一种发射节点与接收节点之间的通信传输方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种发射节点与接收节点之间的通信传输方法。

背景技术

随着时代的发展，同一区域中的网络终端数量越来越多，这也导致了在特定情况下会有隐藏节点和暴露节点的情况发生，导致网络资源的利用率下降。隐藏节点指在接收节点的覆盖范围内而在发射节点的覆盖范围外的节点。隐藏节点由于听不到发射节点的发送而可能向相同的接收节点发送分组，导致分组在接收节点处冲突。冲突后发射节点要重传冲突的分组，这降低了信道的利用率。暴露节点指在发射节点的覆盖范围内而在接收节点的覆盖范围外的节点。暴露节点因听到发射节点的发送而可能延迟发送。但是，它其实是在接收节点的通信范围之外，它的发送不会造成冲突，这就引入了不必要的时延。

而通过使用方向LBT技术则可以在一定程度上解决隐藏节点和暴露节点的问题，而方向LBT技术的使用则需要通过波束赋性技术来实现，在多天线系统中使用模拟波束赋形技术是指通过移相器来改变各个天线对应通道上的相位，使得一组天线能够形成不同方向的波束，从而通过波束扫描来实现目标范围的覆盖，即在不同的时刻使用不同方向对应的波束来覆盖目标范围中的不同区域。由于网络使用较窄的波束，发射能量可以更集中，因此可以覆盖更远的距离，同时由于波束较窄，每个波束只能覆盖目标范围中的部分区域，因此模拟波束赋形是“以时间换空间”。通过波束赋形可使波束主瓣对准用户，低功率的旁瓣或者零限位置对准干扰源。从而増强用户的有效信号，抑制干扰信号，提高通信系统的信干噪比，使系统性能得到提升。

但是现有的结合波束赋形技术与方向LBT技术来解决隐藏节点和暴露节点问题的方法多是通过单纯调整节点间通信的波束宽度来实现的，但这类方法不但信令开销很大同时也无法解决很多情景中的隐藏节点和暴露节点的问题，从而影响用户的使用体验。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种发射节点与接收节点之间的通信传输方法。本发明可以解决部分情景下的隐藏节点和暴露节点问题，提高了信道利用率，降低了时延，改善用户体验。

本发明的技术方案：一种发射节点与接收节点之间的通信传输方法，包括如下步骤：

步骤1、将发射节点和接收节点通过随机接入流程完成粗配对；

步骤2、对发射节点的发射波束进行精细化调整，使得发射节点的发射波束根据传输效果最好的窄波束进行发送信息；

步骤3、对接收节点的接收波束的精细化调整，使得接收节点针对发射波束采用传输效果最好的接收波束进行接收；

步骤4、是否进行数据传输的判断：发射节点对周围进行全向探测，获取周边的其他发射节点和接收节点的位置信息，然后对周边的发射节点和接收节点的位置进行判断，若将要接收发射节点信息的接收节点的位置处于其他发射节点的发射波束的覆盖范围内，则停止传输，延时一定时间后发射节点重新对周围进行全向探测，判断是否进行传输，直至数据传输完成；若不处于其他发射节点的发射波束的覆盖范围内则进行传输。

上述的发射节点与接收节点之间的通信传输方法，步骤1中，所述随机接入流程包括如下步骤：

步骤1.1、接收节点向发射节点发送前导码，发射节点收到接入请求；

步骤1.2、发射节点检测前导码，并向接收节点发送随机接入响应，随机接入响应中携带为接收节点分配的临时小区无线网络临时标识TC-RNTI；

步骤1.3、接收节点在收到随机接入响应后通过调整上行时间同步，向发射节点发送终端标识信息Msg3；

步骤1.4、发射节点成功收到终端标识信息Msg3后，向接收节点发送竞争解决信息Msg4，接收节点通过竞争解决信息Msg4进行接入状态判断，若获取到竞争解决信息Msg4中携带的竞争解决地址与终端标识信息Msg3中的终端标识一致，则判定竞争成功，否则竞争失败，返回步骤1再次发送前导码，重启新的接入流程。

前述的发射节点与接收节点之间的通信传输方法，步骤2中，对发射节点的发射波束进行精细化调整是令发射节点的天线数量为n、接收节点的天线数量为k，发射节点在原先基础上发送n个更窄的波束至接收节点，接收节点使用原先粗配对的接收波束来分别接收发射节点的n个发射波束上传输的信号，并进行每个窄波束上的L1-RSRP值测量，根据测量结果，使得发射节点的发射波束根据传输效果最好的窄波束进行发送信息。

