無線通信路徑選擇方法和選擇設備的製作方法

2023-06-07 13:07:41 1

專利名稱：無線通信路徑選擇方法和選擇設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於選擇從源節點到目的地節點的數據的多個無線通信路徑的無線通信路徑選擇方法和選擇設備。
背景技術：
通常，作為用於在藉助無線通信路徑(其中通信狀態容易改變)連接的多個節點之間獲得穩定的數據傳輸的手段，採用了使用多個不同通信路徑傳輸相同數據的方法。在日本專利公開No. 8-321799中，具有多個天線(具有指向性的不同方向)的傳輸節點通過選擇預定的天線、通過第一通信路徑將數據傳輸到接收節點，在發生接收錯誤時選擇另一天線，以切換到第二通信路徑，然後發 射數據。然而，在常規技術中，要選擇的多個通信路徑只具有指向性的不同方向，而有多少通信路徑在空間上彼此接近則不被考慮。因此，當要使用的多個通信路徑在空間上彼此接近時，如果在通信路徑的途中有任何障礙物，則多個通信路徑可能被同時中斷。結果，雖然使用了多個通信路徑，但是，常常不能改善數據傳輸可靠性。在常規技術中，由於在發生錯誤時是通過切換通信路徑來重新傳輸數據，因此，數據傳輸延遲得不到保證。因此，當不能通過重新傳輸處理在有效時段內接收數據時，這對需要實時性的應用產生影響。例如，當傳輸諸如視頻數據或音頻數據之類的在時間上連續的流數據，並且接收端連續地播放它時，發生數據缺失，從而引起播放視頻數據的幹擾或播放音頻數據的中斷的問題。

發明內容
本發明提供了用於在使用具有指向性的不同方向的多個無線通信路徑傳輸數據時，選擇遭受較小的傳輸延遲並且幾乎不會被中斷的無線通信路徑的組合的設備和方法。根據本發明的一個方面，提供了一種無線通信路徑的選擇方法，用於選擇從源節點延伸到目的地節點的無線通信路徑，所述方法包括用於確定由從源節點延伸到目的地節點的無線通信路徑佔用的帶寬量的確定步驟；以及基於無線通信路徑之間的空間距離來從無線通信路徑的組合中選擇其中相對於無線通信路徑的組合的帶寬量小於預定閾值的無線通信路徑的多個組合的選擇步驟。根據本發明的另一方面，提供了選擇從源節點延伸到目的地節點的無線通信路徑的選擇設備，包括用於確定由從源節點延伸到目的地節點的無線通信路徑佔用的帶寬量的確定裝置；以及基於無線通信路徑之間的空間距離來從無線通信路徑的組合中選擇其中相對於無線通信路徑的組合的帶寬量小於預定閾值的無線通信路徑的多個組合的選擇裝置。通過下列參考附圖對示例性實施例的描述，本發明的其他特徵和方面將變得顯而易見。


圖I是示出了無線通信系統中的網絡配置的示例的視圖；圖2是示出了源節點的內部布局的示例的框圖；圖3是示出了目的地節點的內部布局的示例的框圖；圖4是用於說明節點的天線控制的視圖；圖5A和5B是示出了通信幀的配置示例的視圖；圖6A和6B是示出了用於確定通信路徑的過程的圖表；圖7A到7D是示出了通信路徑選擇過程的流程圖；
圖8示出了 QoS (服務質量)表的示例；圖9是示出了 QoS級別、調製方法、以及佔用的時隙的數量之間的關係的表；圖10是示出了調製方法以及佔用的時隙的數量的判斷結果的表；圖11是示出了通信路徑和通信鏈路之間的對應關係的表；圖12A和12B是示出了要被排除的通信路徑和角度差的組合的表；圖13A示出了最終選擇的通信路徑，而圖13B示出了時隙分配；圖14是示出了根據第二實施例的網絡配置的示例的視圖；圖15示出了 QoS表的示例；圖16是示出了通信鏈路候選的表；圖17是示出了通信路徑的佔用的時隙的數量的表；圖18是示出了通信路徑的組合的表；圖19A示出了最終選擇的通信路徑，而圖19B示出了時隙分配；圖20是示出了根據第三實施例的網絡配置的示例的視圖；圖21是示出了中繼節點的內部布局的示例的框圖；圖22示出了 QoS表的示例；圖23是示出了通信鏈路候選的表；圖24是示出了通信路徑的佔用的時隙的數量的表；圖25A是示出了要被排除的通信路徑的組合的表，而圖25B是示出了角度差的表;圖26A示出了最終選擇的通信路徑，而圖26B示出了時隙分配；圖27是示出了根據第四實施例的網絡配置的示例的視圖；圖28示出了 QoS表的示例；圖29是示出了通信鏈路候選的表；圖30是示出了通信路徑的佔用的時隙的數量的表；圖31A是示出了要被排除的通信路徑的組合的表，而圖31B是示出了角度差的表；以及圖32A示出了最終選擇的通信路徑，而圖32B示出了時隙分配。
具體實施例方式下面將參考圖形詳細描述用於實現本發明的各實施例。[第一實施例]
