專利名稱：協(xié)作節(jié)點(diǎn)的快速選擇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及在諸如但不限于無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)之類的傳輸系統(tǒng)中選擇至 少一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在例如IEEE 802. 11規(guī)范中定義的無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)如今幾乎無(wú)處不在。802. 11 標(biāo)準(zhǔn)使得所有站實(shí)現(xiàn)分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)是強(qiáng)制性的，所述分布式協(xié)調(diào)功能是帶有沖突 避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA)的形式。CSMA/CA是基于競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)議，確保所有站在傳 輸之前首先偵聽介質(zhì)。主要目的是避免站在同一時(shí)間傳輸，這將導(dǎo)致沖突和相應(yīng)的重傳。如 果想發(fā)送幀的站在介質(zhì)上偵聽到特定閾值之上的能量(這可能意味著另一個(gè)站的傳輸)， 那么想訪問的站在傳輸幀之前將會(huì)等待，直到介質(zhì)空閑。該協(xié)議的沖突避免方面與確認(rèn)的 使用有關(guān)，接收站發(fā)送所述確認(rèn)給發(fā)送站以證實(shí)無(wú)錯(cuò)誤接收。雖然稍微更復(fù)雜，但是訪問介 質(zhì)的該過程可以視為會(huì)議，其中每個(gè)人都是禮貌的，每人僅在沒有其他人講話時(shí)發(fā)言。此 夕卜，理解講話人的參與者點(diǎn)頭表示同意。為了實(shí)現(xiàn)更寬的覆蓋范圍并且減輕無(wú)線信道損害而不需要在發(fā)射器處使用高功 率，其中信號(hào)通過各種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中繼的多跳中繼技術(shù)是諸如例如WLAN或傳感器網(wǎng)絡(luò)之類 的未來蜂窩和自組(ad hoc)無(wú)線通信系統(tǒng)的有前途的解決方案。最近，在多跳擴(kuò)增的網(wǎng)絡(luò) 中正被積極研究的新概念是多用戶協(xié)作分集，其中若干終端或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)形成一類聯(lián)合以相 互幫助傳輸它們的消息。通常，協(xié)作中繼系統(tǒng)具有向一定數(shù)量的協(xié)作中繼器或節(jié)點(diǎn)多播消 息的源節(jié)點(diǎn)，所述中繼器或節(jié)點(diǎn)進(jìn)而又向預(yù)期的目的節(jié)點(diǎn)重發(fā)處理的版本。目的節(jié)點(diǎn)將從 中繼器接收的信號(hào)組合起來，也可能將信源的原始信號(hào)考慮進(jìn)去。在S.Shankar 等人的“Cooperative communication MAC(CMAC)-A NewMAC protocol for Next Genaration Wireless LANs，，，IEEE WireComm, 2005 年 6 月， 以 及 Bletsas 等人的"A Simple Coorperate Diversity Method based on NetworkPath Selection，，，IEEE Journal on Selected Areas of Communications, 2006 年 3 月(MIT) 中，描述了兩種方法，其基于在無(wú)線通信系統(tǒng)中，尤其是在像IEEE 802. 11和IEEE 802.15 那樣的WLAN和WPAN系統(tǒng)，以及諸如IEEE 802. 3 (以太網(wǎng))之類的有線通信系統(tǒng)中所廣泛 使用的所謂“后退(backoff)過程”。如例如在D. Bertsekas和R. Gallager的、Prentice Hall出版社1992年出版的“DataNetworks”第4章中指示的，該后退過程在通信系統(tǒng)中用 于隨機(jī)訪問一定數(shù)量的多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的站之間的信道。通常，它與CSMA協(xié)議相結(jié)合。該后退過 程已被引入從而允許所有的參與站公平訪問信道并且根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞水平以分布式方式來 調(diào)整傳輸。在站開始傳輸之前，其在特定競(jìng)爭(zhēng)窗口(CW)(比如
)內(nèi)選擇隨機(jī)的后退數(shù)B0。站在競(jìng)爭(zhēng)窗口上均勻地選擇隨機(jī)數(shù)B0，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)信道的公平訪問。如果站在發(fā)送分組 之后發(fā)現(xiàn)該傳輸因?yàn)槠渌菊趥鬏敹鴮?dǎo)致了沖突，那么該站會(huì)將其競(jìng)爭(zhēng)窗口加倍到2*CW 并重復(fù)該過程。為了發(fā)現(xiàn)沖突，站或者使用沖突檢測(cè)電路或者依賴接收機(jī)通知它。出于選擇協(xié)作節(jié)點(diǎn)的目的，后退過程可以重復(fù)使用。在兩種解決方案中，只設(shè)計(jì)了單階段后退過程。在 Bletsas 等人的 “A Simple Coorperate DiversityMethod based on Network Path Selection，，，IEEE Journal on Selected Areas ofCommunications，2006 年 3月(MIT)中，建議重復(fù)使用后退過程來選擇最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。