[发明专利]给中继节点分配无线信道的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种给中继节点分配无线信道的方法和系统。

背景技术

20世纪70年代，由于在无线蜂窝网络中引入了小区覆盖和频率再用的概念，从而使移动通信的容量问题得到了解决，可以利用有限的频谱资源为更多用户服务，解决了移动通信系统的大容量需求和频谱资源受限的矛盾，促进了移动通信系统的商用化。

然而，未来无线通信对网络吞吐量、系统容量、小区边缘覆盖及通信的可靠性等方面的更高要求对传统的蜂窝通信系统提出了挑战。比如，一方面，有限带宽资源和高质量业务需求极大地限制了蜂窝通信系统可承载的容量；另一方面，MS(mobile station，无线终端)的发射功率和无线传播环境决定了蜂窝通信系统有限的覆盖范围。为了适应未来的无线多媒体业务，蜂窝小区的半径会随着业务数据速率的增加而减小，同一地区内将需要设置更多的BS(base station，基站)来满足信号覆盖要求，这将增加蜂窝通信系统铺设成本。

为解决上述传统的蜂窝通信系统的问题，出现了基于低成本的RS(relaystation，中继节点)的多跳蜂窝无线网络。

在基于中继节点的多跳蜂窝无线网络中，由于中继技术的引入，基站与无线终端间的信号传输可能会经过多跳链路的转发来完成，根据基站与无线终端间的路径传播损耗和通信条件来决定是否选择中继多跳链路。而在同一信道上收发的信息量过大将会引发大量的干扰，因此，在多跳蜂窝无线网络中采用中继多跳通信时，需要为中继节点分配单独的信道来支持后续的多跳转发。

和传统的蜂窝通信系统的相比，带中继节点的蜂窝通信系统的一个蜂窝小区中的三条通信链路：BS-RS之间的通信链路、BS-MS之间的通信链路和RS-MS之间的通信链路同时共享小区的无线资源。为了保证上述三条通信链路之间不互相干扰，应该使这些链路所得到的无线资源是不同的。对于BS和MS之间的通信原来只需要一条链路(BS-MS直接链路)的无线资源，现在有可能需要两条链路(BS-RS-MS两跳链路)的无线资源，增加了其中的中继链路(RS-MS)信道的无线资源。因此，如何给中继链路信道(以下简称中继信道)合理分配稀缺的无线信道资源，并加以有效利用，是基于中继节点的多跳蜂窝无线网络能否成功商用的关键因素之一。

现有技术中一种给中继节点分配无线信道资源的方法为：为中继信道预留专用的无线信道资源。比如，对于带中继节点的多跳蜂窝无线网络，将任何一个小区(如A小区)中的无线信道资源分为三个不同子集A1、A2和A3，分别供上述三条通信链路使用。

上述给中继节点分配无线信道资源的方法的缺点为：该方法虽然能够有效地保证不同通信链路的无线信道之间是正交的，同时不会给系统引入额外的干扰。但是在该方法中，两跳通信消耗的信道资源是单跳通信的两倍，因此，该方法对于稀缺的无线资源的利用率较低，整个网络的容量低，运营的代价高。

现有技术中另一种给中继节点分配无线信道资源的方法为：在RS-MS之间的中继信道使用非授权的无线信道资源，而在BS-RS和BS-MS之间的链路使用授权的小区专用无线信道资源。在该方法中，系统中授权的无线信道资源的利用率与单跳通信的利用率一致，提高了稀缺的无线资源的利用效率，网络容量也得到提高。

上述给中继节点分配无线信道资源的方法的缺点为：中继节点和终端设备都需要备有两个空中接口，支持授权频率和非授权频率的通信，中继节点和终端设备需要在授权和非授权的频率上切换，因此，中继节点和终端设备的复杂度高，需要的成本也高。

现有技术中另一种给中继节点分配无线信道资源的方法为：在现有的蜂窝无线网络中，采用规则的多边形(正三角形，矩形，正六边形等等)的蜂窝网络小区的结构，其中正六边形的蜂窝小区结构被广泛采纳。在该方法中，N个小区组成一个区群，即蜂窝结构的频率复用因子为N，N＝1，4，7等等。在图1所示的无线蜂窝网络中，采用的就是正六边形蜂窝小区，并且频率复用因子N＝4，其中继信道的无线信道资源的分配方案如下述描述，下述分配方案同样适用于其它的复用因子。