下面將參考圖I到圖13A和13B來描述網絡的配置、多個無線節點的布局、通信幀的配置，以及控制操作。圖I示出了無線通信系統中的網絡配置的示例。此系統無線地傳輸視頻數據。源節點100無線地將從數據源105獲取的視頻數據傳輸到目的地節點110，目的地節點Iio將接收到的視頻數據輸出到顯示器115。源節點和目的地節點分別具有定向天線，並可以無線地發射和接收數據而同時切換發射/接收方向角。圖I示出了可以被用來傳輸視頻數據的通信鏈路140到143的候選。在此情況下，通信鏈路140到143包括直接傳送通信鏈路141，以及使用諸如牆之類的反射對象120和121的反射通信鏈路140、142以及143。通信鏈路140到143具有源節點100的不同傳輸方向角，以及目的地節點HO的不同接收方向角。無線通信系統採用自適應調製方法，該方法可使每個節點根據通信鏈路的QoS級別來應用最佳調製方法，以便有效地發射數據。例如，直接傳送通信鏈路141可以使用帶有高數據速率的調製方法，因為其傳輸距離短，而反射通信鏈路140、142以及143可以使用帶有低數據速率的調製方法，因為它們的傳輸距尚長。 在第一實施例中，源節點100選擇由多個通信鏈路140到143的候選構成的兩個或更多無線通信路徑(下面簡稱為通信路徑)，以便提高數據傳輸可靠性，並使用兩個或更多通信路徑來傳輸相同的數據。因此，即使在通信路徑的途中出現任何障礙物130，如果任意一個通信路徑允許數據傳輸，則通信也可以繼續，而不會中斷視頻播放。下面將參考圖2和3來描述源節點100和目的地節點110的布局。圖2是示出了源節點100的內部布局的示例的框圖。圖2示出的控制單元200控制源節點100中的總體操作。計時器單元205生成傳輸/接收處理定時。傳輸/接收處理定時是根據時隙分配信息218決定的。ROM 210存儲源節點100的程序和非易失性參數。RAM 215存儲易失性參數和數據。調製方法決定表211根據QoS級別來定義適用的調製方法，並保存在ROM 210中。QoS表216表示網絡中的節點之間在相應的傳輸/接收方向角上的通信鏈路的QoS級別。應用數據217包括從數據源105接收到的視頻數據。在此情況下，應用數據將被描述為視頻數據，但是，本發明不僅限於此。例如，應用數據可以是音頻數據、簡單文件數據等等。時隙分配信息218指定通信幀中的時隙分配以及在相應時隙中使用的調製方法。注意，QoS表216、應用數據217以及時隙分配信息218全部保存RAM 215中。外部接口單元220是從數據源105接收視頻數據所需的接口。調製方法決定單元221基於QoS表216和調製方法決定表211來決定要在相應通信鏈路中應用的調製方法。天線控制單元230控制用於輻射無線數據的天線225的發射/接收方向角。無線通信單元235通過預定的調製方法來執行對無線數據的發射/接收信號處理。應用數據處理單元240將應用數據217分組為無線數據。控制數據處理單元245處理無線協議的控制數據。注意，要由源節點100傳輸的控制數據包括用於測量QoS級別的訓練處理的開始指令，用於測量QoS級別的訓練序列，時隙分配信息等等。此外，要由另一節點傳輸的控制數據包括用於測量QoS級別的訓練序列和諸如QoS信息之類的控制信息。時隙數據處理單元250基於時隙分配信息218中指定的定時和調製方法來控制無線通信單元235，以便向另一節點傳輸時隙數據和從另一節點接收時隙數據。時隙數據包括視頻數據，由每個節點所生成的控制數據等等。角度差計算單元255通過計算來獲取從源節點100到目的地節點110的無線通信路徑(下面簡稱為通信路徑)之間的發射/接收方向角的角度差。通信路徑選擇單元260基於由角度差計算單元255計算出的角度差來選擇從源節點100到目的地節點110的多個通信路徑。時隙分配信息生成單元265根據所選通信路徑來決定時隙分配和調製方法，如此，決定時隙分配信息218。時隙分配信息生成單元265還充當確定單元，該確定單元基於要應用在相應通信鏈路中的由調製方法決定單元220決定的調製方法和圖9示出的調製方法和佔用時隙的數量之間的關係，來確定由相應無線通信路徑佔用的通信頻帶(時隙的數量)。圖3是示出了目的地節點110的內部布局的示例的框圖。控制單元300控制目的地節點Iio中的總體操作。計時器單元305生成傳輸/接收處理定時。傳輸/接收處理定時是根據通過無線通信接收的時隙分配信息317決定的。ROM 310存儲目的地節點110的程序和非易失性參數。RAM 315存儲易失性參數和數據。應用數據316包括通過無線通信接收的視頻數 據。時隙分配信息317指定通信幀中的時隙分配以及在相應時隙中使用的調製方法。QoS信息318表示在相應發射/接收方向角上與另一節點的通信狀態。注意，應用數據316、時隙分配信息317以及QoS信息318全部保存RAM 315中。外部接口單元320具有向顯示器115輸出視頻數據的功能。天線控制單元330控制用於輻射無線數據的天線325的發射/接收方向角。無線通信單元335通過預定的調製方法來執行對無線數據的發射/接收信號處理。應用數據處理單元340提取發往應用數據316的自身節點的數據，並向外部接口單元320輸出所提取的數據。控制數據處理單元345處理無線協議的控制數據。要由源節點100傳輸的控制數據包括用於測量QoS級別的訓練處理的開始指令，用於測量QoS級別的訓練序列，時隙分配信息等等。此外，要由目的地節點110傳輸的控制數據包括諸如QoS信息之類的控制信息。時隙數據處理單元350使用在時隙分配信息317中指定的定時和調製方法來控制無線通信單元335，以便向另一節點傳輸時隙數據和從另一節點接收時隙數據。時隙數據包括視頻數據，由每個節點所生成的控制數據等等。圖4是用於說明節點的天線控制的視圖。每個節點包括由多個天線元件構成的定向天線。通過控制藉助相應天線元件傳輸/接收的無線信號的相位，可以切換窄方向性模式480和寬方向性模式490。如圖4所示，在窄方向性模式480中，以15°步長的解析度控制從15°到165°的範圍，從而形成11個方向角模式的波束。