圖2顯示了根據(jù)可用于選擇協(xié)作節(jié)點(diǎn)的后退過程的基本操作的流程圖。在這 里，根據(jù)其瞬時(shí)信道條件，在步驟S101，每個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)確定與瞬時(shí)信道條件(CC)成因子為 λ (lambda)的反比例的后退數(shù)(BO)。然后它偵聽信道，并且如果它在步驟S102到S105的 循環(huán)過程中確定信道對(duì)于BO個(gè)時(shí)隙是空閑的，那么它在步驟S106中開始傳輸。否則，如果 它在步驟S103中確定信道忙碌，那么它推遲并等待，直到信道再次空閑。因此，具有最好信 道條件的協(xié)作節(jié)點(diǎn)將確定最小的BO數(shù)，并將在信道對(duì)于BO個(gè)時(shí)隙空閑時(shí)占用信道。盡管因?yàn)楹笸诉^程公知，該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單并且可以容易接受，但是選擇適當(dāng)?shù)囊?子λ是困難的。這是因?yàn)槭聦?shí)上協(xié)作節(jié)點(diǎn)的分布是未知的并且不可能服從均勻分布。而 且，可能存在一種情況，其中所有的協(xié)作節(jié)點(diǎn)具有或者非常好的信道條件或者非常差的信 道條件。例如，如果協(xié)作節(jié)點(diǎn)有對(duì)數(shù)正態(tài)(Iognormal)分布但是平均值不同，那么因子λ 不得不選擇為大的數(shù)字以便降低具有未知分布的協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間的潛在沖突。但是，由于更 大的λ意味著更大的BO數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)之前更大的空閑時(shí)間，因此開銷將會(huì)增加。
這導(dǎo)致的問題是，后退過程以對(duì)競(jìng)爭(zhēng)站進(jìn)行公平仲裁為目標(biāo)，然而它預(yù)期在選擇 最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)方面不公平。因此，在不知道協(xié)作節(jié)點(diǎn)的分布的情況下應(yīng)用后退過程將不 是有效的。如果例如協(xié)作節(jié)點(diǎn)具有相對(duì)強(qiáng)大的信道條件，那么例如λ值27可能導(dǎo)致95% 成功選擇平均延遲例如是10個(gè)時(shí)隙的最好協(xié)作節(jié)點(diǎn)。否則，如果協(xié)作節(jié)點(diǎn)具有相對(duì)弱的信 道條件，那么以上的λ值27可能導(dǎo)致96%的成功選擇，但是選擇中的平均延遲現(xiàn)在可能是 大得多的55個(gè)時(shí)隙。因此，簡(jiǎn)單的基于后退的選擇過程對(duì)于提供最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)的快速選 擇是不夠的。發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供用于快速選擇最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)的選擇方案。該目的通過如權(quán)利要求1和10所述的設(shè)備以及如權(quán)利要求15所述的方法來實(shí) 現(xiàn)。在基于軟件的實(shí)現(xiàn)中，上面的目的可以通過包含代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，代 碼裝置用于當(dāng)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)設(shè)備上時(shí)生成以上方法的步驟。相應(yīng)地，提出了協(xié)作節(jié)點(diǎn)基于后退過程的改進(jìn)選擇。通過引入多個(gè)選擇階段并且 使用早期反饋，可以以較少的開銷來標(biāo)識(shí)最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不管協(xié)作節(jié)點(diǎn)的 潛在分布如何，開銷幾乎保持不變。因此，在提出的基于多階段的后退過程中，最好的協(xié)作 節(jié)點(diǎn)不會(huì)一次而是在多個(gè)短輪(short round)中選擇。在第一階段，主要目標(biāo)是發(fā)送者粗 略地了解其協(xié)作節(jié)點(diǎn)的分布。利用來自第一輪的該知識(shí)，通過(可選地)向其協(xié)作節(jié)點(diǎn)提 供反饋，源節(jié)點(diǎn)或發(fā)送者在較細(xì)的程度上在至少一個(gè)接下來的階段中進(jìn)行選擇。協(xié)作節(jié)點(diǎn) 的存在對(duì)于發(fā)送者可以是已知的或未知的。提出的方法尤其很好地適合這樣的實(shí)際情況 其中按照信道條件的協(xié)作節(jié)點(diǎn)分布對(duì)于源節(jié)點(diǎn)是未知的，或者其中協(xié)作節(jié)點(diǎn)相互之間隱藏 并且沖突可能發(fā)生在后退過程中。提出的方法也可以迭代地用于不但選擇一個(gè)最好的節(jié)點(diǎn)而且出于協(xié)作目的選擇 前幾個(gè)最好的節(jié)點(diǎn)。在候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)內(nèi)或候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)處的設(shè)備可以適于基于在每個(gè)后退階段結(jié)束時(shí)源節(jié)點(diǎn)的反應(yīng)確定所述后退過程的當(dāng)前階段是否成功。