前述的发射节点与接收节点之间的通信传输方法，步骤3中，对接收节点的接收波束的精细化调整是令接收节点使用k个更窄的波束来接收发射节点的发射波束上传输的信号，并进行对每个窄波束的L1-RSRP值测量，接收节点根据测量结果，使得接收节点针对发射波束采用传输效果最好的接收波束接收。

前述的发射节点与接收节点之间的通信传输方法，所述L1-RSRP值测量的测量公式是：

L1-RSRP＝-140+RSRPResult(dBm)；

其中RSRPResult(dBm)为当前窄波束下对参考信号的实际接收功率。

与现有技术相比，本发明提出了一种利用波束赋形技术对发射节点发送资源时的波束覆盖范围进行控制，并通过让发射节点获取周围发射节点和接收节点的位置信息来判断是否进行信息的传输，从而实现在特定的情况下的隐藏节点、暴露节点解决方法。本发明通过对发射节点和接收节点的精细化配对可以使发射节点和接收节点之间的波束在传递信息效率高的情况下减少发射节点的发射波束的覆盖范围，以此来实现在一定程度上避免隐藏节点、暴露节点情况的发生，从而做到提高网络资源的利用率，降低不必要的时延和提高信道的利用率，为用户带来更好的网络使用体验，相比于目前已有的使用方向LBT来解决部分隐藏节点和暴露节点问题的方法，本发明的方法计算量更小，对硬件的要求相对较低且由于计算量更小所以建立连接的速度更快，同时由于本发明所提出的方法可以更加灵活的对发射节点的发射波束的宽度进行控制，更好的对能量进行控制，节约能量，减少信令开销，从而做到高质量、低耗能的信息传输。进一步地，本发明通过引入对周围发射节点和接收节点的位置进行判断的方法也做到了对现有的方向LBT方案所不能解决的隐藏节点以及暴露节点的问题的进一步突破，能更好的提高在特定情况下的信道利用率和降低在特定情况下的时延，提高用户的使用体验。

附图说明

图1是本发明的流程示意图；

图2是本发明的步骤4是否进行数据传输的判断过程示意图；

图3是发射节点的发送波束的精细化调整的具体示意图；

图4是接收节点的接收波束进行精细化调整的具体示意图；

图5是发射节点对周围位置信息的获取并判断是否数据传输的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：一种发射节点与接收节点之间的通信传输方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1、将发射节点和接收节点通过随机接入流程完成粗配对；所述随机接入流程包括如下步骤：

步骤1.1、接收节点向发射节点发送前导码，发射节点收到接入请求；

步骤1.2、发射节点检测前导码，并向接收节点发送随机接入响应(RAR)，随机接入响应中携带为接收节点分配的临时小区无线网络临时标识TC-RNTI；

步骤1.3、接收节点在收到随机接入响应后通过调整上行时间同步，向发射节点发送终端标识信息Msg3；

步骤1.4、发射节点成功收到终端标识信息Msg3后，向接收节点发送竞争解决信息Msg4，接收节点通过竞争解决信息Msg4进行接入状态判断，若获取到竞争解决信息Msg4中携带的竞争解决地址与终端标识信息Msg3中的终端标识一致，则判定竞争成功，否则竞争失败，返回步骤1再次发送前导码，重启新的接入流程。

步骤2、对发射节点的发射波束进行精细化调整，使得发射节点的发射波束根据传输效果最好的窄波束进行发送信息；具体的，对发射节点的发射波束进行精细化调整是令发射节点的天线数量为n、接收节点的天线数量为k，发射节点在原先基础上发送n个更窄的波束至接收节点，接收节点使用原先粗配对的接收波束来分别接收发射节点的n个发射波束上传输的信号，并进行每个窄波束的L1-RSRP值测量，根据测量结果，使得发射节点的发射波束根据传输效果最好的窄波束进行发送信息。

所述L1-RSRP值的测量公式是：

L1-RSRP＝-140+RSRPResult(dBm)；

其中RSRPResult(dBm)为当前窄波束下对参考信号的实际接收功率。

步骤3、对接收节点的接收波束的精细化调整，使得接收节点针对发射波束采用传输效果最好的接收波束进行接收；具体的，对接收节点的接收波束的精细化调整是令接收节点使用k个更窄的波束来接收发射节点的发射波束上传输的信号，并进行每条窄波束的L1-RSRP值测量，接收节点根据测量结果，使得接收节点针对发射波束采用传输效果最好的接收波束接收。

所述L1-RSRP值的测量公式是：

L1-RSRP＝-140+RSRPResult(dBm)；

其中RSRPResult(dBm)为当前窄波束下对参考信号的实际接收功率。

至此完成发射节点和接收节点间的波束的精细化配对。通过对发射节点和接收节点的精细化配对可以使发射节点和接收节点之间的波束在传递信息效率高的情况下减少发射节点的发射波束的覆盖范围，以此来实现在一定程度上避免暴露节点情况的发生，从而降低不必要的时延。