窄方向性模式480中的方向角範圍和解析度不僅限於它們。在寬模式490中，覆蓋了從0°到180°的寬的方向角範圍。然而，方向角範圍不僅限於此。在窄方向性模式480中，雖然通信路徑的發射/接收範圍是有限的，但是，由於可以獲得高增益，因此，可以進行高速率數據傳輸。在寬模式490中，與窄方向性模式480相比，通信路徑的傳輸/接收範圍不受限制，但是，此模式的特徵在於低速率。在此示例中，假設在窄方向性模式480中傳輸/接收具有大數據大小的應用數據，而在寬模式490中傳輸/接收具有小數據大小的控制數據。下面將參考圖5A和5B來描述通信幀的配置。圖5A示出作為無線通信系統中的通信幀的超幀500的配置的示例。超幀500具有固定長度，並以作為應用數據的有效時段的重複循環傳輸。超幀500包括兩種類型的時分欄位，即，控制數據時隙欄位510和應用數據時隙欄位520。在控制數據時隙欄位510中，時隙被分配給加入網絡的所有節點，以便允許所有節點交換控制信息。被分配給源節點100的時隙中所包括的控制數據511包括時隙分配信息513以及雜項控制數據514，如訓練處理的開始指令和訓練序列。被分配給目的地節點110的時隙中所包括的控制數據512包括QoS信息等等。在應用數據時隙欄位520中，時隙521被分配給傳輸視頻數據的節點。在圖5A示出的示例中，源節點100使用兩個通信路徑將相同的視頻數據522和523傳輸到目的地節點110。每個通信鏈路可以採用根據QoS狀態由源節點決定的調製方法，取決於要使用的調製方法，所需的時隙數量是不同的。在此示例中，第一通信路徑佔用四個時隙，而第二通信路徑佔用三個時隙。
通信幀中的控制數據和應用數據的所有時隙配置以及要在相應時隙中應用的調製方法均保存在由源節點100生成的時隙分配信息中。然而，由於與應用數據不同，控制數據時隙包括在寬模式中傳輸並發往多個節點的數據，因此，對於這些時隙的調製方法可以是固定的。下面將參考圖6A來描述用於在傳輸應用數據之前在節點之間測量QoS級別的訓練處理以及基於由源節點100收集的QoS級別來決定要使用的通信路徑的過程。在步驟S1000中，源節點100將表示訓練開始指令的控制數據傳輸到目的地節點110。表示訓練開始指令的控制數據包括訓練序列的傳輸節點的信息，以及訓練序列傳輸開始定時以及傳輸方向角的切換定時的信息。在此情況下，源節點100被設置為訓練序列的傳輸節點。然後，在步驟S1005中，源節點100以預定的時段傳輸訓練序列作為給定信號，同時，在預定的定時切換天線的傳輸方向角。另一方面，在步驟S1010中，接收到訓練開始指令的目的地節點110接收訓練信號並測量QoS級別，同時在預定的定時切換天線的接收方向角。目的地節點110可以從訓練序列傳輸開始定時和傳輸方向角的切換定時的信息中檢測從源節點100接收的訓練序列的傳輸方向角。利用此過程，目的地節點110可以測量源節點100的相應傳輸方向角及自身的相應接收方向角的組合中的QoS級別。在完成所有QoS級別的測量之後，在步驟S1015中，目的地節點110將QoS級別的測量結果傳輸到源節點100。在步驟S1020中，源節點100將接收的QoS級別的測量結果保存在QoS表中以更新該表。在步驟S1200中，源節點100基於QoS表來選擇在應用數據的傳輸中使用的多個通信路徑。稍後將描述通信路徑選擇算法的細節。源節點100根據所選通信路徑來決定要在相應通信鏈路中應用的時隙分配和調製方法，並將時隙分配信息通知給目的地節點110。然後，源節點100和目的地節點110基於時隙分配信息來啟動應用數據的傳輸。下面將參考圖7A來描述源節點100的通信路徑選擇算法。在此情況下，假設使用了圖I示出的網絡配置和圖8示出的QoS表。此外，還假設由源節點100選擇的通信路徑的數量是2，在應用數據時隙欄位中的時隙的數量是8。在步驟S1205中，基於QoS表，決定要應用在相應通信鏈路中的調製方法以及要被佔用的時隙的數量。圖8示出了圖I示出的網絡配置示例的QoS表的示例。相應的單元表示源節點100的預定傳輸方向角以及目的地節點110的預定接收方向角的組合中的QoS級別。所述級別包括從級別I到級別10的10個級別，值越大，QoS越好。描述「NA(不適用)」的單元表示QoS太差，難以建立通信。例如，當源節點100以60°的方向角傳輸而目的地節點110以120°的方向角接收時通信鏈路的QoS級別是級別7。源節點100參考圖9示出的調製方法決定表來唯一地決定適用於這些通信鏈路的調製方法。此表定義要應用的調製方法，同時與QoS級別對應將方法分類為四個，即，BPSK、QPSK、8PSK，以及16QAM。當源節點100以90°的方向角傳輸而目的地節點110以90°的方向角接收時通信鏈路的QoS級別是級別9。因此，可以為此通信鏈路使用16QAM調製方法。由於相應的調製方法具有不同的數據速率，因此，在傳輸相同的視頻數據時，它們佔用不同數量的時隙，如圖9所示。要應用在相應通信鏈路中的調製方法以及要被佔用的時隙的數量的決定結果如圖10中的表所示，四個通信鏈路被選為候選。在步驟S1210中，基於在步驟S1205中決定的通信鏈路的信息，檢查從源節點100到目的地節點110的通信路徑的被佔用時隙的數量 。在此示例中，由於通信鏈路從源節點100直接到達目的地節點110，通信路徑和通信鏈路具有一一對應的關係，如圖11所示。