一種基于節(jié)點(diǎn)類型和位置的協(xié)同通信系統(tǒng)中繼選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于節(jié)點(diǎn)類型和位置的協(xié)同通信系統(tǒng)中繼選擇方法。所述方法包括：將中繼節(jié)點(diǎn)類型分為中繼基站和中繼用戶設(shè)備；中繼節(jié)點(diǎn)位置作如下區(qū)分：(1)將中繼基站區(qū)分為邊界中繼基站、多邊界中繼基站和普通中繼基站；(2)將中繼用戶設(shè)備區(qū)分為邊界中繼用戶設(shè)備、多邊界中繼用戶設(shè)備和普通中繼用戶設(shè)備；選擇候選中繼節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成候選中繼節(jié)點(diǎn)集合；從候選中繼節(jié)點(diǎn)集合之中選擇中繼節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明在中繼節(jié)點(diǎn)選擇中同時考慮了節(jié)點(diǎn)類型和位置，并兼顧了信道狀態(tài)、業(yè)務(wù)時延、信令開銷等現(xiàn)實因素，具有實用性強(qiáng)、靈活性好的特點(diǎn)，擁有很好的中繼選擇性能。
【專利說明】一種基于節(jié)點(diǎn)類型和位置的協(xié)同通信系統(tǒng)中繼選擇方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于節(jié)點(diǎn)類型和位置的協(xié)同通信系統(tǒng)中繼選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，通過中繼節(jié)點(diǎn)輔助源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)同通信獲得了極大的關(guān)注，其中，中繼選擇是協(xié)同通信可以獲得更優(yōu)性能的關(guān)鍵因素之一。
[0003]中繼選擇的基本方法是最佳中繼選擇(BRS:Best Relay Selection)方法，BRS從待選中繼節(jié)點(diǎn)中選擇出最佳中繼，在中繼節(jié)點(diǎn)處將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，其選擇的依據(jù)是對每條中繼鏈路進(jìn)行信道測量，根據(jù)測量判斷哪一個中繼在轉(zhuǎn)發(fā)信息時擁有最強(qiáng)的路徑。此外，還有基于中斷概率的中繼選擇策略、基于誤比特率的中繼選擇概率、基于功率分配的中繼選擇等。
[0004]在協(xié)同通信系統(tǒng)中，中繼節(jié)點(diǎn)的類型是多樣的，既可以是基站，也可以是用戶設(shè)備，不同類型的中繼節(jié)點(diǎn)各具特點(diǎn)，中繼能力也存在差異。就基站和用戶設(shè)備比較而言，基站的處理能力遠(yuǎn)高于用戶設(shè)備，而且基站可以采用電源供電，而移動用戶設(shè)備則是電池供電，待機(jī)時間較短，移動用戶設(shè)備具有移動性，數(shù)量眾多，處于小區(qū)的各個位置。因此，在中繼選擇問題上，針對不同的中繼節(jié)點(diǎn)類型應(yīng)該采取區(qū)別的選擇策略。同時，研究表明，中繼選擇的性能與中繼節(jié)點(diǎn)的位置存在緊密的關(guān)聯(lián)，因此在中繼選擇中考慮中繼節(jié)點(diǎn)所處的位置是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于以上考慮，本發(fā)明提出了一種基于中繼節(jié)點(diǎn)類型和位置的協(xié)同通信系統(tǒng)中繼選擇方法，該方法除了針對中繼節(jié)點(diǎn)類型和位置做出相應(yīng)的中繼選擇外，還可以適應(yīng)不同信道類型的變化，具有廣泛的適用性和很好的靈活性。
[0006]本發(fā)明根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)的類型和位置對中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了科學(xué)的分類，提供了一種基于節(jié)點(diǎn)類型和位置的協(xié)同通信系統(tǒng)中繼選擇方法，而未來的移動通信網(wǎng)絡(luò)就是具有多種類型節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。