步骤4、是否进行数据传输的判断：发射节点对周围进行全向探测，获取周边的其他发射节点和接收节点的位置信息，然后对周边的发射节点和接收节点的位置进行判断，若将要接收发射节点信息的接收节点的位置处于其他发射节点的发射波束的覆盖范围内，则停止传输，延时一定时间后发射节点重新对周围进行全向探测，判断是否进行传输，直至数据传输完成，以此避免隐藏节点的情况发生导致信道利用率下降；若不处于其他发射节点的发射波束的覆盖范围内则进行传输。

图2为图1中最后一步对环境进行检测选择是否进行信息传输的具体方法详解。首先，发射节点会获取周围的节点传输信息和所在的位置，随后判断周围正在进行信息传输的节点的波束是否覆盖了将要接收信息的接收节点的位置，若被覆盖则发射节点不选择信息传输并延时一定时间后令发射节点重新对周围进行全向探测，判断是否进行传输，直至数据传输完成，否则就进行传输。

为了进一步的说明本发明实施例的具体步骤，图3为对步骤2中发射节点的发送波束的精细调整的具体示意图。经过步骤1，发射节点和接收节点间完成了粗配对，为了对发射节点的发射波束进行精细化调整，令本实施例中发射节点天线数量为5，则发射节点可以发送5个更窄的波束至接收节点，接收节点使用原先粗配对的接收波束来分别接收发送节点的5个窄波束上传输的信号，并进行每个窄波束的L1-RSRP值测量，根据测量结果，接收节点向发射节点上报哪个窄波束用于传输更好，发射节点的发射波束就切换为测量结果好的那个波束进行发射信息。

图4为对步骤3接收波束进行精细化调整的具体示意图。完成对发射节点的波束的精细化调整之后，用于信息传输的波束仍有精细化的空间，所以后续对接收节点的波束进行精细化。为了对接收波束进行精细化调整，令本实施例中接收节点的天线数为5，因此接收节点可以使用5个更窄的波束来接收发射节点的发射波束上传输的信号，接收节点通过对不同接收波束上的L1-RSRP值进行测量来决定针对发送波束采用哪个窄波束接收更好，从而完成发射节点和接收节点间的波束间的精细化配对。通过完成发射节点和接收节点间的精细化配对，使发射节点的发射波束的覆盖范围相对较小，从而能在一定程度上避免暴露节点情况的发生，从而降低不必要的时延。

图5为对步骤4中发射节点对周围位置信息的获取并判断是否传输的流程的具体示意图。上述步骤已经完成了波束的精细化调整，在一定程度上避免了暴露节点的情况发生，所以后续步骤提出减少隐藏节点的情况发生的方法。在本实施例中，发射节点2和接收节点2是正在进行信息传输的两个节点，而发射节点1是正要进行数据传输的节点，接收节点1是正要接收发射节点1传输的信息的节点。发射节点1首先对周围进行全向探测，获取周围正在进行数据传输的发射节点2、接收节点2和正要进行数据接收的接收节点1的位置信息和发射节点2的波束的覆盖范围，随后对它们的位置信息进行判断，由图5所示的两种情况可知，此时接收节点1所处的位置处于发射节点2的发送波束的覆盖范围内，发射节点1停止尝试数据传输，避免隐藏节点的情况发生导致信道利用率下降并延时一定时间后重新对周围进行全向探测，判断是否进行传输，直至数据传输完成；若发射节点1获取到的位置信息中接收节点1的位置不处于发射节点2的发射波束的覆盖范围中，发射节点就发送信息，完成数据传输。

综上所述，本发明所提供的方法对发射节点、接收节点的波束进行管理可以做到避免在上述情况下的隐藏节点、暴露节点问题，从而做到提高网络资源的利用率，降低不必要的时延和提高信道的利用率，为用户带来更好的网络使用体验，相比于目前已有的使用方向LBT来解决部分隐藏节点和暴露节点问题的方法，本发明的方法计算量更小，对硬件的要求相对较低且由于计算量更小所以建立连接的速度更快，同时由于本发明所提出的方法可以更加灵活的对发射节点的发射波束的宽度进行控制，更好的对能量进行控制，节约能量，减少信令开销，从而做到高质量、低耗能的信息传输。进一步地，本发明通过引入对周围发射节点和接收节点的位置进行判断的方法也做到了对现有的方向LBT方案所不能解决的隐藏节点以及暴露节点的问题的进一步突破，能更好的提高在特定情况下的信道利用率和降低在特定情况下的时延，提高用户的使用体验。