[发明专利]一种蜂窝中继系统的负载均衡方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及无线通讯，具体涉及含中继的下一代蜂窝移动通信网络的无线资源管理方法。

背景技术

国际电信联盟无线电通信部门正式将3GPP LTE-Advanced和IEEE802.16m确定为第四代（4G）移动通信系统的国际标准。LTE-Advanced和802.16m为提升系统的吞吐性能，在技术运用上具有三大显著的共性：正交频分多址接入（OFDMA）、无线多跳中继和全频率复用。然而，高性能的OFDMA蜂窝中继系统依然有两个的重要问题亟待解决：1）中继站（RS）的引入改变了传统蜂窝网络的频率规划，需要在设计中对中继链路(基站-中继站链路)分配频率资源。2）通常，小区中用户分布是非均匀的，过多用户接入一个站点将导致蜂窝中继系统的负载失衡，从而影响热点区域的系统性能，无法满足用户的服务质量（QoS）要求。

对于蜂窝中继系统而言，无线资源分配技术在高效利用中继站并克服其不足方面起着十分关键的作用。通过对现有专利及相关技术的检索发现，蜂窝中继系统的主要资源分配方法有：

1.一种蜂窝协作中继网络中的负载均衡方法、装置和基站(CN200810238911)设计一种固定中继站的切换技术，中继站在切换过程中除了自身切换到新的服务基站（BS）外，还需要将连接中继站的用户群体切换到新的站点。然而，该专利将中继站架设在小区簇内各小区均可覆盖的重叠区域，造成中继链路的无线传输距离较远，导致系统吞吐率性能无法达到最优。

2.基于中继的多跳无线网络的负载平衡方法（CN101466132）判断各分组负载非均衡度是否小于预定阈值，如果否，则降低负载较重原分组站点的发射功率，减少其覆盖范围，使一部分用户归入负载较轻的小区，从而达到小区间的负载均衡。该专利可以有效提高蜂窝中继系统的资源利用率，增加系统吞吐率，但是对于多小区干扰受限网络的系统性能提升有限，且易造成小区边缘区域覆盖率的下降。

综上，负载非均衡是影响系统性能的重要因素。现有负载均衡方案存在的普遍问题是大量的信息交互、复杂度较高的算法以及切换决策需要在很短时间内完成，这在实际操作中是很难实现的；此外，由于中继站的天线发射功率较小，限制中继站对小区中心区域的覆盖，不可能大范围地将基站用户切换到中继站。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种蜂窝中继系统的负载均衡方法，使之能克服现有技术的不足。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

蜂窝中继系统的负载均衡方法，对OFDMA时分双工蜂窝中继系统下行链路进行资源分配，包含如下手段：

时间域划分为中继域和接入域，频带W划分为W₁、W₂、W₃共三个子频带，在不同的时间域，基站和中继站使用不同的子频带;在中继域，所有扇区基站使用全部频带W，中继站接收基站发给自己的数据;在接入域，基站和中继站分别使用一个不同的子频带，相邻中继站使用的子频带相互正交;

基站的AZ被分为内部区域和外部区域，基站将负责对其接入的用户的传输速率进行定期测量和计算，当有任何新的用户到达基站，基站测量其自身是否发生过载；如果基站处于过载状态，则启动切换机制，把已接入基站的用户从外部区域切换到内部区域；

每个用户都分配得到时隙数为N，若用户为中继用户，则基站-中继站-移动台两跳链路传输所占用时隙数之和为N；若用户为基站用户，则基站-移动台链路占用时隙数为N，用户选择基站-移动台链路或基站-中继站-移动台链路取决于哪条链路的用户有效传输速率更高;

采用比例公平调度算法，对基站-移动台链路和中继站-移动台链路设置比例公平因子，资源调度时保证比例公平因子大的用户优先得到时隙资源;同时，对于基站-中继站链路，中继站根据在接入域的时隙分配结果得到其中继站-移动台链路总的吞吐率，计算所有基站-中继站链路与中继站-移动台链路总的吞吐率的差值，先对差值最大的中继站分配中继域的时隙资源,此过程持续到所有中继站的基站-中继站链路吞吐率和中继站-移动台链路吞吐率平衡，或者中继域的子载波全部分配完为止；

如果小区内用户非均衡分布造成中继站过载，而基站有可用资源可接受更多的用户，则从原本接入中继站的用户中选择最佳用户切换到基站；

如果小区内用户非均衡分布造成基站过载，基站-移动台链路与中继站-移动台链路进行同频复用。