CN101384073B - 一种用户终端通过信道借用中继接入网络的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用户终端通过信道借用中继接入网络的方法，旨在解决处于热点状态的基站小区没有足够资源接纳新的呼叫接入的问题，其主要特征为：当用户终端所归属的源基站小区处于热点状态时，能够通过该源基站从相邻的基站中选择一个目标基站，并向相邻基站借用空闲信道，保证处在该源基站信号覆盖死区中的用户终端能够通过中继接入网络，享受网络提供的服务。本发明解决了处于热点状态的基站小区没有足够资源接纳新的呼叫接入的问题，还适用于小区切换特别是批量终端用户通过中继进行切换的场景。

Description

一种用户终端通过信道借用中继接入网络的方法

技术领域

本发明涉及蜂窝中继通信系统，尤其涉及一种用户终端通过信道借用中继接入网络的方法。

背景技术

随着移动网络规模的扩大，基站密度增加，城市环境已基本做到了无缝覆盖，话音质量也进一步得到改善和提高。但网络重叠覆盖也导致了越区覆盖现象，使得信号杂乱，从而影响通话质量，这样网络覆盖的重要性逐渐突出起来。因此，为了提高网络的覆盖质量，就要对当前的小区结构进行调整，优良的小区结构性能成为网络优化的一个重要内容。

随着3G系统的商用化开始，具有更高速率、更高频谱效率、更高覆盖和更强业务支撑能力的B3G/4G技术已经进入标准化阶段，国际电信联盟(ITU)已经就B3G频谱规划，主要标准的完成，以及商用试点和大规模商用给出了具体的时间表。B3G/4G要求传输速率能够达到1Gbps，需要的频谱至少是100MHz。对于这样的宽带的频谱需求，很难在现有的频段中找到，因此需要对B3G/4G分配更高的频段，比如5GHz或者6GHz等等。

提高工作频段虽然可以解决B3G/4G的频率分配问题，但是随之也会带来实现上的诸多问题。一方面，操作频段越高，电磁波的衰落越厉害，也就是说基站发射功率会存在较大衰减。基站发射功率的快速衰落会导致基站的覆盖范围变小，在基站覆盖范围不变的情况下，功率的快速衰落会导致小区边沿的功率控制不够理想。如果要保持基站的覆盖范围不变以及较好的功率控制，则需要进一步加大基站的发射功率，这样会增大电磁波的辐射，而出于健康等原因的考虑，人们希望电磁波对人体的辐射越小越好。另一方面，操作频段越高，电磁波的绕射能力越差，穿透能力也越弱，在这种情况下，电磁波越来越接近直线传播。如果存在建筑物遮挡，就会导致小区中存在很多电磁波无法到达的“阴影”地带。比如一个用户终端(UT)在一个建筑物后面，由于电磁波的绕射能力差，无法绕过建筑物到达该用户终端处，另外，由于电磁波的穿透能力弱，无法穿过建筑物到达该用户终端处，这将导致这个用户终端无法接收到来自基站的信号。

目前，采用多跳中继技术可以扩展小区的覆盖范围。在多跳中继系统中，端到端传输链路由接入链路(Access Link)和中继链路(Relay Link)构成，其中，接入链路为起始或结束于用户终端的通信链路，中继链路定义为基站和中继站之间或者两个中继站之间的通信链路。

在蜂窝网络系统中，如上所述的电磁波信号无法到达的区域被称作为“死区”。在这种死区中，用户终端可以通过采用无线中继站的中继功能接入网络，接收网络的服务。首先，用户终端发送带宽请求信号，中继站将用户终端的带宽请求信号转发给基站，如果基站中有足够资源能够支持该中继接入的话，基站就会给相应的链路分配无线信道资源，进而接纳该用户终端发起的中继接入。如果基站小区中没有足够的资源时，也就是说小区业务负载过重，小区处于热点状态的时候，基站就会阻塞此用户终端发起的中继接入呼叫，这样的话，此用户终端就无法享受网络提供的服务。