從這些通信路徑中選擇兩個通信路徑的組合。在步驟S1215中，檢查圖11示出的兩個通信路徑的任意組合中的被佔用時隙的數量。在此情況下，由於應用數據時隙欄位中的時隙的數量是8，因此，如上所述，從選擇候選中排除佔用九個或更多時隙的通信路徑的組合。圖12A是示出了被保留為候選的通信路徑的組合的表，並指出排除了陰影部分的通信路徑組合。在步驟S1216中，如果圖12A中的通信路徑的組合包括含有使用的重疊通信鏈路的通信路徑的組合，則排除該組合。此過程將在網絡包括中繼節點以及通信路徑的組合包括中繼節點時，避免通信路徑候選的重疊，如在稍後描述的第四實施例中那樣。在要在此情況下描述的示例中，沒有重疊通信路徑的組合，並跳過此過程。在步驟S1220中，對於被保留為候選的通信路徑的每個組合，計算在這些通信路徑中使用的傳輸和接收方向角的角度差。結果，為通信路徑的所有組合計算角度差，如在圖12B不出的表中那樣。在步驟S1225中，在圖12B示出的通信路徑的組合中，選擇具有大角度差的通信路徑的組合。下面將參考圖7B示出的流程圖來描述此過程的細節。假設在步驟S1300和S1310中的檢查過程中使用的角度差閾值是60°。在步驟S1300中檢查是否有這樣的組合，其中在每個組合中，通信路徑之間的源節點100的傳輸方向角的角度差等於或大於閾值。在圖12B的情況下，由於組合No.2(通信路徑I和3)和No. 5(通信路徑2和4)中的傳輸方向角的角度差等於或大於60°，過程前進到步驟S1305。如果沒有其角度差等於或大於閾值的組合，則過程跳轉到步驟S1310。在步驟S1305中，從選擇候選中排除具有小於60°的傳輸方向角的角度差的通信路徑的組合。結果，組合No. 2 (通信路徑I和3)和No. 5 (通信路徑2和4)被保留為選擇候選。在步驟S1306中檢查是否有通信路徑的兩個或更多組合被保留為選擇候選。如果只保留了一個組合，則過程跳轉到步驟S1330。在此示例中，由於兩個組合No. 2 (通信路徑I和3)和No. 5 (通信路徑2和4)被保留為選擇候選，因此，過程前進到步驟S1310。在步驟S1310中檢查是否有這樣的組合，其中在每個組合中，通信路徑之間的目的地節點110的接收方向角的角度差等於或大於閾值。由於組合No. 2 (通信路徑I和3)和No.5(通信路徑2和4)兩者中的接收方向角的角度差等於或大於60°，過程前進到步驟S1315。如果沒有其角度差等於或大於閾值的組合，則過程跳轉到步驟S1320。在步驟S1315中，從選擇候選中排除其接收方向角的角度差小於60°的通信路徑的組合。結果，組合No. 2 (通信路徑I和3)和No. 5 (通信路徑2和4)被保留為選擇候選。接下來，在步驟S1320中檢查是否有通信路徑的兩個或更多組合被保留為選擇候選。如果只保留了一個組合，則過程前進到步驟S1330以選擇通信路徑的該組合。在此示例中，由於通信路徑的兩個選擇候選被保留，過程前進到步驟S1325。最後，在步驟S1325中，選擇被保留的通信路徑組合中、被佔用時隙數量最少的組合。組合No. 2 (通信路徑I和3)具有被佔用時隙的數量=8，而組合No. 5 (通信路徑2和4)具有被佔用時隙的數量=7，最後選擇組合No.5(通信路徑2和4)。然後，可以獲得縮短源節點100的傳輸時間和降低功率消耗的效果。另一方面，當通信路徑如在組合No. 2(通信路徑I和3)中那樣彼此交叉時，雖然角度差比較 大，但通信可能被容易地中斷。如上所述，當包括了在牆上反射多次之後到達目的地節點的通信路徑時，由於該路徑的被佔用時隙的數量比較大，因此優選地從具有大角度差的那些組合中選擇佔用較少通信頻帶的組合(在上面的描述中，具有較小數量的被佔用時隙的組合)。如此，可以降低選擇雖然角度差比較大、但會容易地被中斷的通信路徑的可能性。注意，被佔用時隙的數量被用作用於在步驟S1325中從多個候選中選擇某個組合的標準。然而，本發明不僅限於此，可以基於通信路徑的其他類型的特徵信息，給予優先級另IJ。例如，作為一種方法，可以計算在使用相應通信路徑進行數據傳輸時源節點100的傳輸功率的總和，並可以優選地從被佔用通信頻帶的數量小於預定閾值的通信路徑的組合中選擇在通信路徑中具有較小的傳輸功率總和的通信路徑的組合。結果，可以獲得降低源節點100的功率消耗的效果。作為另一種方法，可以優選地從被佔用通信頻帶的數量小於預定閾值的通信路徑的組合中選擇在通信路徑中目的地節點110的QoS級別的總和較小的通信路徑組合。結果，可以獲得消除通信錯誤的效果。作為再一種方法，可以轉而從那些具有傳輸方向角的較大角度差和接收方向角的較大角度差的通信路徑中選擇通信路徑。結果，可以選擇在空間上隔開較大距離的通信路徑，並可以降低一個障礙物同時中斷多個通信路徑的可能性。圖13A示出了最終選擇的通信路徑。圖13B示出了應用數據時隙欄位中的時隙分配。通過應用上述算法，可以在考慮到數據有效時段的情況下選擇在空間上分開的通信路徑，可保證延遲時間，實現高度可靠的數據傳輸。[第二實施例]第二實施例將說明其中源節點100沒有窄方向性模式而僅有寬模式，目的地節點110具有窄方向性模式的情況，如圖14的網絡配置視圖所示。下面將根據圖7A示出的算法來描述選擇通信路徑時的控制操作。