控制，直接与BS相连的各个节点(中继节点RS/移动台MS/用户站SS)下行传输为同步的。

而在上行方向，本发明中的系统中直接与BS相连的各个节点(中继节点RS/移动台MS/用户站SS)上行传输考虑不同步的情况。

同时，为方便说明，将与移动台直接通信的中继节点命名为第一中继节点，将被选择参与协作通信的第一中继节点第一协作中继节点；将与BS直接通信的中继节点命名为第二中继节点，将被选择参与协作通信的第二中继节点第二协作中继节点。

下面结合图2对上述概念进行说明。

如图2所示，其中，假设BS与MS之间可以有以下三条传输路径：BS-RS1-MS、BS-RS2-RS4-MS及BS-RS3-RS5-RS6-MS，然而在实际通信过程中只有BS-RS1-MS和BS-RS2-RS4-MS这两条传输路径被选择，则RS1、RS4、RS6为第一中继节点，而RS1、RS4为第一协作中继节点，则RS1、RS2、RS3为第二中继节点，而RS1、RS2为第二协作中继节点。

同时，还需要说明的是，对于多跳的情况，就中心控制系统而言，对于上下行的情况，各个中继节点的时隙slot是完全一致的，即多个第一协作中继节点向MS下发数据包的时间差为时隙的倍数，第二协作中继节点向BS发送数据包的时间差为时隙的倍数。

同样以图2为例，在图中，假设实际传输的时候用到BS-＞RS2-＞RS4-＞MS及BS-＞RS3-＞RS5-＞RS6-＞MS两条传输路径，由于RS2和RS3直接与BS相连，其上下行传输均为同步的，而数据从RS2到RS4会在1个时隙完成，而数据从RS3到RS6会在2个时隙完成，因此数据包在相邻时隙到达RS4和RS6，同时，RS4和RS6在接收到数据包后会在下一个时隙向MS发送，因此RS4和RS6向MS下发数据包也相差1个时隙。依此类推，第一协作中继节点向MS下发数据包可能会相差多个时隙。

本发明的应用于多跳通信系统的协作分集通信方法在下行方向如图3所示，包括如下步骤：

信息收集步骤，基站BS获取第一中继节点RS到移动台MS的传输时延、第一中继节点在移动台MS处的信噪比SNR；

协作中继节点选取步骤，考虑用户的接收性能和系统的总体吞吐量，利用第一中继节点在移动台MS处的SNR选择第一协作中继节点；

在此，只有当第一中继节点在移动台MS处的SNR大于或等于一第一数值时才会被选择作为协作中继节点，该第一数值为所有第一中继节点在移动台MS处的SNR的最大值与一个大于0且小于1的系数的乘积；

传输时延调整值计算步骤，基站BS根据第一协作中继节点到移动台的传输时延计算第一协作中继节点的传输时延调整值，并通知第一协作中继节点；

数据传输步骤，第一协作中继节点在接收到数据包后，采用STBC(SpaceTime Block Code，空时编组码)，并等待第一数目的时隙，继续等待传输时延调整值后进行下行传输，保证传输数据同时到达移动台MS。

其中该第一数目为所有通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数之差与1的和值。

在此，该第一数目的计算中需要加1的原因描述如下：

因为即使在通信路径完全对称(跳数相同)的情况下，第一协作中继节点在收到数据后，也会在下一个时隙进行数据的转发，因此，该第一数目不可能为0，即第一协作中继节点在收到数据后至少需要等待1个时隙(下一个时隙)才进行数据的发送。

本发明的应用于多跳通信系统的协作分集通信方法在上行方向包括如下步骤：

信息收集步骤，基站BS获取第二中继节点RS到基站的传输时延和第二中继节点在基站BS处的信噪比SNR；

协作中继节点选取步骤，考虑用户的接收性能和系统的总体吞吐量，利用第二中继节点在基站BS处的信噪比SNR选择第二协作中继节点；

在此，只有当第二中继节点在基站BS处的SNR大于或等于一第二数值时才会被选择作为协作中继节点，该第二数值为所有第二中继节点在基站BS处的SNR的最大值与一个大于0且小于1的系数的乘积。