因此，提出的選擇方案允許快速 選擇潛在的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。在更具體的例子中，在協(xié)作節(jié)點(diǎn)內(nèi)或協(xié)作節(jié)點(diǎn)處的設(shè)備可以適于基 于來自源節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)的缺乏以及另一個(gè)候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)做出的反應(yīng)中的至少一個(gè)，確定當(dāng)前 的階段是否成功。然后，所述設(shè)備可以基于從當(dāng)前階段是否成功的確定中獲取的信息來確 定第二后退數(shù)。在更具體的備選例子中，在協(xié)作節(jié)點(diǎn)內(nèi)或者協(xié)作節(jié)點(diǎn)處的設(shè)備可以適于基 于在第一階段結(jié)束時(shí)從源節(jié)點(diǎn)到協(xié)作節(jié)點(diǎn)的反饋確定當(dāng)前階段是否成功，所述反饋包括關(guān) 于是否成功執(zhí)行了協(xié)作節(jié)點(diǎn)的選擇或者在哪個(gè)時(shí)隙內(nèi)選擇失敗了的信息。作為例子，來自源節(jié)點(diǎn)的反饋可以包含指示哪些協(xié)作節(jié)點(diǎn)從后退過程的第二階段 被排除的信息。根據(jù)另一個(gè)例子，在協(xié)作節(jié)點(diǎn)內(nèi)或者協(xié)作節(jié)點(diǎn)處的設(shè)備可以適于在后退過程的第 一階段使用一定數(shù)量的空閑時(shí)隙來計(jì)算相應(yīng)的信道條件數(shù)。在特定的例子中，可以從第一 階段的原始信道條件數(shù)中減去所述相應(yīng)的信道條件數(shù)以便計(jì)算第二后退數(shù)。作為選項(xiàng)，來 自源節(jié)點(diǎn)的反饋可以包含要與所述相應(yīng)的信道條件數(shù)組合以得到第二后退數(shù)的因子的建 議新值。
進(jìn)一步的有益發(fā)展在從屬權(quán)利要求中限定。附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在將參考附圖基于各種實(shí)施例描述本發(fā)明，其中

圖1顯示了根據(jù)各種實(shí)施例的包含握手過程的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的示意性框圖；圖2顯示了用于在協(xié)作節(jié)點(diǎn)處確定后退數(shù)的過程的流程圖；圖3顯示了單階段后退過程的示意性信令圖；圖4顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的在協(xié)作節(jié)點(diǎn)處的多階段后退過程的流程圖；圖5顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的示例性多階段后退過程的示意性信令圖；圖6顯示了根據(jù)第二實(shí)施例的在協(xié)作節(jié)點(diǎn)處的多階段后退過程的流程圖；圖7顯示了根據(jù)第二實(shí)施例的示例性多階段后退過程的示意性信令圖；圖8顯示了根據(jù)第三實(shí)施例的在協(xié)作節(jié)點(diǎn)處的多階段后退過程的流程圖；圖9顯示了根據(jù)第三實(shí)施例的示例性多階段后退過程的示意性信令圖；圖10顯示了根據(jù)第四實(shí)施例的在源節(jié)點(diǎn)處的多階段后退過程的流程圖；以及圖11顯示了各種實(shí)施例的基于軟件的實(shí)現(xiàn)的示意性框圖。實(shí)施例詳述接下來，基于如圖1顯示的并且包含RTS/CTS握手過程的無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(例 如WLAN)，描述各種實(shí)施例。根據(jù)圖1，源節(jié)點(diǎn)(或者發(fā)送者)10可以訪問示例性數(shù)量為三個(gè)的候選協(xié)作節(jié)點(diǎn) (或站)21-23。源節(jié)點(diǎn)10的協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23可以具有到源節(jié)點(diǎn)的相對(duì)好的信道條件。當(dāng)源節(jié)點(diǎn) 發(fā)出分組(比如RTS(請(qǐng)求發(fā)送))，請(qǐng)求最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)時(shí)，每個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23用λ的預(yù) 定小值來乘以其接收功率，該接收功率將其信道條件CC指示給源節(jié)點(diǎn)10。該乘法導(dǎo)致了與 信道條件成比例并且確定協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23各自的響應(yīng)CTS1、CTS2和CTS3的傳輸定時(shí)的后 退數(shù)Β0。小的λ值意味著小的后退數(shù)。這暗示著，源節(jié)點(diǎn)10和協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23可以在僅 僅一些后退時(shí)隙內(nèi)了解它們的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。