因此，处于热点状态的基站小区如何为新建呼叫的用户终端提供网络接入，是当前业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于需要提供一种用户终端位于所归属的处于热点状态的源基站的死区时，通过中继站以及与该源基站相邻的其他基站接入到网络中的方法，以解决处于热点状态的基站小区没有足够资源接纳新的呼叫接入的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用户终端通过信道借用中继接入网络的方法，所述用户终端位于源基站的死区，可通过所述源基站所覆盖的一中继站接入所述源基站，包括：

(1)所述中继站接收到所述用户终端发送的宽带请求信号后，得到其本身与所述用户终端之间接入链路的信道条件，并向所述源基站发送宽带请求信号，请求分配信道资源；

(2)所述源基站接收到所述中继站发送的宽带请求信号后，测量其本身与所述中继站关联的中继链路的信道条件，并从相邻基站中选择一个目标基站，向所述目标基站发送信道借用请求信号，请求借用信道资源；

(3)所述目标基站接收到所述信道借用请求信号后，向所述源基站借出信道资源，并将借出的信道资源信息通过信道借用信号通知给所述源基站；

(4)所述源基站收到所述信道借用信号之后，向所述中继站发送一个允许所述用户终端中继接入的接入确认信号；

(5)所述中继站将所述接入确认信号转发给所述用户终端，并根据所述用户终端发送的接入请求消息，以及所述源基站向所述目标基站借用的信道资源，将所述用户终端接入到网络中。

上述方法步骤(1)中，所述中继站向所述源基站发送的所述宽带请求信号，可以包括所述中继站与所述用户终端之间的所述接入链路的信道条件，以及所述用户终端发送的宽带请求信号中的信息。

上述方法步骤(2)中，所述源基站选择所述目标基站的过程，可以包括：

(21)所述源基站与相邻基站之间通过协商渠道交互各自的负载均衡信息；

(22)所述源基站根据各相邻基站的负载均衡信息，找到其中负载最轻的基站；

(23)所述源基站计算其与所述负载最轻的基站之间的负载差距，如果所述负载差距超过了一预设门限，则将所述负载最轻的基站选择为所述目标基站。

上述方法步骤(2)中，所述源基站向所述目标基站发送的所述信道借用请求信号中，可以包括所述源基站负载使用信息，所述中继站申请的宽带请求信号中的信息，以及与所述中继站关联的接入链路和中继链路的信道条件信息。

进一步地，步骤(3)中所述目标基站向所述源基站借出信道资源的过程，可以包括：

(31)所述目标基站根据所述源基站负载使用信息，计算其本身与所述源基站之间的负载差距；

(32)所述目标基站根据所述负载差距，以及与所述中继站关联的接入链路和中继链路的信道条件信息，向所述源基站借出所述信道资源。

进一步地，步骤(3)中所述信道资源可以包括所述目标基站为所述源基站中与所述中继站关联的接入链路和中继链路分配的信道资源。

进一步地，步骤(3)中所述信道借用信号，可以包括所述目标基站为所述源基站中与所述中继站关联的接入链路和中继链路的信道资源分配信息。

进一步地，步骤(4)中所述接入确认信号中可以包括所述接入链路和中继链路的信道资源分配信息。

进一步地，步骤(5)中所述接入确认信号可以包括所述接入链路的信道资源分配信息。

上述方法中，步骤(4)可以进一步包括，所述源基站收到所述信道借用信号之后，向所述目标基站反馈一个收到所述信道借用信号的确认信息。

上述方法中，所述步骤(5)可以包括：

(51)所述中继站将所述接入确认信号转发给所述用户终端；

(52)所述用户终端收到所述接入确认信号后，向所述中继站发送接入请求消息，请求接入网络；

(53)所述中继站收到所述接入请求消息后，根据所述源基站向所述目标基站借用的信道资源，将所述用户终端接入到网络中。

上述方法中，步骤(5)可以进一步包括，所述中继站将所述接入确认信号转发给所述用户终端后，向所述源基站发送一个中继确认信息，表示已将所述接入确认信号转发给了所述用户终端，同时本身也做好了中继准备。