假設由源節點100選擇的通信路徑的數量是2，在應用數據時隙欄位中的時隙的數量是8。此外，圖15中示出的表被用作QoS表。在步驟S1205中，基於圖15示出的QoS表和圖9示出的調製方法決定表，決定要應用在相應通信鏈路中的調製方法以及要被佔用的時隙的數量。作為源節點100的傳輸角度，只有「寬」可用。結果，如圖16示出的表所示，三個通信鏈路被保留為候選。在步驟S1210中，從圖16示出的通信鏈路的表來生成指出無線通信路徑(通信路徑)的被佔用時隙的數量的表，如圖17所示。從這些通信路徑中選擇兩個通信路徑的組合。在步驟S1215中，檢查圖17示出的那些通信路徑中的兩個通信路徑的任意組合中的被佔用時隙的數量。如上所述，由於應用數據時隙欄位中的時隙的數量是8，因此，從選擇候選中排除佔用九個或更多時隙的通信路徑的組合。在此情況下，由於通信路徑的所有組合中沒有佔用九個或更多時隙的組合，因此，沒有組合要被排除。結果，圖18的表示出的通信路徑的組合被選為候選。在步驟S1216中，如果圖18示出的通信路徑的組合包括含有使用的重疊通信鏈路的通信路徑的組合，則排除該組合。在此示例中，由於沒有重疊通信路徑的組合，因此，不排除任何組合。在步驟S1220中，對於被保留為候選的通信路徑的每個組合，計算在通信路徑之間使用的傳輸方向角和接收方向角的角度差。由於只有「寬」可用作源節點100的傳輸角度，因此，傳輸方向角的所有角度差都是零。結果，為通信路徑的所有組合計算角度差，如圖18的表所示。在步驟S1225中，從圖18示出的通信路徑的組合中，選擇具有大角度差的通信路徑的組合。在此情況下，由於只有「寬」可用作源節點100的傳 輸方向角，因此，只基於目的地節點Iio的接收方向角的角度差來選擇通信路徑的組合。下面將參考圖7B示出的流程圖來描述此過程的細節。假設在此情況下，在步驟S1300和S1310中的檢查過程中使用的角度差閾值是45°。在步驟S1300中檢查是否有這樣的組合，其中在每個組合中，通信路徑之間的源節點100的傳輸方向角的角度差等於或大於閾值。由於只有「寬」可用作源節點100的傳輸方向角，因此，傳輸方向角的所有角度差都是零，過程跳轉到步驟S1310。在步驟S1310到S1315中，排除其中通信路徑之間的目的地節點110的接收方向角的角度差小於閾值的組合。結果，圖18中的組合No. I (通信路徑I和2)和No. 2 (通信路徑I和3)被保留為選擇候選。接下來，在步驟S1320中檢查是否有通信路徑的兩個或更多組合被保留為選擇候選。在此示例中，由於有通信路徑的兩個選擇候選，因此，過程前進到步驟S1325。最後，在步驟S1325中，選擇組合No. I (通信路徑I和2)，作為被保留的通信路徑組合中具有最小數量的被佔用時隙的組合。注意，被佔用時隙的數量被用作用於在步驟S1325中從多個候選中選擇某個組合的準則。然而，本發明不僅限於此，可以基於通信路徑的其他類型的特徵信息，來給予優先級別。例如，作為一種方法，可以優選地從被佔用通信頻帶的數量小於預定閾值的通信路徑的組合中選擇在通信路徑中目的地節點110的QoS級別的總和較大的通信路徑的組合。結果，可以獲得消除通信錯誤的效果。作為另一種方法，可以轉而從具有傳輸方向角的較大角度差和接收方向角的較大角度差的通信路徑中選擇通信路徑。結果，可以選擇在空間上被隔開較大距離的通信路徑，並可以降低一個障礙物同時中斷多個通信路徑的可能性。圖19A示出了最終選擇的通信路徑。圖19B示出了應用數據時隙欄位中的時隙分配。第二實施例說明了其中源節點100隻有寬模式而目的地節點110具有窄方向性模式的情況。其同樣適用於其中源節點100隻有窄方向性模式而目的地節點110具有寬模式的情況。在此情況下，基於源節點100的傳輸方向角的角度差來選擇通信路徑，而不管目的地節點Iio的接收方向角如何。如上所述，當構成通信網絡的至少一個節點具有窄方向性模式時，可以通過應用相同的算法來選擇通信路徑的組合。[第三實施例]第三實施例將說明其中包括了中繼從源節點100接收的視頻數據的中繼節點111的情況，如圖20的網絡配置視圖所示。首先參考圖21來描述中繼節點111的內部布局。由於此中繼節點111的內部布局幾乎與目的地節點110的內部布局相同，因此，將只說明與目的地節點110的差別。中繼節點111不包括被包括在目的地節點110中的 任何外部接口單元。應用數據處理單元440將從源節點接收的數據保存在RAM 415中，以便中繼該數據，並使用分配給自身節點的時隙來中繼數據。下面將參考圖5B來描述當添加了中繼節點111時超幀500的配置。與圖5A示出的超幀配置不同，中繼節點111的時隙被分配給控制數據時隙欄位510。通過使用此時隙，中繼節點111傳輸諸如QoS信息之類的控制數據515。此外，中繼節點111的時隙被分配給應用數據時隙欄位520。在此示例中，圖5B示出了將被直接從源節點100傳輸到目的地節點110的第一通信路徑的視頻數據524，以及將從源節點100傳輸到中繼節點111的第二通信路徑的視頻數據525。此外，圖5B還示出了將被中繼節點111中繼的第二通信路徑的視頻數據526。這樣，在圖5B中，從源節點100到目的地節點110的多個通信路徑被配置成包括中繼節點111。下面將參考圖6B示出的序列圖來描述當添加了中繼節點111時用於決定通信路徑的過程。