[发明专利]一种多跳中继网络频谱规划方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及无线通信，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

随着移动通信业的迅猛发展，下一代移动通信系统需要更高的速率，更广泛的信号覆盖及更大的移动性。中继技术能扩大小区覆盖面积，并提高小区边缘用户服务质量，已经被IEEE802.16j/m标准和3GPP LTE-Advanced标准所采纳。频谱规划是在基于OFDMA的传统网络中引入中继后不能回避的问题。在传统OFDMA网络中，一个小区内的全部子载波都供基站到用户链路使用。而在OFDMA中继网络中，全部资源一部分供基站到用户的直传链路使用，还必须留有一部分供基站到中继站链路和中继站到用户链路使用。频谱规划就是解决小区内全部资源如何分配给三种链路有效使用的问题。

无线中继网络中，各个链路共同使用系统频谱资源，频谱的使用方法有两种：一种是完全正交，另一种是完全复用。完全正交是指系统为小区内各条链路分配不同的OFDMA子载波。完全复用是指在小区内不同的链路可以使用完全相同的子载波，然后用控制功率的方法避免干扰。完全正交可以避免小区内干扰的产生，但是却减少了小区内可以使用的子载波资源，降低频谱效率。而完全复用虽然增加了小区内可用的子载波，提高系统的频谱效率，但是却不可避免的产生严重的小区内干扰，尤其对小区边缘用户干扰严重，间接地限制了频谱效率的提升。因此，部分复用作为两者的折中方案得到了广泛的关注和认可。

现有的部分复用频谱规划可以分为静态规划和动态规划。静态的频谱规划在系统投入使用前先把频率规划完成，使用中不改变已经规划了的频谱。静态的部分复用策略的优势是系统没有额外的信令开销，各个链路都在固定的频谱区域内使用资源。但缺点是缺乏灵活性，不能保证资源的有效利用，可能引起某个链路上资源过度使用，而同时另一个链路上仍有空闲资源，对于用户分布不均匀或业务分布不均匀的情况适应性不强。动态的频率复用策略在每个单位时间都进行一次频谱规划，虽然增加系统的信令开销，但却使系统内的资源能够有效的分配到各个链路上。现有的动态频谱规划发明都是以最大化吞吐量或均衡频谱效率和用户公平性为目标进行频谱规划。移动通信是高耗能行业之一，节能具有重要的意义。而目前的频谱规划方法都没有以节能为目标进行动态规划。因此，本发明以能效为目标为OFDMA多跳中继网络提供一种基于能效的动态频谱规划方法。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种基于能效的OFDMA中继网络频谱规划方法，使之达到节能的目的。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

1、一种多跳中继网络频谱规划方法，对正交频分多址OFDMA时分双工中继网络下行链路进行基于能效的频谱规划，包含如下手段：

(1)：时间域划分为两个时隙，第一时隙用于基站到中继站链路和基站到用户链路，第二时隙用于基站到用户链路和中继站到用户链路;系统频带分成N个子载波;在第一时隙，只有基站发送数据，基站使用全部N个子载波与中继站和用户通信;在第二时隙，基站和中继站同时发送数据，基站用较小的功率使用全部N个子载波与用户通信，每个小区中继站的个数为k，系统全部N个子载波分成k个正交的子集N₁,N₂…N_k，中继站分别使用正交子集N₁,N₂…N_k内的子载波资源与中继转发用户通信;

(2)：用户接入链路时，被分成中继转发用户和直传用户两组;进一步地,将直传用户分成内域直传用户和外域直传用户，内域直传用户为与基站间信道条件较好的直传用户，基站使用较小的功率在第二时隙与其通信;外域直传用户为与基站间信道条件较差的直传用户，基站使用较大的功率在第一时隙与其通信;

所述将直传用户分成内域直传用户和外域直传用户采用基于能效的直传用户分组方式,即:以能效最大为准则建立全部2N个子载波分配给两个时隙所有与基站直接通信站点的模型，得到包括中继站和用户在内的每个站点所需要的子载波数量和功率;其中基站到中继站链路必须在第一时隙传输，把所有直传用户按照功率需求由小到大排序，取子载波需求个数和为N的前面低功率需求用户为内域直传用户在第二时隙传输，剩余直传用户为外域直传用户在第一时隙传输;