本发明通过源基站覆盖范围内的中继站，利用从相邻基站借来的信道资源，将新的呼叫接入接纳到网络中，解决了处于热点状态的基站小区没有足够资源接纳新的呼叫接入的问题，在一定程度上实现了整个蜂窝系统中相邻小区之间的负载均衡；另外，本发明方法还适用于小区切换特别是批量终端用户通过中继进行切换的场景。

附图说明

图1是本发明的一个应用场景示意图。

图2是本发明方法实施例的流程示意图。

图3是本发明方法一个应用实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明的思路是，当用户终端所归属的基站小区，称之为源基站小区，处于热点状态时，能够通过源基站向相邻基站借用空闲信道的方式，保证处在源基站信号覆盖死区中的用户终端能够通过中继接入网络，享受网络提供的服务。

用户终端位于处于热点状态的源基站的信号所不能到达的死区，但位于该源基站所辖且源基站信号能够到达的中继站的覆盖范围之内，这样，用户终端通过该中继站向处于热点状态的该源基站发送带宽请求信号后，由源基站从相邻的基站中选择一个目标基站，通过借用该目标基站的信道资源，实现用户终端接入到网络中。

当然，如果处于死区的用户终端通过中继站要求接入该源基站，而该源基站此时并不处于热点状态，也即该源基站中有足够资源能够支持该中继接入，那么就不需要借用该源基站相邻基站的信道资源，而直接由该源基站接纳该用户终端发起的中继接入。

图1示出了本发明的一个应用场景，用户终端位于源基站的覆盖死区，但可以通过一中继站接入到其归属的基站中，享受网络的服务，也即该中继站位于源基站的覆盖范围之内，位于源基站覆盖死区的用户终端位于该中继站的覆盖范围之内。源基站除了包括图1示出的中继站和用户终端之外，还可以包括有其他的中继站，以及其他的用户终端(这些中继站和用户终端未在图中示出)。源基站相邻有其他基站，图1示出了借用信道资源的候选基站1，候选基站2，以及稍后将要被选作借用信道资源的目标基站等。在候选基站1，候选基站2以及目标基站中，也可包括有中继站和用户终端(这些中继站和用户终端也未在图中示出)。

图2示出了本发明方法的一个实施例流程，本发明方法包括：

步骤201，中继站接收到用户终端发送的宽带请求信号后，测量得到其与该用户终端之间接入链路的信道条件，并向处于热点状态的源基站发送宽带请求信号，请求分配信道资源；

步骤202，源基站接收到中继站发送的宽带请求信号后，测量其与此中继站关联的中继链路的信道条件并存储；

步骤203，由于源基站处于热点状态，无法提供足够资源接纳新的呼叫接入，所以从相邻基站中选择一个目标基站，并向该目标基站发送信道借用请求信号，请求借用信道资源；

步骤204，目标基站接收到源基站发送的信道借用请求信号后，向源基站借出信道资源，并将借出的信道资源信息通过信道借用信号通知给源基站；

步骤205，源基站接收到信道借用信号之后，向目标基站反馈一个收到该信道借用信号的确认信息，并向中继站发送一个允许用户终端中继接入的接入确认(ACK)信号；

步骤206，中继站将该允许用户终端接入的接入确认信号转发给用户终端，并且向源基站发送一个中继确认信息，表示已经将上述允许用户终端接入的信息转发给了用户终端，同时本身也已经做好了中继准备；

