[發明專利]一種多跳中繼網絡頻譜規劃方法

有效

• 申請號: 201310161705.7
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103281695A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 黃博;方旭明
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04W16/14;H04W52/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

所屬技術領域

本發明涉及無線通信，具體涉及含中繼的下一代蜂窩移動通信網絡的無線資源管理方法。

背景技術

隨著移動通信業的迅猛發展，下一代移動通信系統需要更高的速率，更廣泛的信號覆蓋及更大的移動性。中繼技術能擴大小區覆蓋面積，并提高小區邊緣用戶服務質量，已經被IEEE802.16j/m標準和3GPP?LTE-Advanced標準所采納。頻譜規劃是在基于OFDMA的傳統網絡中引入中繼后不能回避的問題。在傳統OFDMA網絡中，一個小區內的全部子載波都供基站到用戶鏈路使用。而在OFDMA中繼網絡中，全部資源一部分供基站到用戶的直傳鏈路使用，還必須留有一部分供基站到中繼站鏈路和中繼站到用戶鏈路使用。頻譜規劃就是解決小區內全部資源如何分配給三種鏈路有效使用的問題。

無線中繼網絡中，各個鏈路共同使用系統頻譜資源，頻譜的使用方法有兩種：一種是完全正交，另一種是完全復用。完全正交是指系統為小區內各條鏈路分配不同的OFDMA子載波。完全復用是指在小區內不同的鏈路可以使用完全相同的子載波，然后用控制功率的方法避免干擾。完全正交可以避免小區內干擾的產生，但是卻減少了小區內可以使用的子載波資源，降低頻譜效率。而完全復用雖然增加了小區內可用的子載波，提高系統的頻譜效率，但是卻不可避免的產生嚴重的小區內干擾，尤其對小區邊緣用戶干擾嚴重，間接地限制了頻譜效率的提升。因此，部分復用作為兩者的折中方案得到了廣泛的關注和認可。

現有的部分復用頻譜規劃可以分為靜態規劃和動態規劃。靜態的頻譜規劃在系統投入使用前先把頻率規劃完成，使用中不改變已經規劃了的頻譜。靜態的部分復用策略的優勢是系統沒有額外的信令開銷，各個鏈路都在固定的頻譜區域內使用資源。但缺點是缺乏靈活性，不能保證資源的有效利用，可能引起某個鏈路上資源過度使用，而同時另一個鏈路上仍有空閑資源，對于用戶分布不均勻或業務分布不均勻的情況適應性不強。動態的頻率復用策略在每個單位時間都進行一次頻譜規劃，雖然增加系統的信令開銷，但卻使系統內的資源能夠有效的分配到各個鏈路上。現有的動態頻譜規劃發明都是以最大化吞吐量或均衡頻譜效率和用戶公平性為目標進行頻譜規劃。移動通信是高耗能行業之一，節能具有重要的意義。而目前的頻譜規劃方法都沒有以節能為目標進行動態規劃。因此，本發明以能效為目標為OFDMA多跳中繼網絡提供一種基于能效的動態頻譜規劃方法。

發明內容

鑒于現有技術的缺點，本發明的目的是設計一種基于能效的OFDMA中繼網絡頻譜規劃方法，使之達到節能的目的。

本發明的目的是通過如下的手段實現的。

1、一種多跳中繼網絡頻譜規劃方法，對正交頻分多址OFDMA時分雙工中繼網絡下行鏈路進行基于能效的頻譜規劃，包含如下手段：

(1)：時間域劃分為兩個時隙，第一時隙用于基站到中繼站鏈路和基站到用戶鏈路，第二時隙用于基站到用戶鏈路和中繼站到用戶鏈路;系統頻帶分成N個子載波;在第一時隙，只有基站發送數據，基站使用全部N個子載波與中繼站和用戶通信;在第二時隙，基站和中繼站同時發送數據，基站用較小的功率使用全部N個子載波與用戶通信，每個小區中繼站的個數為k，系統全部N個子載波分成k個正交的子集N₁,N₂…N_k，中繼站分別使用正交子集N₁,N₂…N_k內的子載波資源與中繼轉發用戶通信;

(2)：用戶接入鏈路時，被分成中繼轉發用戶和直傳用戶兩組;進一步地,將直傳用戶分成內域直傳用戶和外域直傳用戶，內域直傳用戶為與基站間信道條件較好的直傳用戶，基站使用較小的功率在第二時隙與其通信;外域直傳用戶為與基站間信道條件較差的直傳用戶，基站使用較大的功率在第一時隙與其通信;

所述將直傳用戶分成內域直傳用戶和外域直傳用戶采用基于能效的直傳用戶分組方式,即:以能效最大為準則建立全部2N個子載波分配給兩個時隙所有與基站直接通信站點的模型，得到包括中繼站和用戶在內的每個站點所需要的子載波數量和功率;其中基站到中繼站鏈路必須在第一時隙傳輸，把所有直傳用戶按照功率需求由小到大排序，取子載波需求個數和為N的前面低功率需求用戶為內域直傳用戶在第二時隙傳輸，剩余直傳用戶為外域直傳用戶在第一時隙傳輸;