[0007]本發(fā)明將移動協(xié)同通信系統(tǒng)在各種移動衰落信道下的頻帶利用率和中斷概率分別統(tǒng)一在一個數(shù)學(xué)表達(dá)式中，通過建立信道統(tǒng)計特性如萊斯因子到移動衰落信道的映射在中繼節(jié)點(diǎn)的選擇中充分考慮了信道狀態(tài)這個重要因素，具有很好地適應(yīng)性和靈活性，擁有良好的中繼選擇性能。
[0008]本發(fā)明在中繼選擇過程中充分考慮負(fù)荷平衡、業(yè)務(wù)時延、鏈路自適應(yīng)等現(xiàn)實因素，有利于在實際商業(yè)運(yùn)營中發(fā)揮重要的資源配置作用。
[0009]下面敘述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0010]一種基于節(jié)點(diǎn)類型和位置的協(xié)同通信系統(tǒng)中繼選擇方法，包括:
[0011]將中繼節(jié)點(diǎn)類型分為中繼基站和中繼用戶設(shè)備；[0012]中繼節(jié)點(diǎn)位置作如下區(qū)分:(1)將中繼基站區(qū)分為邊界中繼基站、多邊界中繼基站和普通中繼基站，其中多邊界中繼基站定義為與三個或者三個以上小區(qū)基站的距離中，兩兩距離之差小于多邊界距離門限的中繼基站；邊界中繼基站定義為與兩個小區(qū)基站的距離之差小于邊界距離門限Add的非多邊界中繼基站的中繼基站；普通中繼基站定義為除邊界中繼基站和多邊界中繼基站之外的中繼基站；(2)將中繼用戶設(shè)備區(qū)分為邊界中繼用戶設(shè)備、多邊界中繼用戶設(shè)備和普通中繼用戶設(shè)備，其中，多邊界中繼用戶設(shè)備定義為接收到的三個或者三個以上最強(qiáng)小區(qū)參考信號中，兩兩參考信號強(qiáng)度之差小于多邊界信號門限的中繼用戶設(shè)備；邊界中繼用戶設(shè)備定義為接收到的兩個最強(qiáng)小區(qū)參考信號的強(qiáng)度之差小于邊界信號門限Qds的非多邊界中繼用戶設(shè)備的中繼用戶設(shè)備；普通中繼用戶設(shè)備定義為除邊界中繼用戶設(shè)備和多邊界中繼用戶設(shè)備之外的中繼用戶設(shè)備；
[0013]選擇候選中繼節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成候選中繼節(jié)點(diǎn)集合；
[0014]從候選中繼節(jié)點(diǎn)集合之中選擇中繼節(jié)點(diǎn)。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例作出更詳細(xì)的描述，有助于理解本發(fā)明以及應(yīng)用效果。
[0016]本發(fā)明中，根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)類型的不同，將中繼節(jié)點(diǎn)區(qū)分為中繼基站(簡稱中繼BS:Relay Base Station)和中繼用戶設(shè)備(簡稱中繼UE:Relay User Equipment)兩類，同時根據(jù)中繼BS和中繼UE所處的位置的差異，對中繼基站和中繼用戶設(shè)備進(jìn)行了更進(jìn)一步的區(qū)分:
[0017](I)將中繼BS區(qū)分為邊界中繼BS、多邊界中繼BS和普通中繼BS，其中多邊界中繼BS定義為與三個或者三個以上小區(qū)基站的距離中，兩兩距離之差小于多邊界距離門限Amd的中繼BS;邊界中繼BS定義為與兩個小區(qū)基站的距離之差小于邊界距離門限Add的非多邊界中繼BS的中繼BS ;普通中繼BS為除邊界中繼BS和多邊界中繼BS之外的中繼BS。
[0018](2)將中繼UE區(qū)分為邊界中繼UE、多邊界中繼UE和普通中繼UE，其中，多邊界中繼UE定義為接收到的三個或者三個以上最強(qiáng)小區(qū)參考信號中，兩兩參考信號強(qiáng)度之差小于多邊界信號門限Qms的中繼UE ;邊界中繼UE定義為接收到的兩個最強(qiáng)小區(qū)參考信號的強(qiáng)度之差小于邊界信號門限Qds的非多邊界中繼UE的中繼UE ;普通中繼UE為除邊界中繼UE和多邊界中繼UE之外的中繼UE。
