[发明专利]基于中继站的多跳无线网络的资源调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线网络的资源调度方法，特别是涉及一种基于中继站的多跳宽带无线网络的资源调度方法。

背景技术

近年来宽带无线通信技术和网络高速发展，由于频谱规划原因，新兴的无线通信系统的载波频率都比较高。较高的频段虽然能够解决频率分配问题，但是频段越高，电磁波的绕射能力越差，穿透能力也越差，这种状况对无线信号覆盖范围提出了挑战。现在的无线接入网络架构主要是由基站(BS，Base Station)与移动用户(MSS，Mobile Subscriber Station)组成的单跳(Single-hop)网络，每个MSS均通过一条与基站相连的无线链路来访问网络，MSS如果要进行相互通信的话，必须首先访问基站。这种单跳网络很难满足高频无线通信系统的要求，因为高频信号由于透射和绕射能力差，很容易受到地形引起的阴影衰落(shadowfading)效应的影响，另外，频段越高，电磁波的衰减也越大，致使系统基站覆盖面积缩小。例如，根据实际网络规划后所得的结果，由于采用的传输频率较高，微波存取全球互通(WiMAX，Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess)系统基站在市区内有效的覆盖半径大约仅为数公里，且有效数据传输率随移动用户与基站间距离的增加而递减。也就是说，采用单跳网络的高频无线通信系统基站覆盖面积小，且处在基站覆盖边缘的用户无法得到较高的数据传输率和服务质量(QoS，Quality of Service)的保障。

解决上述问题的一个办法就是对于覆盖区域重新划分，使得所有覆盖区域都缩小到基站能够保证较高QoS的范围，这样为了使所有区域都能够进入覆盖范围，就需要增加基站数量，考虑到架设基站的困难程度和成本，这种方法也十分不便。因此，无线通讯网络提出了多跳网络的概念，多跳网络利用中继站(RS，Relay Station)在基站和移动用户间转发信号，从而形成了基站-中继站-移动用户的路径。这种中继站可以是一个，也可以是多个，一个多跳网络的节点能够利用较小的发射功率即可到达相邻节点，因此使得中继站的发射功率大大降低。而且中继站位置分散，能够有效避免地形对网络布局影响。

但是，基于中继站的多跳网络中的数据需要在基站和MSS之间经过一次或多次中继，从信号传输时间开销或频率占用角度，都会造成对系统资源的浪费，由此就会减少系统容量。为此，一些新的技术尝试利用地理因素或其他有效办法，进行资源的复用，这里所指的资源可以是时分多址通信系统中的时间，也可以是频分多址通信系统中的频率带宽，还可以是码分多址通信系统中的伪随机码，或者其他多址复用通信系统中的资源，资源类型的不同不会存在实际应用上的差别。为了方便描述，以下内容中的“资源需求”等分别代表不同多址复用通信系统中的具体资源类型的需求量，“资源调度”指的是基站给各中继站以及直接与基站相连的用户分配资源，“资源复用调度”指的是基站给不同中继站分配相同资源。

目前，无线通信系统资源复用调度方法的无线网络拓扑结构如图1所示，该方案采用曼哈顿模型，每个小区由1个基站和4个中继站构成对称网络结构，而且小区间的布网方式具有相同结构，基站5位于建筑物6群之间，其周围有四个中继站，分别是RS1、RS2、RS3和RS4，图中编号分别对应1、2、3和4。在这种架构下，RS1和RS2由于中间有建筑物遮挡，所以不存在干扰，可以采用资源复用调度，同理，RS3和RS4可采用资源复用调度。

以时分多址系统为例，该方法中，一个无线通信完整的时间帧的结构如图2所示。时间帧内前端标有左斜线填充的区域表示基站分别为RS1、2、3和4提供服务的时间，中间上下并排的右斜线填充的区域表示RS1和RS2同时为移动用户提供服务的时间，中间上下并排的方格填充的区域RS3和RS4同时为移动用户提供服务的时间，后端竖条纹填充的区域表示基站为移动用户提供服务的时间，采用这种资源复用调度方法样就能缩短时间帧的长度，节约系统资源。