一种支持多跳中继网络中变化的链路间传输负载的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域的多跳中继网络，更具体的，涉及一种在多跳中继(MR，Multi-hop Relay)网络中支持变化的链路间传输负载的方法。

背景技术

在IEEE 802.16j标准工作组提出的多跳中继系统中，一个或数个中继站(RS，Relay Station)被设置在支持多跳中继的基站(MR-BS，Multi-hop RelayBase Station)和终端(MS，Mobile Stations)之间，通过中继站对基站和终端信号的中继传输来达到覆盖范围的扩展以及系统容量的增加。

图1是多跳中继网络示意图，基站和终端之间的信号传递经由一跳或多跳中继完成，基站BS与终端SS7之间的传输路径上有1个中继站RS3，基站BS与终端SS5之间的传输路径上有2个中继站RS1和RS2。如图1所示，为了满足不同应用场景的需要，中继站可以设置为固定中继站或者移动中继站。根据是否产生并发送前缀和控制消息，中继站可以被区分成透明中继站和非透明中继站。本发明中在后面的描述中将支持多跳中继的基站(MR-BS)简称为基站。

在多跳中继网络中，从终端经过中继站，最后到基站的传输链路由接入链路(Access Link)和中继链路(Relay Link)构成。其中，接入链路定义为起始或结束于终端的通信链路，可以是终端和直接与之连接的基站之间的链路，也可以是终端和与之连接的中继站之间的链路；中继链路定义为基站和与之连接的中继站之间的链路或者两个中继站之间的通信链路。

根据IEEE802.16j的标准基线文档，超级帧是一种既支持多跳中继又后向兼容IEEE 802.16e点对多点网络的帧结构。基站的超级帧和中继站的超级帧分别由多个基站的单帧和中继站的单帧级联组成。每个TDD模式的基站的单帧和中继站的单帧分别包含一个上行子帧和一个下行子帧，而每个上行子帧和每个下行子帧又分别由一个Access Zone(接入域)和一个Relay Zone(中继域)构成。其中，Access Zone用于接入链路的传输，Relay Zone用于中继链路的传输。

基站和中继站在超级帧中的每个下行Relay Zone和每个上行Relay Zone里可以分别被定义为发送，接收或空闲状态。通过状态转换的方式，达到每个子帧仅需要一个Relay Zone即可支持多跳中继的目的。例如，一个由两个单帧组成的超级帧允许奇数跳中继站在偶数单帧的下行Relay Zone中进行下行发送，而基站和偶数跳中继站的下行发送被分配在奇数单帧的下行Relay Zone中进行。这里，按照从基站到终端的方向，基站与第一个与之连接的中继站之间的链路为第一跳，第一个中继站与下一个中继站之间的链路为第二跳，依次类推。这里假设帧序号从1开始，奇数单帧指的是帧序号为奇数的帧，偶数单帧指的是帧序号为偶数的帧。

超级帧利用了跳间传输的空间和时间差异，使多个相互不存在干扰的跳间传输可以同时进行，从而实现了空口资源的再利用，提高了资源利用率和传输效率。事实上，为了保证系统性能，有时需要采用一定的干扰避免机制，此问题不在本发明的讨论范围之内。

如图2所示，给出了一个多跳中继系统的通用TDD超级帧结构。每个基站和中继站超级帧分别包含两个基站和中继站单帧，每个单帧进一步被细分为一个上行子帧(UL sub-frame)和一个下行子帧(DL sub-frame)，每个子帧又包含一个Access Zone(接入域)和一个Relay Zone(中继域)。基站和中继站在奇数单帧和偶数单帧中的每个Relay Zone中分别被设置为传输(Tx)，接收(Rx)或空闲(Idle)模式。在图2所示的帧结构中，基站和中继站在每个单帧中Access Zone和Relay Zone的位置是固定的。

由于多跳中继系统存在链路间负载灵活变化的问题，从而基站和中继站所需要的用于接入链路和中继链路传输的资源不同。如果采用上面所述的普通超级帧结构，也就是说每个子帧都包含固定大小的Access Zone和RelayZone，那么当链路负载发生变化时会产生空口资源的浪费。此外，对于中继路径上最后一跳的中继站来说，只需要Access Zone，而不需要Relay Zone，因此，固定的超级帧结构在很大程度上降低了资源利用率。

因此，需要一种方法来有效解决多跳中继系统中变化的链路间传输负载的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种支持多跳中继网络中变化的链路间传输负载的方法，解决现有技术的多跳中继系统中变化的链路间传输负载的问题，合理有效地利用空口资源。

本发明提供一种支持多跳中继网络中变化的链路间传输负载的方法，包括如下步骤：

(1)在基站到所有终端的传输路径中，获取最长传输路径上的中继站个数N；

(2)基站在下行帧中发送当前帧的下行中继域和上行中继域的位置信息，及其后连续N+1个单帧的下行中继域和/或上行中继域的位置信息；

(3)中继站接收并保存基站或者上一跳中继站发送的所述的后面连续N+1个单帧的下行中继域和/或上行中继域的位置信息；

(4)该中继站根据接收到的下一个单帧的中继域位置信息调整该下一个单帧中继域位置，并在该下一个单帧的下行帧中将该下一个单帧的下行中继域和上行中继域的位置信息，及后面的N个单帧的下行中继域和/或上行中继域的位置信息发给下一跳的中继站；