传输时延调整值计算步骤，基站BS根据第二协作中继节点到基站的传输时延计算第二协作中继节点的传输时延调整值，并通知第二协作中继节点；

数据传输步骤，第二协作中继节点在接收到数据包后，等待第二数目的时隙，并等待传输时延调整值后进行上行传输，并由第二协作中继节点采用STBC进行上行传输，保证传输数据同时到达BS。

其中该第二数目为所有通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数之差与1的和值。

其中STBC码与协作中继节点选取步骤中选择的中继协作节点的个数及序号有关，这将在下面的具体实施例中进行详细说明。

下面对本发明的方法以3个具体实施例来进行详细说明。在本发明的具体实施例中，均以2条传输路径为例进行说明。

<第一实施例>

在第一实施例中，以图4所示的网络状况为例进行说明，所有中继节点都同时作为第一中继节点和第二中继节点(即所有传输路径都为两跳的情况)，图中仅示出2个中继节点的情况，但本发明的方法不限于2个中继节点，同时可以用于两个以上的中继节点的情况。

下面先以本发明的方法应用于下行方向的情况进行说明。

信息收集步骤中，基站BS获取中继节点到移动台MS的传输时延及第一中继节点在移动台MS处的SNR。

下面对信息收集步骤进行详细说明，具体包括如下步骤：

步骤A1，BS下行发送一个控制包到各中继节点RS_i；

步骤A2，各中继节点RS_i转发该控制包至目标节点MS，并在转发同时记录转发时间T_0i；

步骤A3，MS接收来自中继节点RS_i的转发包，并记录各自的接收时间T_1i和接收信噪比SNR_i1；

步骤A4，MS产生一个上行控制包，并于T_2i时刻发送发送给各个RS_i，其中该上行控制包中包括接收时间T_1i、上行控制包的发送时间T_2i和接收信噪比SNR_i1；

步骤A5，各个RS_i接收到上行控制包后记录对应的接收时间T_Ei，并计算传输时延Delay_i1后将该传输时延Delay_i1写入上行控制包后发送给BS，其中传输时延Delay_i1如下所示：

Delay_i1＝[(T_Ei-T_0i)-(T_2i-T_1i)]/2

步骤A6，BS接收各个RS_i发送的上行控制包。

通过上述的步骤，BS即可获取第一中继节点到移动台MS的传输时延Delay_i1和第一中继节点在移动台MS处的SNR_i1。

在获取了这些数据之后，BS即可进行中继节点的选择，即选择协作中继节点。

在本实施例中中继节点需要满足下面不等式才会被选择作为下行方向的协作中继节点：

SNR_i1≥A*max(SNR_i1)0＜A＜1

其中，该A值越大，可能选择的协作中继节点越少，而A值越小，可能选择的协作中继节点越多，因此可根据需要选择不同的A值，进而选择一定数目的中继节点进行传输。

同时，利用上述的判断式，可以使得被选择的协作中继节点的SNR之间的差距尽可能小，能更好的提高系统的传输性能。

此时，在选择时会出现多种情况：

一个中继节点满足要求，下行不进行协作通信；

多个中继节点满足要求，则进行协作通信，并进入传输时延调整计算步骤。

当然，当系统设定了最大协作中继节点数，且满足要求的中继节点数超出该最大协作中继节点数时，还需要进行进一步的选择后才进入传输时延调整计算步骤。在此，本发明选择选取具有最大信噪比的多个RS，作为最终协作传输中继节点后进入传输时延调整计算步骤。

在传输时延调整值计算步骤中，首先BS获取第一协作中继节点与移动台MS的传输时延Delay_i1的最大值，并将该最大值与第一协作中继节点与移动台MS的传输时延的差值作为对应的第一协作中继节点在接收到数据包后需要等待的时间T_i(对目标MS的发送时延)。

BS向所有协作中继节点发送通知表，表中包括：参与协作传输的RS的数目，各个第一协作中继节点在传输中的序号及其需要调整的对目标MS的发送时延。

第一协作中继节点接收通知表后，根据表中的协作传输RS数目N和在自身在传输中的序号i从预先存储好的空时分组码(STBC)码本集中(各个RS的存储的码本集完全相同)对应选取N-STBC码本中第i组码，作为数据传输阶段调制的空时码备用，并记录T_i作为每次下行协作传输时的发送时延。