圖3顯示了單階段后退過程的示意性信令圖。對(duì)于從源節(jié)點(diǎn)10接收RTS分組的 三個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23，每個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)都確定BO數(shù)。在這種情況下，協(xié)作節(jié)點(diǎn)m 21、N2 22和 N3 23分別具有0. 1、0.5和0.8的信道條件CC(較小的數(shù)意味著較好的條件)。小的λ已 經(jīng)被預(yù)先同意，其是3。因此，信道條件CC乘以λ并取整為最接近的大整數(shù)，分別得到1、 2和3。即，第一協(xié)作節(jié)點(diǎn)(Nl)21將在時(shí)隙Sll發(fā)送，Ν2 22將在時(shí)隙S12發(fā)送，Ν323將在 時(shí)隙S13發(fā)送。第一協(xié)作節(jié)點(diǎn)(Nl)21在時(shí)隙Sll向源節(jié)點(diǎn)10發(fā)回應(yīng)答分組，比如CTS(清除發(fā) 送)。其他協(xié)作節(jié)點(diǎn)Ν2 22和Ν3 23的載波偵聽將偵聽該傳輸并且阻止它們的傳輸。因此， 在這種情況下，最好的節(jié)點(diǎn)W 21將被標(biāo)識(shí)為最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。這種情況是簡(jiǎn)單的情況并且選擇已經(jīng)在一個(gè)階段完成。但是，當(dāng)所有的協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23具有差的條件時(shí)，在單個(gè)后退階段中成功執(zhí)行選 擇是困難的，除非λ值選擇得非常大。例子可能是這樣的，協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23具有0.81、0. 82 和0.83的條件。那么，懲罰是在最好的節(jié)點(diǎn)倒數(shù)其大的BO數(shù)之前長(zhǎng)時(shí)間等待。因此，根據(jù)下面的實(shí)施例，針對(duì)以上情形提出多階段選擇。圖4顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的多階段后退過程的流程圖，其可以在協(xié)作節(jié)點(diǎn) 21-23的每一個(gè)處執(zhí)行。在該實(shí)施例中，當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)都可以通過載波偵聽機(jī)制聽見彼此時(shí)， 在第一競(jìng)爭(zhēng)階段之后來自發(fā)送者的反饋是不需要的。在步驟S201，類似于圖2執(zhí)行第一后退階段。然后，在步驟S202，有關(guān)的協(xié)作節(jié)點(diǎn) 檢查其是否已經(jīng)在第一后退階段期間檢測(cè)到更好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，例如是否已經(jīng)從另一個(gè)協(xié)作 節(jié)點(diǎn)接收到更早的CTS響應(yīng)。如果是，那么多階段后退過程對(duì)于該協(xié)作節(jié)點(diǎn)結(jié)束。否則，如 果沒有檢測(cè)到更好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，那么在步驟S203中檢查是否已經(jīng)從源節(jié)點(diǎn)(或發(fā)送者)10 接收到響應(yīng)。如果是，那么多階段后退過程對(duì)于該協(xié)作節(jié)點(diǎn)結(jié)束。否則，如果沒有從源節(jié)點(diǎn) 10接收到響應(yīng)，那么基于以上發(fā)現(xiàn)以及自身的信道條件推導(dǎo)出新的λ值(步驟S204)，并 且在步驟S205，通過使用在該新的λ值基礎(chǔ)上計(jì)算的第二 BO數(shù)來執(zhí)行第二后退階段(與 圖2相似)。圖5顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的示例性多階段后退過程的示意性信令圖。在這里， 假定協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23分別具有0. 45,0. 55和0. 88的信道條件CC。第一(小的)λ值3將 對(duì)每一節(jié)點(diǎn)分別給出2、2和3的BO數(shù)。因此，協(xié)作節(jié)點(diǎn)21和22在第一時(shí)隙Sll將偵聽不 到傳輸并且將在第二時(shí)隙S12同時(shí)傳輸它們的CTS分組。然而，在源節(jié)點(diǎn)10處將發(fā)生沖突。 然后，第三協(xié)作節(jié)點(diǎn)23可以通過載波偵聽從第二時(shí)隙S12 了解到存在比它自己具有更好的 條件的節(jié)點(diǎn)(參見圖4中的步驟S202)。因此，多階段后退過程針對(duì)第三協(xié)作節(jié)點(diǎn)23到此 結(jié)束。在允許在源節(jié)點(diǎn)10處接收CTS的某預(yù)定時(shí)間之后，源節(jié)點(diǎn)10將簡(jiǎn)單地什么都不 做，因?yàn)樵诘谝桓?jìng)爭(zhēng)或后退階段存在沖突。在第二競(jìng)爭(zhēng)或后退階段，第一和第二協(xié)作節(jié)點(diǎn)21 和22將從缺少來自源節(jié)點(diǎn)10的潛在響應(yīng)而了解到在源節(jié)點(diǎn)10處存在沖突。并且它們還 從它們自己的知識(shí)了解到?jīng)]有節(jié)點(diǎn)在第一競(jìng)爭(zhēng)階段在第一時(shí)隙發(fā)送。因此，根據(jù)圖4的步 驟S205，通過應(yīng)用新的后退計(jì)數(shù)器來執(zhí)行第二后退階段，第一和第二協(xié)作節(jié)點(diǎn)21和22斷定 它們應(yīng)該競(jìng)爭(zhēng)第二次。第一和第二協(xié)作節(jié)點(diǎn)21和22現(xiàn)在知道在總的三個(gè)時(shí)隙的第一時(shí)隙 中沒有沖突并且沒有條件好于0.33 (1/3)的節(jié)點(diǎn)。