[发明专利]一种基于时延和带宽资源的中继选择方法

说明书

技术领域：

本发明针对广播电视频段、支持广播电视业务，提出一种宽带无线接入系统的中继方法。该方法可应用于传统蜂窝通信系统和一些新兴的宽带无线接入系统，如mesh网、蓝牙等，也适用于多媒体广播业务，还可应用于一些异构网络的通信系统中。

背景技术：

为支持广电业务的宽带无线接入系统的研发和应用的启动奠定基础，以推动我国三网融合技术与应用的发展。在广播电视频段、支持广播电视业务的宽带无线接入系统中，使用中继技术可以扩展小区的覆盖范围，消除或减少通信盲点；还可以根据实际网络环境的负载分布进行负载平衡，转移热点地区的业务，提高系统的频谱利用效率。中继技术在系统中可以用来扩展小区的覆盖范围，消除或减少通信盲点，提高系统的频谱利用效率，增强对业务服务质量的支持。

中继是一种接收其他站点无线信号，并根据接收到的信号生成自身发射信号的装置。无线通信中，中继能在不增加基站数目的前提下，以较低的成本解决网络覆盖和服务质量问题，是一种很有发展前景的技术。中继一般分为非再生中继和再生中继。非再生中继是中继节点简单地放大源节点的信号并传送给目的节点；再生中继是中继节点将接收到的符号进行解码并重新编码后发送给目的节点。本发明主要在于再生中继的选择研究。

目前，对中继算法的研究较多。基于路径损耗的中继选择算法最为简单，但性能最差，且需要全球定位系统(GPS)的协助；基于信噪比(SINR)的中继选择算法拥有较优的性能。利用香农容量公式作为判定函数来进行中继选择较基SINR的中继选择算法可以获得一些性能增益。基于放大转发模式，以最小中断概率为目标，提出一种中继策略。基于协作区域的中继选择策略，但在实际应用中，各个用户是不断运动的，及时地确定用户之间的距离很困难。因此基于协作区域的中继选择策略只适合于静态网络。在跨层协作方面，结合MAC层和物理层提出了基于最小误码率的跨层中继策略，结合网络层和物理层提出了优化中继选择的协作路由算法等。

采用中继通信与直接通信相比能提供空间分集增益，实现目标用户高速、高可靠性的数据传输。中继通信中的一个关键问题是如何分配和管理中继节点。上述各种中继算法的研究主要集中在单个最佳中继节点的选取，没有考虑多路径的选择算法，比较单一。采用这种方式可能会造成某个中继节点负载过重、流量过大，无法获得多个中继节点协作通信。并最终影响系统性能。

中继协作还需要考虑协作转发的触发机制与协作中继节点的选取，以及控制开销等问题。在给出这些问题的解决方法的同时，还需要考虑系统增益与系统复杂度之间的最佳折中。

提出一种支持多路径的中继路由技术，该技术配合中继站的负载均衡技术，进一步提高了宽带接入系统的带宽资源利用率，是一种行之有效的路由管理技术。

使用中继站的网络拓扑如图1所示，其中BS为基站，RS为中继站，SS为用户终端。由图可以看出，中继站可以扩展网络的覆盖范围，一个终端可以通过多个中继站与基站连接(如SS1～SS6)，也可以直接与基站连接(如SS7、SS8)。

针对一个移动终端可以通过多个中继站与基站通信的情况，可以根据各个中继基站的负载和时延等信息，为移动终端选择一个或多个负载较轻的中继站进行通信，可以避开负载较重的节点，避免网络局部拥塞。如图1中的RS2中继站负载比RS3重，则可以选择RS3为SS3的中继站。

同时，随着中继节点数目的增加，如何分配和管理中继节点又成了问题，中继通信会耗费更多的系统功率资源。为了提高节点功率效率，需对基站和中继节点的功率进行一定算法上的控制。从而节省功耗，并且保证较低的实现复杂度。

由此可见，采用多路径路由中继转发数据，其优点是可以平衡系统内“热点”地区的节点，平衡网络流量，提高系统的频谱利用效率。但同时会带来中继路由选择时时延、误码性能以及功率管理等一些问题。所以选择合适数量的协同节点是一个有待优化的问题。

发明内容：