在完成了上述的动作之后即进入数据传输步骤。

数据传输步骤中，各第一协作中继节点接到数据包之后，由于本实施例中数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数相同，均为0跳，因此，只需要考虑第一协作中继节点与移动台MS的传输时延，均采用选定的STBC码在调整后的发送时延进行传输。STBC可以采用符号为基础的，也可以采用数据包为基础的，由用户的移动速度等因素决定，这里不做进一步限定。

而在接收端如果存在多径扩展造成的问题，则可以采用各类均衡算法进行处理，亦不做进一步限定。

如图4所示，在此以2个协作中继节点，采用数据包基础的STBC传输，采用符号串行消去均衡方法为例，具体步骤如下：

在第一中继协作节点，如图4所示：

将发送数据包分成两等份，首先节点1按顺序发送第一部分各个符号，同时节点2按顺序发送第二部分各个符号；对于多载波系统而言，不做任何处理，直接由节点1顺序发送第二部分各符号的共轭转置的反数，同时节点2顺序发送第一部分各符号的共轭转置。

而对于单载波系统，为了消除第一部分对第二部分的影响，在加入一定长度的保护间隔后才由节点1顺序发送第二部分各符号的共轭转置的反数，同时节点2顺序发送第一部分各符号的共轭转置。

在接收端，对于多载波系统，按照现有的多载波接收机进行处理即可，而对于单载波系统，如图5所示，对于3径的情况，可以采用如下方式的处理：

首先应用STBC解码技术解出两个部分的第一个符号；

根据信道估计的结果，估计出两部分第一个符号的第二径传输，并从第二个符号的采样中消去；

应用STBC解码技术解出两个部分的第二个符号；

根据信道估计的结果，估计出两部分第一个符号的第三径传输和第二个符号的第二径传输，并从第三个符号的采样中消去；

应用STBC解码技术解出两个部分的第三个符号；

依次类推，解出所有符号，得到最终检测结果。

上述说明的是本发明的方法应用于下行方向的说明，对于上行方向，如下所述。

信息收集步骤中，基站BS获取第二中继节点到基站的传输时延及第二中继节点在基站BS处的信噪比SNR，其具体通过以下步骤实现：

步骤A1’，BS下行发送一个下行控制包到各中继节点RS_i，并记录下发控制包的第一时间；

步骤A2’，各中继节点RS_i接收来自BS的下行控制包，并记录接收到该控制包的第二时间；

步骤A3’，各中继节点RS_i产生上行控制包，并于第三时间发送给基站，该上行控制包中包括第二时间和第三时间；

步骤A4’，BS接收到上行控制包后记录对应的接收时间(第四时间)，并获取各第二中继节点对于BS的SNR，同时计算中继节点到基站的传输时延，各中继节点对于BS传输时延为：

[(第四时间-第一时间)-(第三时间-第二时间)]/2

而中继节点需要满足下面不等式才会被选择上行方向的协作中继节点：

SNR_i2≥A*max(SNR_i2)0＜A＜1

其他的处理与下行的处理流程具有对应关系，本领域普通技术人员可不需创造性劳动即可将其应用于上行情况，因此不再赘述。

当然，可以同时用于上下行，但应当注意，同时用于上下行方向时，由于所有中继节点都同时作为第一中继节点和第二中继节点，中继节点需要满足下面两个不等式才会被选择：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{SNR}}_{i1}\&GreaterEqual;A*\max \left({\mathrm{SNR}}_{i1}\right)\\ {\mathrm{SNR}}_{i2}\&GreaterEqual;A*\max \left({\mathrm{SNR}}_{i2}\right)\end{array}\right.,0<A<1$

因此有可能所有中继节点都不满足要求，遇到这种情况则不进行协作通信，具有最大联合信噪比J_i＝SNR_i1*SNR_i2的中继节点被选出进行传输处理。

当然同样存在以下的可能：

一个中继节点满足要求，同样不进行协作通信；

多个中继节点满足要求，则上下行均进行协作通信，并进入传输时延调整计算步骤。

当然，当系统设定了最大协作中继节点数，且满足要求的中继节点数超出该最大协作中继节点数时，还需要进行进一步的选择后才进入传输时延调整计算步骤。在此，本发明选择选取具有最大信噪比的多个RS，作为最终协作传输中继节点后进入传输时延调整计算步骤。