因此，在圖4的步驟S204中，每一節(jié)點(diǎn)從其信道條件值推導(dǎo)出值0.33并且再次乘以新的、可能更大的λ值，例如5。然后，第一 和第二協(xié)作節(jié)點(diǎn)21和22將具有用于第二階段的以下BO數(shù)1、2。因此，然后第一協(xié)作節(jié)點(diǎn) 21將能夠成功傳輸CFS并且被標(biāo)識(shí)為最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。通常，根據(jù)定義，協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23可被源節(jié)點(diǎn)10到達(dá)，但是它們可以是相互隱藏 的。在這種情況下，單階段選擇無(wú)論如何很可能失敗，因?yàn)榈却虜?shù)目的時(shí)隙的最好協(xié)作 節(jié)點(diǎn)所傳回的CTS分組將很可能被另一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)所傳回的另一個(gè)CTS分組破壞，所述另 一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)對(duì)最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)隱藏并且等待了更長(zhǎng)的時(shí)隙數(shù)目但是在第一 CTS完成之 、r -圖6顯示了根據(jù)涉及非常適合以上情形的多階段選擇的第二實(shí)施例，在協(xié)作節(jié)點(diǎn) 處的多階段后退過程的流程圖。在步驟S301，類似于圖2執(zhí)行第一后退階段。然后，在步驟S302，有關(guān)的協(xié)作節(jié)點(diǎn) 檢查其是否已經(jīng)在第一后退階段期間檢測(cè)到更好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，例如是否已經(jīng)從另一個(gè)協(xié)作 節(jié)點(diǎn)接收到更早的CTS響應(yīng)。如果是，那么多階段后退過程對(duì)于該協(xié)作節(jié)點(diǎn)結(jié)束。否則，如 果沒有檢測(cè)到更好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，那么在步驟S303中檢查是否已經(jīng)從源節(jié)點(diǎn)(或發(fā)送者)10 接收到新的RTS消息。如果沒有，那么多階段后退過程對(duì)于該協(xié)作節(jié)點(diǎn)結(jié)束。否則，如果已 經(jīng)從源節(jié)點(diǎn)10接收到新的RTS消息，那么基于以上發(fā)現(xiàn)和自身的信道條件推導(dǎo)出新的λ 值(步驟S304)，并且在步驟S305，通過使用在該新的λ值基礎(chǔ)上計(jì)算的第二 BO數(shù)來執(zhí)行 第二后退階段(與圖2相似)。圖7顯示了根據(jù)第二實(shí)施例的示例性多階段后退過程的示意性信令圖。在這里， 假定協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23分別具有0. 68,0. 78和0. 88的信道條件CC。第一(小的)λ值將對(duì) 所有節(jié)點(diǎn)給出3、3和3的BO數(shù)。因此，在第三時(shí)隙S13，所有的協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23正在傳回 CTS分組，這將在源節(jié)點(diǎn)10處導(dǎo)致沖突。源節(jié)點(diǎn)10得知在時(shí)隙Sll和S12信道空閑，但是 在時(shí)隙S13該信道經(jīng)歷沖突。它推斷所有的協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23具有或多或少相同的(差的) 信道條件。因此，在第二競(jìng)爭(zhēng)或后退階段中，發(fā)送者在第二 RTS分組中將該信息反饋給所有 的協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23。所有的協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23現(xiàn)在知道在總的三個(gè)時(shí)隙的前兩個(gè)時(shí)隙中沒有 沖突，并且沒有條件好于0. 67(2/3)的節(jié)點(diǎn)。因此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)從自身的信道條件推導(dǎo)出0. 67 并且再次乘以新的、可能更大的λ值，例如50。然后，協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23將具有用于第二階段 的以下BO數(shù)1、6和11。因此，第一協(xié)作節(jié)點(diǎn)21將能夠成功傳輸CTS并且被標(biāo)識(shí)為最好的 協(xié)作節(jié)點(diǎn)。圖8顯示了根據(jù)第三實(shí)施例的在協(xié)作節(jié)點(diǎn)處的多階段后退過程的流程圖。該實(shí)施 例說明了提出的多階段選擇過程可迭代地用于不但選擇一個(gè)最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，而且選擇所 述前幾個(gè)最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。這在協(xié)作通信方案中可能是非常有用的，如例如A. Nosratinia, Τ· Ε. Hunter 禾口 A. Hedayat 的"cooperativecommunication in wireless networks，，，IEEE Communications magazine, 2004 10 @ 巾白勺。在步驟S401，類似于圖2執(zhí)行第一后退階段。然后，在步驟S402，有關(guān)的協(xié)作節(jié)點(diǎn) 檢查是否已經(jīng)從源節(jié)點(diǎn)(或發(fā)送者)10接收到新的RTS消息。如果沒有，那么多階段后退 過程對(duì)于該協(xié)作節(jié)點(diǎn)結(jié)束。否則，如果已經(jīng)從源節(jié)點(diǎn)10接收到新的RTS消息，那么基于以 上發(fā)現(xiàn)和自身的信道條件推導(dǎo)出新的λ值(步驟S403)，并且在步驟S404，通過使用在該 新的λ值基礎(chǔ)上計(jì)算的第二 BO數(shù)來執(zhí)行第二后退階段(與圖2相似)。