[0019]為了便于區(qū)分，我們根據(jù)中繼選擇的不同階段，將候選中繼節(jié)點(diǎn)集合形成之前目的節(jié)點(diǎn)檢測到的中繼BS和中繼UE稱為待選中繼BS和待選中繼UE，選入候選中繼節(jié)點(diǎn)集合的待選中繼BS和待選中繼UE稱為候選中繼BS和候選中繼UE。
[0020]由于小區(qū)邊界區(qū)域是信號不穩(wěn)定、干擾多發(fā)的常見區(qū)域，對于同類型中繼節(jié)點(diǎn)，首先選擇普通中繼節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)，其次選擇邊界中繼節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)，最后考慮多邊界中繼節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)。
[0021]由于中繼UE存在緩存小、電池供電、處理能力弱等因素，不適合進(jìn)行高速率、長時間的業(yè)務(wù)傳輸；因此，中繼UE僅用于當(dāng)中繼BS繁忙的時候?qū)Φ退俾实膶崟r業(yè)務(wù)如話音業(yè)務(wù)等進(jìn)行中繼；或者沒有中繼BS能夠執(zhí)行當(dāng)時的中繼任務(wù)時使用中繼UE進(jìn)行中繼。同時，考慮到中繼UE與目的節(jié)點(diǎn)之間的通信受到的限制較多，不宜進(jìn)行大量的信令傳輸，宜采用慢速鏈路自適應(yīng)或者固定速率傳輸。[0022]當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)滿足以下條件之一時，認(rèn)為該中繼節(jié)點(diǎn)處于“繁忙”狀態(tài):
[0023](I)節(jié)點(diǎn)的緩存資源被占用百分比達(dá)到α % (70≤α≤100)以上(含α % );
[0024](2)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷達(dá)到δ % (70≤δ≤100)以上(含δ % )。
[0025]當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷在ε % (O≤ε≤30)以下(含ε % )時，認(rèn)為該中繼節(jié)點(diǎn)處于“空閑”狀態(tài)。
[0026]衡量某時刻節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的具體指標(biāo)可以是該時刻節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率與節(jié)點(diǎn)最大發(fā)射功率之比；也可以是該時刻節(jié)點(diǎn)被占用信道數(shù)與節(jié)點(diǎn)最大可用信道數(shù)之比；或者該時刻節(jié)點(diǎn)占用資源與節(jié)點(diǎn)最大可用資源之比等。
[0027]處于“繁忙”狀態(tài)的待選中繼BS、候選中繼BS、待選中繼UE、候選中繼UE相應(yīng)稱為待選繁忙中繼BS、候選繁忙中繼BS、待選繁忙中繼UE、候選繁忙中繼UE ;處于“空閑”狀態(tài)的待選中繼BS、候選中繼BS、待選中繼UE、候選中繼UE相應(yīng)稱為待選空閑中繼BS、候選空閑中繼BS、待選空閑中繼UE、候選空閑中繼UE。
[0028]在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明所述的中繼選擇方法包括兩個主要步驟:
[0029](一 )選擇候選中繼節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成候選中繼節(jié)點(diǎn)集合。
[0030]首先，有中繼要求的目的節(jié)點(diǎn)測量接收到的來自各待選中繼BS和待選中繼UE的參考信號，對于每一個待選中繼BS或待選中繼UE，執(zhí)行以下過程:
[0031](I)通過測量計算獲得該待選中繼BS或待選中繼UE到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信噪比平