<第二实施例>

在第二实施例中，以图6所示的网络状况为例进行说明，所有传输路径都超过两跳，但跳数相同，但在本实施例中仅以3跳的情况进行说明，同时也仅以2条传输路径为例进行说明，但应当理解，本发明的方法同样可以应用到2条以上传输路径的情况。

信息收集步骤中：

对于下行情况，基站BS获取第一中继节点到移动台MS的传输时延和第一中继节点在移动台MS处的SNR；

对于上行情况，基站BS获取第二中继节点到基站的传输时延和第二中继节点在基站BS处的信噪比SNR。

下面先就下行的情况进行详细说明。

在前面已经进行了说明，就中心控制系统而言，各个中继节点的时隙slot是完全一致的，因此基站BS获取第一中继节点到移动台MS的传输时延及第一中继节点在移动台MS处的SNR的步骤具体包括：

步骤B1，slot1，BS下行发送一个控制包到各第二中继节点RS_i；

步骤B2，slot2，各第二中继节点RS_i转发该控制包至对应的第一中继节点RS_j；

步骤B3，slot3，第一中继节点RS_j转发该控制包至目标节点MS，并在转发同时记录转发时间T_0i；

步骤B4，MS接收来自各第一中继节点RS_j的转发的控制包，并记录各自的接收时间T_1i和接收信噪比SNR_i1；

步骤B5，slot4，MS产生一个包含对应于各个RS_i的接收信噪比SNR_i1和接收时间T_1i信息的上行控制包，并于T_2i时刻发送；

步骤B6，各个第一中继节点RS_j接收到上行控制包后记录对应的接收时间T_Ei，并计算传输时延Delay_i1后将该传输时延Delay_i1写入上行控制包；其中传输时延Delay_i1如下所示：

Delay_i1＝[(T_Ei-T_0i)-(T_2i-T_1i)]/2

步骤B7，slot5，各个第一中继节点RS_j将包括传输时延Delay_i1的上行控制包发送给对应的第二中继节点RS_i；

步骤B8，slot6，第二中继节点RS_i将上行控制包转发至BS；

步骤B9，BS接收各个第二中继节点RS_i发送的上行控制包。

通过上述的步骤，BS即可获取第一中继节点到移动台MS的传输时延Delay_i1和第一中继节点在移动台MS处的SNR_i1。

在获取了这些数据之后，BS即可进行中继节点的选择，即选择协作中继节点。

对于第一中继节点，其需要满足以下不等式才会被选择作为下行协作中继节点：

SNR_i1≥A*max(SNR_i1)0＜A＜1

一个中继节点满足要求，下行不进行协作通信；

多个中继节点满足要求，则进入传输时延调整计算步骤。

当然，当系统设定了最大协作中继节点数，且满足要求的中继节点数超出该最大协作中继节点数时，还需要进行进一步的选择，在此，本发明选择选取具有最大信噪比的多个RS，作为最终协作传输中继节点后进入传输时延调整计算步骤。

而传输时延调整值的计算与第一实施例完全相同，在此不再赘述。

同时BS向所有参与协作传输的中继节点发送通知表，表中包括：参与下行协作传输的RS的数目N_u，各个RS在传输中的序号及其需要调整的对目标MS的发送时延。

第一协作中继节点接收通知表后，根据表中的下行协作传输RS数目N_D和在自身在传输中的序号i从预先存储好的空时分组码(STBC)码本集中(各个RS的存储的码本集完全相同)对应选取N_D-STBC码本中第i组码，作为数据传输阶段调制的空时码备用，并记录T_i作为每次下行协作传输时的发送时延。

而在数据传输阶段的处理，由于传输路径的跳数相同，因此仅需要考虑第一协作中继节点与移动台MS的传输时延，与第一实施例完全相同，在此不再赘述。

对于上行传输方向，本实施例与第一实施例的区别在于传输路径均超过两跳，但由于传输路径的跳数均相同，考虑到本系统为隙化的，因此数据会在同一时隙上行传输到第二协作中继节点，因此第二协作中继节点仅需要考虑第二协作中继节点与基站的传输时延，所有处理与第一实施例相同。

同时，如果希望在一个处理流程中同时获取第一中继节点到移动台MS的传输时延、第一中继节点在移动台MS处的SNR、第二中继节点到基站BS的传输时延和第二中继节点在基站BS处的SNR，仅需对下行方向的信息收集步骤进行适当调整即可实现，如下所述：