在第三實施例中，同樣如在第一實施例中那樣，在應用數據的傳輸之前執行用於測量節點之間的QoS級別的訓練處理。在步驟SllOO中，源節點100將訓練開始指令(其中，源節點100被設置為訓練序列傳輸節點)傳輸到中繼節點111和目的地節點110。然後，在步驟S1105中，源節點100以預定的時段傳輸訓練序列作為給定信號，同時在預定的定時切換天線的傳輸方向角。另一方面，在步驟SlllO和SI 115中，接收了訓練開始指令的中繼節點111和目的地節點110接收訓練信號並測量QoS級別，同時在預定的定時切換天線的接收方向角。利用此過程，中繼節點111和目的地節點110可以測量源節點100的相應傳輸方向角和自身節點的相應接收方向角的組合中的QoS級別。在完成所有QoS級別的測量之後，在步驟SI 120和S1125中，中繼節點111和目的地節點110將QoS級別的測量結果傳輸到源節點100。在步驟S1130中，源節點100將接收的QoS級別的測量結果保存在QoS表中以更新這些表。然後，在步驟S1135中，源節點100將訓練開始指令(其中，中繼節點被設置為訓練序列傳輸節點)傳輸到中繼節點111和目的地節點110。然後，在步驟S1140中，中繼節點111以預定的時段傳輸訓練序列作為給定信號，同時在預定的定時切換天線的傳輸方向角。另一方面，在步驟S1145中，接收訓練開始指令的目的地節點110嘗試接收訓練信號並測量QoS級別，同時在預定的定時切換天線的接收方向角。利用此過程，目的地節點110可以測量中繼節點111的相應傳輸方向角和自身節點的相應接收方向角的組合中的QoS級別。在完成所有QoS級別的測量之後，在步驟SI 150中，目的地節點110將QoS級別的測量結果傳輸到源節點100。在步驟S1155中，源節點100將接收的QoS級別的測量結果保存在QoS表中以更新該表。然後，在步驟S1200中，源節點100基於QoS表來選擇用於傳輸應用數據的多個通信路徑。稍後將描述通信路徑選擇算法的細節。源節點100根據所選通信路徑來決定時隙分配和要在相應通信鏈路中應用的調製方法，並將所生成的時隙分配信息通知給中繼節點111和目的地節點110。然後，源節點100、中繼節點111，以及目的地節點110基於時隙分配信息開始應用數據的傳輸。下面將根據圖7A示出的算法來描述選擇通信路徑時的控制操作。假設由源節點100選擇的通信路徑的數量是2，而應用數據時隙欄位中的時隙的數量是8。此外，圖22中/Jn出的表被用作QoS表。在步驟S1205中，基於圖22中示出的Q oS表和圖9中示出的調製方法決定表，決定要在相應通信鏈路中應用的調製方法以及要被佔用的時隙的數量。在此示例中，由於添加了中繼節點111，因此，添加了的源節點100的傳輸角度和中繼節點111的接收角度的組合的QoS表，以及中繼節點111的傳輸角度和目的地節點110的接收角度的組合的QoS表。結果，如圖23示出的表所示，四個通信鏈路被選為候選。在步驟S1210中，從圖23中示出的通信鏈路的表生成指出無線通信路徑的被佔用時隙的數量的表，如圖24所示。在此情況下，除從源節點100直接到達目的地節點110的通信路徑之外，還包括了從源節點100通過中繼節點111到達目的地節點110的中繼路徑，如通信路徑No. 3。從這些通信路徑中選擇兩個通信路徑的組合。在步驟S1215中，檢查圖24示出的那些通信路徑中的兩個通信路徑的任意組合中的被佔用時隙的數量。如上所述，由於應用數據時隙欄位中的時隙的數量是8，因此，從選擇候選中排除佔用九個或更多時隙的通信路徑的組合。圖25A示出了指出被保留為候選的通信路徑的組合的表，並指出排除了陰影部分的通信路徑組合。在步驟S1216中，如果圖25A示出的通信路徑的組合包括含有使用的重疊通信鏈路的通信路徑的組合，則排除該組合。在此示例中，由於沒有重疊通信路徑的組合，因此，不排除任何組合。在步驟S1220中，對於被保留為候選的通信路徑的每個組合，計算在通信路徑之間使用的傳輸方向角和接收方向角的角度差。結果，如圖25B的表所示，為通信路徑的所有組合計算角度差。在步驟S1225中，從圖25B示出的通信路徑的組合中選擇具有大角度差的通信路徑的組合。此處理是根據圖7B的流程圖執行的，如在第一實施例中那樣。假設在此情況下，在步驟S1300和S1310中的檢查過程中使用的角度差閾值是45°。此控制操作與第一實施例中的控制操作相同，將不重複其詳細描述。結果，選擇圖25B中的組合No. 3(通信路徑2和3)。圖26A示出了最終選擇的通信路徑。圖26B示出了應用數據時隙欄位中的時隙分配。通過應用上述算法，即使包括中繼節點，也可以在考慮到數據有效時段的情況下選擇在空間上隔開的通信路徑。[第四實施例]
第四實施例將說明包括中繼節點111的情況，如圖27的網絡配置視圖所示，並在考慮到構成通信路徑的中繼節點111的傳輸和接收角度的情況下選擇通信路徑的組合。下面將根據圖7A示出的算法來描述選擇通信路徑時的控制操作。假設由源節點100選擇的通信路徑的數量是2，而應用數據時隙欄位中的時隙的數量是10。此外，圖28中示出的表被用作QoS表。在步驟S1205中，基於圖28中示出的QoS表和圖9中示出的調製方法決定表，決定要應用在相應通信鏈路中的調製方法以及要被佔用的時隙的數量。結果，如圖29中示出的表所示，五個通信鏈路被選為候選。在步驟S1210中，從圖29示出的通信鏈路的表生成指出無線通信路徑的被佔用時隙的數量的表，如圖30所示。從這些通信路徑中選擇兩個通信路徑的組合。