均值r，根據(jù)公式:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種基于節(jié)點(diǎn)類型和位置的協(xié)同通信系統(tǒng)中繼選擇方法，包括: 將中繼節(jié)點(diǎn)類型分為中繼基站和中繼用戶設(shè)備； 中繼節(jié)點(diǎn)位置作如下區(qū)分:(1)將中繼基站區(qū)分為邊界中繼基站、多邊界中繼基站和普通中繼基站，其中多邊界中繼基站定義為與三個或者三個以上小區(qū)基站的距離中，兩兩距離之差小于多邊界距離門限的中繼基站；邊界中繼基站定義為與兩個小區(qū)基站的距離之差小于邊界距離門限Add的非多邊界中繼基站的中繼基站；普通中繼基站定義為除邊界中繼基站和多邊界中繼基站之外的中繼基站；(2)將中繼用戶設(shè)備區(qū)分為邊界中繼用戶設(shè)備、多邊界中繼用戶設(shè)備和普通中繼用戶設(shè)備，其中，多邊界中繼用戶設(shè)備定義為接收到的三個或者三個以上最強(qiáng)小區(qū)參考信號中，兩兩參考信號強(qiáng)度之差小于多邊界信號門限Ωω3的中繼用戶設(shè)備；邊界中繼用戶設(shè)備定義為接收到的兩個最強(qiáng)小區(qū)參考信號的強(qiáng)度之差小于邊界信號門限Qds的非多邊界中繼用戶設(shè)備的中繼用戶設(shè)備；普通中繼用戶設(shè)備定義為除邊界中繼用戶設(shè)備和多邊界中繼用戶設(shè)備之外的中繼用戶設(shè)備； 選擇候選中繼節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成候選中繼節(jié)點(diǎn)集合； 從候選中繼節(jié)點(diǎn)集合之中選擇中繼節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇候選中繼節(jié)點(diǎn)構(gòu)成候選中繼節(jié)點(diǎn)集合的步驟是: 首先，有中繼要求的目的節(jié)點(diǎn)測量接收到的來自各待選中繼基站和待選中繼用戶設(shè)備的參考信號，對于每一個待選中繼基站或待選中繼用戶設(shè)備，執(zhí)行以下過程: (1)通過測量計算獲得該待選中繼基站或待選中繼用戶設(shè)備到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信噪比平均值^根據(jù)公式
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述萊斯因子時，判斷信道為萊斯信道，此時N為大于或等于1的整數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述從候選中繼節(jié)點(diǎn)集合之中選擇中繼節(jié)點(diǎn)的步驟是: (1)依照候選空閑普通中繼基站、候選空閑邊界中繼基站、候選空閑多邊界中繼基站、候選普通中繼基站、候選邊界中繼基站、候選多邊界中繼基站、候選繁忙普通中繼基站、候選繁忙邊界中繼基站、候選繁忙多邊界中繼基站、候選空閑普通中繼用戶設(shè)備、候選空閑邊界中繼用戶設(shè)備、候選空閑多邊界中繼用戶設(shè)備、候選普通中繼用戶設(shè)備、候選邊界中繼用戶設(shè)備、候選多邊界中繼用戶設(shè)備、候選繁忙普通中繼用戶設(shè)備、候選繁忙邊界中繼用戶設(shè)備、候選繁忙多邊界中繼用戶設(shè)備的順序選取一個或多個作為中繼節(jié)點(diǎn)； (2)對于低速率的實時業(yè)務(wù)，當(dāng)候選中繼基站都處于“繁忙”狀態(tài)的時候，依照候選空閑普通中繼用戶設(shè)備、候選空閑邊界中繼用戶設(shè)備、候選空閑多邊界中繼用戶設(shè)備、候選普通中繼用戶設(shè)備、候選邊界中繼用戶設(shè)備、候選多邊界中繼用戶設(shè)備、候選繁忙普通中繼基站、候選繁忙邊界中繼基站、候選繁忙多邊界中繼基站、候選繁忙普通中繼用戶設(shè)備、候選繁忙邊界中繼用戶設(shè)備、候選繁忙多邊界中繼用戶設(shè)備的順序選取一個或多個作為中繼節(jié)占.(3)當(dāng)候選中繼節(jié)點(diǎn)集合中存在多個同類型節(jié)點(diǎn)時，根據(jù)分組排隊隊列長度按照從小到大的順序選擇中繼節(jié)點(diǎn)。
【文檔編號】H04W40/12GK104023368SQ201410205537
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】肖琨, 譚琛 申請人:廣西師范大學(xué)