[发明专利]基于异构中继无线网络系统架构的上行无线资源管理方法

说明书

技术领域

本发明属于移动无线网络技术领域，具体涉及一种基于异构中继无线网络系统架构的上行无线资源管理方法。

背景技术

随着无线多媒体通信的发展，特别是实时视频通信等高速业务的发展，对系统的速率和可靠性提出越来越高的要求。这就意味着需要有更新的技术来支持如此高的速率和可靠性的要求。然而，传统的蜂窝网络可能无法满足以上的需求。因此，正交频分多址接入（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA）技术和中继技术被引入无线通信。

频率选择性衰落是无线通信中的一个主要问题。在多载波多接入系统中，对于某个移动终端(Mobile Station，MS)是深衰落的子载波，对于另外一个MS可能衰落非常小。OFDMA就是多载波多接入技术的一种。在OFDMA技术中，每个MS可以选择信道条件较好的子信道进行数据传输，由于MS间信道衰落的独立性，从而保证了各个子载波都被对应信道条件较优的MS使用，获得了频率上的多用户分集增益，这样就能够更好地满足MS的服务质量(Quality of Service，QoS)。

中继作为第四代移动通信（Fourth Generation，4G）的一个核心技术，具有其特殊的优势。在蜂窝系统中引入中继，可以提高传输速率和可靠性，增大小区的覆盖面积，并且能够改善边缘用户的服务质量。中继技术可以分为带内中继和带外中继。前者又可称为协作中继，其可以在不增加天线的前提下实现空间分集，但是由于其半双工特性，会损失频谱效率。带外中继又可以称为异构中继，是利用蜂窝网络频带外的频率资源进行中继。因此，系统吞吐和中断概率等性能可以得到极大的提高。

把异构中继技术集成到蜂窝OFDMA网络中，将是一个极具前景的技术。然而，至今为止还没有这方面的工作。此外，由于引入异构中继后，传统的无线资源管理方法将不再适用，因此如何在保证一定的公平性的前提下，通过对系统资源进行分配，从而提高系统吞吐量是进一步需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术上的不足，提出了一种基于异构中继无线网络系统架构的上行无线资源管理方法。该上行无线资源管理方法所应用的系统架构是基于OFDMA网络和OFDMA网络频带外（简称带外）的Ad Hoc网络。

本发明中的异构中继无线网络系统架构是基于OFDMA网络和带外的Ad Hoc网络，在该网络系统架构中，MS都是双模的，它们都有OFDMA和Ad Hoc网络的无线接口。需要传输业务的MS可以选择空闲的MS作为其中继节点协助其进行通信。这样，需要传输业务的MS与基站（Base Station，BS）之间就有了2条上行链路：需要传输业务的MS与BS通过OFDMA网络直接通信，这是直连链路；需要传输业务的MS在其中继节点的协助下与BS通信，这是中继链路，MS与其中继节点之间的第一跳通信是通过带外的Ad Hoc网络，中继节点与BS之间的第二跳通信是通过OFDMA网络。

在本发明中的异构中继无线网络系统架构中，有一个BS和M个MS，MS的集合表示为                                                ，其中需要传输业务的MS有F个，表示为，空闲的MS有E个，表示为。OFDMA网络的总带宽为B，网络中的子载波个数为K，表示为。Ad Hoc网络的总带宽为B’。

针对上述异构中继无线网络系统架构，本发明提出了一种低复杂度的上行无线资源管理方法，包括以下步骤：

步骤（1）当移动终端f需要传输业务时，首先需要选择空闲移动终端e作为中继节点，具体方法如下：

（a）移动终端f发送“中继请求”消息，这里所述的“中继请求”消息包含其到BS的距离，用表示。

（b）空闲的移动终端收到“中继请求”消息后，根据自己到基站的距离，延迟一段时间再发送中继回复消息；距离被分成L个间隔，每个间隔对应上述的延迟时间段。到基站距离越近的移动终端，延迟时间越短，这样就能够选择到离基站最近的空闲移动终端作为中继节点。