圖9顯示了根據(jù)第三實(shí)施例的示例性多階段后退過程的示意性信令圖，其中假定所有協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23不相互隱藏。在這里，假定協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23分別具有0. 25,0. 55和0. 85的信道條件CC。假定在 圖8的步驟S401中對(duì)于第一后退階段λ現(xiàn)在是3。在第一后退階段，由于第一協(xié)作節(jié)點(diǎn)21 在時(shí)隙Sll傳輸，其因此被標(biāo)識(shí)為最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。然而，源節(jié)點(diǎn)10仍然需要知道第二最 好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，并且因此在第二后退階段發(fā)送第二 RTS來請(qǐng)求該第二最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。由 于第二最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)只能在第一后退階段的第二時(shí)隙S12或第三時(shí)隙S13中，因而剩下 的第二和第三協(xié)作節(jié)點(diǎn)22和23推導(dǎo)出0. 33 (對(duì)應(yīng)3個(gè)時(shí)隙中的1個(gè)時(shí)隙)并且再次乘以 新的λ值，比如3?，F(xiàn)在，通過在第二后退階段最早發(fā)出CTS，第二最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)贏得競(jìng) 爭(zhēng)。接下來，更詳細(xì)地描述源節(jié)點(diǎn)10的示例性處理方案。圖10顯示了根據(jù)第四實(shí)施例的在源節(jié)點(diǎn)10處的多階段后退過程的流程圖。在第一初始步驟S500，運(yùn)行變量η設(shè)置為1。然后，在步驟S501，源節(jié)點(diǎn)10發(fā)送 RTS消息以發(fā)起第一后退階段。然后，在步驟S502，它檢查在來自協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23的CTS響 應(yīng)之間是否已經(jīng)發(fā)生沖突。如果沒有，那么在步驟S503，基于最快的CTS響應(yīng)確定第η最好 的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。然后，在步驟S504，運(yùn)行變量η增大，并且在步驟S505檢查是否已經(jīng)達(dá)到最大 值11_。如果是，那么多階段后退過程結(jié)束。否則，如果仍沒有達(dá)到最大值Iimax，那么該過程 跳回步驟S501并且發(fā)送新的RTS消息以確定第二最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)，等等。但是，如果在步驟S502確定了沖突，那么在步驟S506基于接收的CTS響應(yīng)推導(dǎo)出 到協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23的信道條件，并且在步驟S507發(fā)送額外的RTS消息以發(fā)起進(jìn)一步的后退 階段。重復(fù)步驟S502、S506和S507，直到在步驟S502中沒有檢測(cè)到?jīng)_突并且在步驟S503 可以確定第η最好的協(xié)作節(jié)點(diǎn)。因此，在第四實(shí)施例中，提出的多階段后退過程用于單個(gè)最好協(xié)作節(jié)點(diǎn)的更快選 擇以及若干最好協(xié)作節(jié)點(diǎn)的選擇。圖11顯示了提出的選擇機(jī)制的基于軟件的實(shí)現(xiàn)的示意性框圖。在這里，源節(jié)點(diǎn)10 和協(xié)作節(jié)點(diǎn)21-23每個(gè)都包含處理單元210，其可以是帶控制單元的任意處理器或計(jì)算機(jī) 設(shè)備，控制單元基于存儲(chǔ)器212中存儲(chǔ)的控制程序的軟件例程來執(zhí)行控制。程序代碼指令 從存儲(chǔ)器212取得，并且加載到處理器210的控制單元以便執(zhí)行結(jié)合對(duì)應(yīng)的圖4、圖6、圖8 和圖10描述的以上功能的處理步驟。這些處理步驟可以在輸入數(shù)據(jù)DI的基礎(chǔ)上執(zhí)行并且 可以生成輸出數(shù)據(jù)D0，其中在源節(jié)點(diǎn)10處輸入數(shù)據(jù)DI可以對(duì)應(yīng)接收的CTS響應(yīng)，并且輸出 數(shù)據(jù)DO可以對(duì)應(yīng)或發(fā)起新的RTS消息或具有用于第二和另外的后退階段的額外的反饋信 息的請(qǐng)求。另一方面，在協(xié)作節(jié)點(diǎn)處，輸入數(shù)據(jù)可以對(duì)應(yīng)接收的RST請(qǐng)求(來自源節(jié)點(diǎn)10) 或CTS響應(yīng)(來自其它協(xié)作節(jié)點(diǎn))，并且輸出數(shù)據(jù)可以對(duì)應(yīng)或發(fā)起CTS響應(yīng)。