[发明专利]一种中继蜂窝网络的频率规划方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种中继蜂窝网络的频率规划方法与装置。

背景技术

在新一代的无线通信系统中，RN(Relay Node，中继节点)可作为一种新型节点被配置到传统蜂窝网络中形成中继蜂窝网络，以改善小区边缘用户性能、扩大小区覆盖范围、提高系统容量。在中继蜂窝网络中，不但有传统蜂窝网络中已有的BS(Base Station，基站)、UE(User Equipment，用户设备)节点外，还有RN，通常采用两跳中继，即BS与UE之间的信息允许被RN转发一次，网络中除了BS-UE的直连链路，还有中继链路BS-RN和接入链路RN-UE。

在蜂窝小区内，中继节点的引入制约了蜂窝网络的频谱利用率。首先，BS需要占用一定数量的频率给RN发送数据，减少了用户的可用频率资源，降低了系统的频谱利用率。其次，RN的引入会在小区内引入多个下行信息发送节点，从而带来比传统蜂窝网络更为复杂的小区内同频干扰，如果不同RN间存在同频复用，就会存在不同RN-UE链路间的同频干扰，如图1所示。合理的频率规划可以减小这两个问题带来的系统吞吐量损失。

目前中继蜂窝网络的频率规划方案主要还是延续传统蜂窝网络的频率规划思想，每个小区分为三个扇区，扇区内的RN之间共享频率资源，但是这种方法中RN的扇区化方案是固定的，没有考虑到RN间的具体干扰关系和每个RN所服务的用户的数据速率需求的不同，当小区内RN非均匀分布或需要传输的业务量不同时，会造成严重的同频干扰和频率资源的浪费。

中国专利申请201010191475.5中，提出了一种带有固定中继的蜂窝通信系统中的频率规划方法，包括引入频率规划单元FPU并提供FPU为1和7的两种频率规划方法，并根据设定的频率规划方案，将不同频率子集分配给每个小区的基站和各中继节点。将固定中继节点设置于六边形小区顶点，为三个小区所共用，每个中继节点的三个扇区的频率子集相同，减少了小区间干扰源和干扰强度。但这种方法局限于单一的网络拓扑结构，只适用于单个中继节点设置于小区顶点的拓扑结构，且没有考虑中继节点需要传输的业务量。

发明内容

本发明提供了一种中继蜂窝网络的频率规划方法与装置，可以解决在中继节点分布不均匀与中继节点所需传输的业务量不均匀时频率资源浪费、同频干扰严重的问题，且频率规划方法更灵活，适用于不同的中继蜂窝网络拓扑场景。

具为解决上述问题，本发明提供了一种中继蜂窝网络的频率规划方法，具体技术方案如下：

在用户接入中继蜂窝网络初始阶段，用户选择路径损耗最小的中继节点接入；将中继节点内所有接入用户的下行业务量需求和定义为该中继节点业务量；

将一个蜂窝小区中的N个中继节点分别划分到Z(0＜Z≤N)个簇中，分簇的过程为：1)随机选择Z个中继节点，分别将其分配给Z个簇；2)根据中继节点的分簇结果和中继节点间的大尺度干扰情况，获得每个簇内的干扰水平与簇内所有中继节点的业务量总和：令v表示一个簇，簇v内的干扰水平I_v计算方法为其中C_v为簇v内的中继集合，z_mn为中继节点m与中继节点n间的大尺度干扰值，定义为中继节点m接收到来自中继节点n所发送信号的接收功率水平，且有z_mn＝z_nm；簇v内的业务量总和R_v的计算方法为其中r_m为中继节点m的业务量；3)业务量总和最小的簇从未被划分到任何簇的中继节点中选择一个使得簇内干扰水平增量最大的中继节点加入本簇；4)更新每个簇的业务量总和，更新每个簇内的中继节点集合。5)重复步骤3)和步骤4)，直到小区内所有中继节点都被划分到某一个簇内；

同一簇内的中继节点间共享频率资源，即属于同一个簇的不同中继节点不能在同一个时隙内使用相同的频带发送数据，只能使用相互正交的频带发送数据；不同簇间的中继节点间复用频率资源，即属于不同簇的中继节点可以使用相同的频带发送数据；

进一步地，定义为中继节点m对簇v的干扰水平增量，计算方法为即中继节点m与簇v内所有中继节点的大尺度干扰水平值之和；业务量总和最小的簇在未分簇的中继节点中选择使得该簇内干扰水平增量最大的中继节点加入该簇。

对应上述方法，本发明提出的中继蜂窝网络的频率规划装置包括：

数据传输单元、主控处理单元；其中，

数据传输单元功能包括：接收中继节点反馈的中继节点业务量、中继节点间的大尺度干扰水平；接收中继节点的分簇结果与频率规划结果；