在步驟S1215中，檢查圖30中示出的那些通信路徑中的兩個通信路徑的任意組合中的被佔用時隙的數量。如上所述，由於應用數據時隙欄位中的時隙的數量是10，因此，從選擇候選中排除佔用11個或更多時隙的通信路徑的組合。結果，排除了組合No. I (通信路徑I和2)、No. 4 (通信路徑I和5)、No. 7 (通信路徑2和4)、No. 8 (通信路徑2和5)以及No. 13 (通信路徑4和5)。此外，在步驟S1216中，如果通信路徑的組合包括含有使用的重疊通信鏈路的通信路徑的組合，則排除那些組合併只保留一個。例如，組合No. 10 (通信路徑3和4)是通過與組合No. 5 (通信路徑I和6)相同的通信鏈路構成的，從候選中排除組合No. 10 (通信路徑3和4)。結果，通信路徑組合No. 10 (通信路徑3和4)和No. 11 (通信路徑3和5)被排除。圖31A是示出了由於步驟S1215和S1216中的過程而被保留為候選的通信路徑的組合的表，並指出排除了陰影部分的通信路徑組合。在步驟S1220中，對於被保留為候選的通信路徑的每個組合，計算在通信路徑之間使用的傳輸方向角和接收方向角的角度差。結果，如圖31B的表所示，為通信路徑的所有組合計算角度差。在此示例中，由於存在通過中繼節點111的多個通信路徑，因此，添加了中繼節點111的傳輸和接收方向角的角度差。在步驟S1225中，從圖31B示出的通信路徑的組合中選擇具有大角度差的通信路徑的組合。下面將參考圖7C和7D示出的流程圖來描述此過程的細節。假設在此情況下，在步驟S1400、S1410、S1425以及S1435中的檢查過程中使用的角度差閾值是45°。在步驟S1400中檢查是否有這樣的組合，其中在每個組合中，通信路徑之間的源節點100的傳輸方向角的角度差等於或大於閾值。在此示例中，由於發現了這樣的組合，因此，過程前進到步驟S1405，以排除其中傳輸方向角的角度差小於45°的通信路徑的組合。結果，圖3IB中的組合No. 3 (通信路徑I和4)、No. 5 (通信路徑I和6)、No. 9 (通信路徑2和6)以及No. 12 (通信路徑3和6)被保留為選擇候選。在步驟S1406中檢查是否有通信路徑的兩個或更多組合被保留為選擇候選。在此示例中，由於四個組合被保留為選擇候選，因此，過程前進到步驟S1410。在步驟S1410中檢查是否有這樣的組合，其中在每個組合中，通信路徑之間的中繼節點111的接收方向角的角度差等於或大於閾值。作為檢查的結果，由於發現了這樣的組合，因此，過程前進到步驟S1415，以從選擇候選中排除其中接收方向角的角度差小於45°的通信路徑的組合。在此情況下，由於通信路徑的所有組合都具有等於或大於45°的角度差，因此，沒有通信路徑的組合要被排除。結果，圖31B中的組合No. 3 (通信路徑I和4) ,No. 5 (通信路徑I和6)、No. 9 (通信路徑2和6)以及No. 12 (通信路徑3和6)被保留為選擇候選。接下來，在步驟S1416中檢查是否有通信路徑的兩個或更多組合被保留為選擇候選。在此示例中，由於四個組合被保留為選擇候選，因此，過程前進到步驟S1425。如果只保留了一個組合，則過程前進到步驟S1420以選擇通信路徑的該組合，從而結束過程。在步驟S1425中檢查是否有這樣的組合，其中在每個組合中，通信路徑之間的中繼節點111的傳輸方向角的角度差等於或大於閾值。作為檢查的結果，由於發現了這樣的組合，因此，過程前進到步驟S1430，以從選擇候選中排除其中傳輸方向角的角度差小於45°的通信路徑的組合。結果，圖31 B中的組合No.3(通信路徑I和4)、No.5(通信路徑I和6)以及No. 12 (通信路徑3和6)被排除，而組合No. 9 (通信路徑2和6)被保留為選擇候選。接下來，在步驟S1431中檢查是否有通信路徑的兩個或更多組合被保留為選擇候選。在此情況下，由於只有圖31B中的組合No.9(通信路徑2和6)被保留為選擇候選，因此，過程跳轉到步驟S1455，以最終選擇圖31B中的組合No. 9 (通信路徑2和6)。如果在步驟S1431中通信路徑的兩個或更多組合被保留為選擇候選，則過程前進到步驟S1435，以檢查是否這樣的組合，其中在每個組合中，通信路徑之間的中繼節點111的接收方向角的角度差等於或大於閾值。作為檢查的結果，由於發現了這樣的組合，因此，過程前進到步驟S1440，以從選擇候選中排除其中接收方向角的角度差小於45°的通信路徑的組合。如果沒有發現這樣的組合，則過程跳轉到步驟S1445。在步驟S1445中檢查是否有通信路徑的兩個或更多組合被保留為選擇候選。如果只保留了一個組合，則過程前進到步驟S1450以選擇通信路徑的該組合。另一方面，如果通信路徑的兩個或更多選擇候選被保留，則過程前進到步驟S1455，以從被保留的通信路徑組合中選擇具有最小數量的被佔用時隙的組合。注意，在步驟S1450中，被佔用時隙的數量被用作用於從多個候選中選擇一個組合的準則。然而，本發明不僅限於此，可以基於通信路徑的其他類型的特徵信息，給予優先級別。