在這一點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)指出的是，圖4、圖6、圖8和圖10的功能也可以實(shí)現(xiàn)為分立的硬 件或信號(hào)處理單元?？傊?，已經(jīng)描述了用于從多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)21-23中選擇至少一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)從源節(jié)點(diǎn) 10接收信號(hào)的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中提供了后退過程的至少兩個(gè)階段， 其中根據(jù)它們到源節(jié)點(diǎn)10的信道條件，候選目的節(jié)點(diǎn)21-23確定各自的后退數(shù)，其中如果 第一階段不成功或者如果第二目的節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)被選擇，則執(zhí)行第二階段。
應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例并且可以用于任意其他網(wǎng)絡(luò)類型，比如 虛擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其中單跳通信發(fā)生在移動(dòng)站和接入點(diǎn)之間，或者包括傳感器網(wǎng)絡(luò)的多跳自 組網(wǎng)絡(luò)。而且，本發(fā)明適用于不斷發(fā)展的IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)，例如IEEE 802. 15. 5標(biāo)準(zhǔn)化和 它們未來的擴(kuò)展。而且，提出的選擇方案可用于選擇其它目的節(jié)點(diǎn)，從而術(shù)語(yǔ)“協(xié)作節(jié)點(diǎn)”預(yù) 期覆蓋可能被源或發(fā)送節(jié)點(diǎn)選擇的任意類型的目的或目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。此外，可通過使用信道條 件和λ值以外的任意合適的參數(shù)來計(jì)算確定響應(yīng)定時(shí)的后退數(shù)。
最后但是仍然重要地，應(yīng)當(dāng)指出的是，用在包括權(quán)利要求書在內(nèi)的本說明書中時(shí)， 措詞“包括”或“包含”意在指定所述特征、裝置、步驟或部件的存在，但是不排除一個(gè)或更 多其它特征、裝置、步驟、部件或其群組的存在或附加。此外，在權(quán)利要求中元件前面的措詞 “一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。而且，任何附圖標(biāo)記都不限制權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
一種用于選擇協(xié)作節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，要從源節(jié)點(diǎn)向該協(xié)作節(jié)點(diǎn)傳輸信號(hào)，所述設(shè)備(21-23)適于在后退過程的第一階段，基于到所述源節(jié)點(diǎn)(10)的信道條件確定第一后退數(shù)；以及在所述后退過程的后續(xù)的第二階段，基于到所述源節(jié)點(diǎn)(10)的后續(xù)的信道條件并且基于在所述后退過程的所述第一階段所述源節(jié)點(diǎn)(10)和其它候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)中的至少一個(gè)的反應(yīng)確定至少第二后退數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述設(shè)備(21-23)適于基于在每個(gè)后退階段結(jié)束時(shí)所 述源節(jié)點(diǎn)(10)的所述反應(yīng)確定所述后退過程的當(dāng)前階段是否成功。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述設(shè)備(21-23)適于基于來自所述源節(jié)點(diǎn)(10)的響 應(yīng)的缺乏以及另一個(gè)候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)做出的反應(yīng)中的至少一個(gè)確定所述當(dāng)前階段是否成功。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述設(shè)備(21-23)適于基于在所述第一階段結(jié)束時(shí)從 所述源節(jié)點(diǎn)(10)到協(xié)作節(jié)點(diǎn)的反饋確定所述當(dāng)前階段是否成功，所述反饋包含關(guān)于協(xié)作 節(jié)點(diǎn)的選擇是否成功執(zhí)行或所述選擇在哪個(gè)時(shí)隙失敗的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中來自所述源節(jié)點(diǎn)(10)的所述反饋包含指示哪些協(xié)作節(jié) 點(diǎn)被從所述后退過程的所述第二階段排除的信息。
6.根據(jù)前面的權(quán)利要求任意之一的設(shè)備，其中所述設(shè)備(21-23)適于基于從所述當(dāng)前 階段是否成功的確定中獲取的信息確定所述第二后退數(shù)。