(5)重复步骤(3)到(4)，直到下一跳为最后一跳中继站时。

进一步地，所述步骤(3)中进一步包括：如果中继站新接收的单帧的中继域位置消息在该中继站中已有保存，则更新保存的位置域消息；以及，相应地，所述步骤(4)中进一步包括：中继站则按照新保存的位置域消息调整对应单帧的域位置或发送给下一跳中继站。

进一步地，所述基站的超级帧和中继站的超级帧都由两个单帧组成，每个单帧包括一个下行子帧和一个上行子帧，且下行子帧和上行子帧又分别包括一个接入域和一个中继域，其中：

基站在超级帧的第一个单帧，即奇数单帧的下行中继域中为下行发射状态，在超级帧的第一个单帧，即奇数单帧的上行中继域中为上行接收状态；在超级帧的第二个单帧，即偶数单帧的下行中继域和上行中继域为空闲状态；

奇数跳中继站在超级帧的第一个单帧，即奇数单帧的下行中继域为下行接收状态，在超级帧的第一个单帧，即奇数单帧的上行中继域为上行发射状态；在超级帧的第二个单帧，即偶数单帧的下行中继域为下行发射状态，在超级帧的第二个单帧，即偶数单帧的上行中继域为上行接收状态；

偶数跳中继站在超级帧的第一个单帧，即奇数单帧的下行中继域为下行发射状态，在超级帧的第一个单帧，即奇数单帧的上行中继域为上行接收状态；在超级帧的第二个单帧，即偶数单帧的下行中继域为下行接收状态，在超级帧的第二个单帧，即偶数单帧的上行中继域为上行发射状态。

所述最后一跳中继站在超级帧的单帧中将上行中继域和下行中继域设为空闲状态。

步骤(1)中基站根据网络拓扑结构图获得最长传输路径中中继站的个数。

步骤(2)中：

基站使用DL-MAP消息，发送所述的当前帧的下行中继域的位置信息给中继站，其中，所述的位置信息是中继域的起始位置信息和/或大小。

基站使用R-DL-MAP消息发送所述的后续N+1个单帧的下行中继域的位置信息给中继站，其中所述的位置信息是中继域的起始位置信息和/或大小。

基站使用R-UL-MAP消息发送所述的当前帧的上行中继域的位置信息和所述的后续N+1个单帧的上行relay zone的位置信息给中继站，其中所述的位置信息是中继域的起始位置和/或大小。

步骤(4)中：

中继站使用DL-MAP消息发送所述的该下一个单帧的下行中继域的位置信息。

中继站使用R-DL-MAP消息发送所述的后面N个单帧的下行中继域的位置信息给下一跳中继站。

中继站使用R-UL-MAP消息发送所述的该下一个单帧的上行中继域的位置信息和所述的后面N个单帧的上行中继域的位置信息给下一跳中继站。

步骤(2)中：

基站可以在DL-MAP中加入一个IE格式的消息来指示所述的当前单帧中下行中继域的位置信息，其中该IE是专门用于中继站的。

基站可以在R-DL-MAP消息中加入一个IE格式的消息或者是在某个IE格式的消息中加入相关的参数，用来分别指示所述的后续单帧的下行中继域的位置信息。

基站可以在R-UL-MAP消息中加入相关参数，用来指示所述的当前帧的上行中继域的位置信息。

基站可以在R-UL-MAP消息中加入一个IE格式的消息或者是在某个IE格式的消息中加入相关的参数，用来指示所述的后续单帧的上行中继域的位置信息。

步骤(4)中：

中继站可以在DL-MAP消息中加入一个IE格式的消息，用来指示当前帧的下行中继域的位置信息。

中继站可以在R-DL-MAP消息中加入一个IE格式的消息或者是在某个IE格式的消息中加入相关的参数，用来分别指示后续单帧的下行中继域的位置信息。

中继站可以在R-UL-MAP消息中加入相关参数，用来指示所述的当前帧的上行中继域的位置信息。

中继站可以在R-UL-MAP消息中加入一个IE格式的消息或者是在某个IE格式的消息中加入相关的参数，用来指示所述的后续单帧的上行中继域的位置信息。

根据本发明的方法，基站和中继站通过控制消息可以动态改变单帧中Relay Zone的大小，支持变化的链路间传输负载，不仅避免了固定帧结构中空口资源的浪费，而且对于中继路径上最后一跳的中继站来说，能够把空口资源完全分配给Access Zone，进一步提高了资源利用率。

根据本发明的方法，基站和中继站通过提前发送Relay Zone的变化消息，可以使基站和所有的中继站在同一时刻进行Access Zone到Relay Zone的切换，避免中继站在Access Zone或Relay Zone同时发送和接收，避免因此而产生的干扰。

可用于解决在多跳中继网络中由于变化的接入链路和中继链路传输负载导致的资源浪费现象。

附图说明

图1是本发明的无线多跳中继网络示意图；

图2是普通超级帧结构示意图；

图3是本发明提出的优化超级帧结构示意图。