例如，作為一種方法，可以計算在使用相應通信路徑進行數據傳輸時源節點100和中繼節點111的傳輸功率的總和，並可以優選地從被佔用通信頻帶的數量小於預定閾值的通信路徑的組合中選擇具有較小的傳輸功率總和的通信路徑的組合。結果，可以獲得降低系統的功率消耗的效果。作為另一種方法，可以優選地從被佔用通信頻帶的數量小於預定閾值的通信路徑的組合中選擇通信路徑中目的地節點110的QoS級別的總和較大的通信路徑的組合。結果，可以獲得消除通信錯誤的效果。作為再一種方法，可以轉而從具有源節點和中繼節點的傳輸方向角的較大角度差以及中繼節點和目的地節點的接收方向角的較大角度差的通信路徑中選擇通信路徑。結果，可以選擇在空間上隔開較大距離的通信路徑，並可以降低一個障礙物同時中斷多個通信路徑的可能性。圖32A示出了最終選擇的通信路徑。圖32B示出了應用數據時隙欄位中的時隙分配。通過應用上述算法，除源節點100和目的地節點110的傳輸和接收角度之外，還可以在考慮到中繼節點111的傳輸和接收角度的情況下選擇最佳通信路徑。注意，在上述實施例的示例的描述中，源節點充當選擇通信路徑的選擇設備。可另選地，諸如目的地節點、中繼節點及其他節點之類的選擇設備可以選擇通信路徑。在此情況下，目的地節點和中繼節點將測量的QoS級別通知給選擇設備，而選擇設備可以使用從相應節點收集的QoS級別的信息來執行上述源節點的選擇過程。其他實施例本發明的各方面還可以通過系統或設備的計算機(或諸如CPU或MPU之類的裝置)以及方法來實現，所述系統或設備的計算機讀出並執行記錄在存儲器設備上的程序以執行上述實施例的功能，所述方法的步驟由系統或設備的計算機通過，例如，讀出並執行記錄在存儲器設備上的程序以執行上述實施例的功能來執行。為此目的，程序被例如經由網絡或從充當存儲器設備的各種類型的記錄介質(例如，計算機可讀介質)提供給計算機。雖然是參考示例性實施例描述本發明的，但是應該理解，本發明不僅限於所公開的示例性實施例。下列權利要求的範圍應該有最廣 泛的解釋，以便包含所有這樣的修改並等效結構和功能。
權利要求
1.一種無線通信路徑的選擇方法，用於選擇從源節點延伸到目的地節點的無線通信路徑，所述方法包括 用於確定由從所述源節點延伸到所述目的地節點的無線通信路徑佔用的帶寬量的確定步驟；以及 用於基於無線通信路徑之間的空間距離來從無線通信路徑的組合中選擇其中相對於無線通信路徑的組合的帶寬量小於預定閾值的無線通信路徑的多個組合的選擇步驟。
2.一種選擇從源節點延伸到目的地節點的無線通信路徑的選擇設備，包括 用於確定由從所述源節點延伸到所述目的地節點的無線通信路徑佔用的帶寬量的確定裝置；以及 用於基於無線通信路徑之間的空間距離來從無線通信路徑的組合中選擇其中相對於無線通信路徑的組合的帶寬量小於預定閾值的無線通信路徑的多個組合的選擇裝置。
3.根據權利要求2所述的設備，還包括 用於獲取在無線通信路徑的每個組合中無線通信路徑之間的方向角的角度差的獲取裝置， 其中，所述選擇裝置從其中獲取的角度差大於預定角度的組合中選擇無線通信路徑的組合。
4.根據權利要求3所述的設備，其中，所述目的地節點包括定向天線，其接收方向角將被控制，以及 所述獲取裝置基於所述目的地節點的接收方向角來獲取所述無線通信路徑之間的方向角的角度差。
5.根據權利要求3所述的設備，其中，所述源節點包括定向天線，其傳輸方向角將被控制，以及 所述獲取裝置基於所述源節點的傳輸方向角來獲取所述無線通信路徑之間的方向角的角度差。
6.根據權利要求5所述的設備，其中，所述目的地節點包括定向天線，其接收方向角將被控制，以及 所述獲取裝置基於所述目的地節點的接收方向角來獲取所述無線通信路徑之間的方向角的角度差。
7.根據權利要求2所述的設備，其中，所述無線通信路徑包括通過包括定向天線的中繼節點的無線通信路徑，其接收方向角和傳輸方向角中的至少一個將被控制。
8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述選擇裝置基於所述中繼節點的接收方向角和傳輸方向角中的至少一個來選擇無線通信路徑的組合。
9.根據權利要求2所述的設備，其中，當存在無線通信路徑的多個組合且其中在每個組合中無線通信路徑之間的空間距離大於預定值時，所述選擇裝置選擇其中由從所述源節點延伸到所述目的地節點的無線通信路徑佔用的帶寬量最小的無線通信路徑的組合。
10.根據權利要求2所述的設備，其中，當存在無線通信路徑的多個組合且其中在每個組合中無線通信路徑之間的空間距離大於預定值時，所述選擇裝置基於相應無線通信路徑的特徵信息來選擇無線通信路徑的組合。
11.根據權利要求10所述的設備，其中，所述無線通信路徑的所述特徵信息包括所述無線通信路徑的服務質量級別或傳輸功率 。
全文摘要
本公開涉及無線通信路徑選擇方法和選擇設備。確定由從源節點延伸到目的地節點的無線通信路徑佔用的通信頻帶，並基於無線通信路徑之間的空間距離，從無線通信路徑的組合中(在每個組合中，相對於無線通信路徑的組合的通信頻帶的數量小於閾值)選擇無線通信路徑組合。
文檔編號H04B7/08GK102684768SQ20121005259
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月2日 優先權日2011年3月3日
發明者豬膝裕彥 申請人:佳能株式會社