7.根據(jù)前面的權(quán)利要求任意之一的設(shè)備，其中所述設(shè)備(21-23)適于在所述后退過程 的所述第一階段中使用一定數(shù)量的空閑時(shí)隙來計(jì)算相應(yīng)的信道條件數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中所述設(shè)備(21-23)適于從所述第一階段的原始信道條 件數(shù)減去所述相應(yīng)的信道條件數(shù)以便計(jì)算所述第二后退數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的設(shè)備，其中來自所述源節(jié)點(diǎn)(10)的反饋包含因子的建議的新 值，該因子要和所述相應(yīng)的信道條件數(shù)組合以便獲取所述第二后退數(shù)。
10.一種用于選擇至少一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，將從所述設(shè)備(10)向該至少一個(gè)協(xié)作節(jié) 點(diǎn)傳輸信號(hào)，所述設(shè)備(10)適于發(fā)起后退過程的第一階段，其中候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)(21-23)根 據(jù)它們到所述設(shè)備(10)的信道條件來確定后退數(shù)；以及如果所述第一階段不成功或者如 果第二協(xié)作節(jié)點(diǎn)應(yīng)該被選擇，那么發(fā)起所述后退過程的后續(xù)第二階段。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述設(shè)備(10)適于生成對(duì)所述候選協(xié)作節(jié)點(diǎn) (21-23)的響應(yīng)，以響應(yīng)在所述后退過程的所述第一階段期間沖突的檢測(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的設(shè)備，其中所述設(shè)備(10)適于在所述第一階段結(jié)束時(shí)向 所述候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)(21-23)提供反饋，所述反饋指示所述協(xié)作節(jié)點(diǎn)的所述選擇是否成功執(zhí) 行或者在哪個(gè)時(shí)隙所述選擇失敗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述反饋包含指示哪些協(xié)作節(jié)點(diǎn)被從所述后退過程 的所述第二階段排除的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述反饋包含因子的建議的新值，該因子要和所述 相應(yīng)的信道條件數(shù)組合以便在所述候選協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)(21-23)處獲取后退數(shù)。
15.一種從多個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)(21-23)選擇至少一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)以便從源節(jié)點(diǎn)(10)接收信號(hào) 的方法，所述方法包括后退過程的至少兩個(gè)階段，其中所述候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)(21-23)根據(jù)它 們到所述源節(jié)點(diǎn)(10)的信道條件確定各自的后退數(shù)，其中如果所述第一階段不成功或者 如果第二協(xié)作節(jié)點(diǎn)應(yīng)該被選擇，那么執(zhí)行所述第二階段。
16.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于當(dāng)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)設(shè)備上時(shí)產(chǎn)生方法權(quán)利要求15的 步驟的代碼裝置。
17.一種用于從每個(gè)都包含根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備的多個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)(21-23)中選擇至 少一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步在源節(jié)點(diǎn)(10)中包括根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè) 備，信號(hào)將從該源節(jié)點(diǎn)(10)傳輸?shù)剿鲋辽僖粋€(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從多個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)(21-23)中選擇至少一個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)以便從源節(jié)點(diǎn)(10)接收信號(hào)的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中提供了后退過程的至少兩個(gè)階段，其中候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)(21-23)根據(jù)它們到源節(jié)點(diǎn)(10)的信道條件來確定各自的后退數(shù)，其中如果第一階段不成功或者如果第二協(xié)作節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)被選擇，則執(zhí)行第二階段。
文檔編號(hào)H04W74/08GK101828421SQ200880112162
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
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