步骤B1中，BS下发控制包的同时记录第一时间；

步骤B2中，第二中继节点RS_i转发该控制包时记录第二时间；

步骤B8中，第二中继节点RS_i将上行控制包转发至BS时，还将第二时间和转发时间(第三时间)写入上行控制包；

步骤B9中，BS接收到上行控制包后记录对应的接收时间(第四时间)，并获取各第二中继节点对于BS的SNR。

这样，BS就可同时获取第一中继节点到移动台MS的传输时延、第一中继节点在移动台MS处的SNR、第二中继节点到基站BS的传输时延和第二中继节点在基站BS处的SNR，其中第二中继节点到基站BS的传输时延为：

[(第四时间-第一时间)-(第三时间-第二时间)]/2

<第三实施例>

前面两个实施例均为传输路径的跳数相同的情况，如图7和图8所示，本实施例以传输路径的跳数不同的情况进行说明，同时第三实施例也仅以2条传输路径为例进行说明，但应当理解，本发明的方法同样可以应用到2条以上传输路径的情况。

对于图7所示的情况，其与第二实施例的不同之处在于，有一个RS同时作为第一协作中继节点和第二协作中继节点，同时，传输路径的跳数不同，因此其与第二实施例的处理方式的不同之处在于，传输阶段需要考虑数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数M_n，即第一/第二协作中继节点进行下行/上行传输时需要等待一定数目的时隙，需等待时隙的数目为所有通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数之差，而传输时延调整值不变。

同时，由于有一个RS同时作为第一协作中继节点和第二协作中继节点，因此，在上下行同时应用的时候，同时作为第一协作中继节点和第二协作中继节点的中继节点在接收到通知表后，需要根据表中上行协作传输RS数目和上行协作序号，从预先存储好的空时分组码(STBC)码本集中(各个RS的存储的码本集完全相同)，选取对应的码作为数据传输阶段，上行数据转发时调制采用的空时码备用；并根据表中下行协作传输RS数目和下行协作序号，从预先存储好的空时分组码(STBC)码本集中(各个RS的存储的码本集完全相同)，选取选取对应的码作为作为数据传输阶段，下行数据转发时调制采用的空时码备用。

而对于图8所示的情况，其与第二实施例的不同之处在于，数据传输阶段需要考虑数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数M_n，即第一/第二协作中继节点进行下行/上行传输时需要等待一定数目的时隙，需等待时隙的数目为所有通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数之差，而传输时延调整值不变。

上述的3个实施例中均没有考虑MS和RS之间的相对移动，而移动性会造成Delay和SNR的变化，因此，为了使本发明能有更好的效果，在各实施例中均可以周期性重复，重复周期与相对移动速度和信号带宽相关，对于单载波系统，可以采用的周期为c/(B*v)，其中c为光速，B为信号带宽，v为相对移动速度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法，其特征在于，在下行方向，包括如下步骤：

信息收集步骤，基站获取第一中继节点到移动台的传输时延；

传输时延调整值计算步骤，基站根据第一中继节点到移动台的传输时延计算第一中继节点的传输时延调整值后通知第一中继节点；

数据传输步骤，第一中继节点在接收到数据包后，等待第一数目的时隙，并等待传输时延调整值后，采用空时分组码传输到移动台；

所述第一数目为所有通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数之差与1的和值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息收集步骤中，基站还获取第一中继节点在移动台处的信噪比，同时，该方法还包括：

协作中继节点选取步骤，利用第一中继节点在移动台处的信噪比选择第一协作中继节点；

所述数据传输步骤中的第一中继节点为所述第一协作中继节点；

所述第一数目为所有通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数之差与1的和值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述传输时延调整值计算步骤的第一中继节点为所述第一协作中继节点。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，还包括：

重复执行信息收集步骤、协作中继节点选取步骤、传输时延调整值计算步骤和数据传输步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重复执行的周期与移动台与中继节点的相对移动速度和信号带宽相关。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对于单载波系统，所述重复执行的周期为c/(B^*v)，其中c为光速，B为信号带宽，v为移动台与中继节点的相对移动速度。

7.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述信息收集步骤具体包括：

基站下行发送一控制包到第一中继节点；

第一中继节点将所述控制包转发至移动台，并在转发同时记录转发时间T_0i；

移动台接收所述控制包，并记录接收时间T_1i和第一中继节点在移动台处的信噪比；

移动台产生一上行控制包发送给第一中继节点，该上行控制包中包括所述接收时间T_1i、上行控制包的发送时间T2i和第一中继节点在移动台处的信噪比；

第一中继节点接收到上行控制包后记录对应的接收时间T_Ei，并计算传输时延后将所述传输时延写入上行控制包后发送给基站，所述传输时延为：

Delay_i1＝[(T_Ei-T_0i)-(T_2i-T_1i)]/2

基站接收所述上行控制包，从所述上行控制包获取中继节点到移动台的传输时延和第一中继节点在移动台处的信噪比；

其中i为第一中继节点的序号。

8.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，协作中继节点选取步骤中，仅选择在移动台处的信噪比大于或等于第一数值的第一中继节点，所述第一数值为所有第一中继节点在移动台处的信噪比的最大值与一个大于0且小于1的系数的乘积。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，仅有一个第一中继节点在移动台处的信噪比大于或等于第一数值时，下行不进行协作通信；在移动台处的信噪比大于或等于第一数值的第一中继节点个数超出最大协作中继节点数时，选取信噪比最大的多个第一中继节点进行下行协作通信，选择的第一中继节点的个数为最大协作中继节点数。

10.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，数据传输步骤中根据第一协作中继节点的个数及该第一协作中继节点在下行传输中的序号选择对应的空时分组码。

11.一种应用于多跳通信系统的协作分集通信方法，其特征在于，在上行方向，包括如下步骤：

信息收集步骤，基站获取第二中继节点到基站的传输时延；

传输时延调整值计算步骤，基站根据第二中继节点到基站的传输时延计算第二中继节点的传输时延调整值后通知第二中继节点；

数据传输步骤，第二中继节点在接收到数据包后，等待第二数目的时隙，并等待传输时延调整值后，采用空时分组码传输到基站；

所述第二数目为所有通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二中继节点到达第一中继节点经过的跳数之差与1的和值。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，信息收集步骤中，基站还获取第二中继节点在基站处的信噪比，该方法还包括：

协作中继节点选取步骤，利用第二中继节点在基站处的信噪比选择第二协作中继节点；

所述数据传输步骤中的第二中继节点为所述第二协作中继节点；

所述第一数目为所有通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数的最大值与该通信路径上数据从第二协作中继节点到达第一协作中继节点经过的跳数之差与1的和值。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述传输时延调整值计算步骤的第二中继节点为所述第二协作中继节点。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，还包括：

重复执行信息收集步骤、协作中继节点选取步骤、传输时延调整值计算步骤和数据传输步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述重复执行的周期与基站与中继节点的相对移动速度和信号带宽相关。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，对于单载波系统，所述重复执行的周期为c/(B^*v)，其中c为光速，B为信号带宽，v为基站与中继节点的相对移动速度。

17.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述信息收集步骤具体包括：

基站发送一下行控制包到第二中继节点，并记录下发控制包的第一时间；

第二中继节点接收来自基站的下行控制包，记录接收到下行控制包的第二时间；

第二中继节点产生上行控制包发送基站，该上行控制包中包括所述第二时间和第二中继节点发送该上行控制包的第三时间；

基站接收到上行控制包后记录对应的第四时间，并获取中继节点对于基站的信噪比，同时计算第二中继节点到基站的传输时延，第二中继节点对于BS传输时延为：[(第四时间-第一时间)-(第三时间-第二时间)]/2。

18.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，协作中继节点选取步骤中，仅选择在基站处的信噪比大于或等于第二数值的第二中继节点，所述第二数值为所有第二中继节点在移动台处的信噪比的最大值与一个大于0且小于1的系数的乘积。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，仅有一个第二中继节点在基站处的信噪比大于或等于第二数值时，上行不进行协作通信；在基站处的信噪比大于或等于第二数值的第二中继节点个数超出最大协作中继节点数时，选取信噪比最大的多个第二中继节点进行上行协作通信，选择的第二中继节点的个数为最大协作中继节点数。

20.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，数据传输步骤中根据第二协作中继节点的个数及该第二协作中继节点在上行传输中的序号选择对应的空时分组码。

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