步骤207，接收到中继站转发的接入ACK信号以后，用户终端向中继站发送接入请求消息，请求接入网络；

步骤208，中继站收到用户终端的接入请求消息后，根据源基站向目标基站借用的信道资源，将用户终端接入到网络中。

上述步骤201中，中继站向处于热点状态的源基站发送宽带请求信号中，包括测量得到的接入链路的信道条件，以及用户终端发送的宽带请求信号中的信息。

上述步骤203中，源基站从相邻基站中确定一个目标基站的过程，包括如下步骤：

步骤2031，源基站与相邻基站之间通过协商渠道交互各自的负载均衡信息；

步骤2032，源基站根据各相邻基站的负载均衡信息，找到其中负载最轻的基站；

步骤2033，源基站计算其与该负载最轻的基站之间的负载差距，如果负载差距超过了预先设置的一个门限，则认为可以向负载最轻的基站申请借用信道，并将该负载最轻的基站确定为目标基站。

上述步骤203中，源基站向目标基站发送信道借用请求信号中，包括源基站负载使用信息，上述中继站申请的宽带请求信号中的信息，以及与该中继站关联的接入链路和中继链路的信道条件信息。

上述步骤204中，目标基站向源基站借出信道资源，包括以下步骤：

步骤2041，目标基站根据源基站发送的信道借用请求信号中携带的上述源基站负载使用信息，计算其本身与源基站之间的负载差距；

步骤2042，目标基站根据计算得到的负载差距，以及与上述中继站关联的接入链路和中继链路的信道条件，向源基站借出信道资源。

上述步骤204中，目标基站向源基站借出的信道资源包括目标基站为源基站中与上述中继站关联的中继链路和接入链路分配的信道资源。

上述步骤204中，目标基站向源基站通知的信道借用信号，包括目标基站为源基站中与该中继站关联的接入链路和中继链路的信道资源分配信息。

上述步骤205中，源基站向中继站发送的接入确认信号，包括上述的中继链路和接入链路的信道资源分配信息。

上述步骤206中，中继站转发的允许用户终端接入的信息，包括上述接入链路的信道资源分配信息。

下面结合本发明方法的一个实际应用实例，来更具体地说明本发明。为了让本发明方法的应用更接近现实实际，源基站并不一定处于热点状态，也即如下应用实例中，可根据源基站当前是否处于热点状态来选择是否需要借用信道资源。图3示出了此应用实例的步骤流程，包括：

步骤301，用户终端向中继站发送了一个带宽请求信号，由于此用户终端位于源基站覆盖范围内的一个死区中，因此，该带宽请求信号无法到达该用户所归属的源基站，只能被位于该源基站且覆盖该用户终端的一个继站接收到。

步骤302，中继站接收到用户终端的带宽请求信号以后，测量并得到其与该用户终端之间的接入链路的信道条件，然后，也向源基站发送一个带宽请求信号，该中继站向源基站发送的带宽请求信号中包括了上述得到的接入链路的信道条件，以及该用户终端发送的带宽请求信号中的信息。

步骤303，源基站接收到中继站发送的带宽请求信号以后，测量其与此中继站关联的中继链路的信道条件并存储。

步骤304，源基站依据本小区当前负载状况判决是否需要向相邻基站借用信道。如果源基站小区处于热点状态，表示源基站小区已经没有足够资源接纳新的呼叫接入，则转到步骤305，否则转到步骤308。

步骤305，源基站确定可以向其借用信道的目标基站后，发送一个信道借用请求信号给该目标基站，这个过程需要经过两个阶段，在第一阶段，源基站从相邻基站中确定目标基站；在第二阶段，源基站向确定的目标基站发送信道借用请求信号。

在第一阶段，源基站与相邻基站之间通过协商渠道交互各自的负载均衡信息，找到其中负载最轻的基站。源基站计算其与负载最轻的基站之间的负载差距，如果负载差距超过了预先设置的一个门限，则认为可以向负载最轻的基站申请借用信道，并将所述负载最轻的基站确定为目标基站。

在第二阶段，源基站向该目标基站发送信道借用请求信号，该信道借用请求信号中携带有源基站负载使用信息、中继站发送的带宽请求信号中的信息、以及与中继站关联的接入链路和中继链路的信道条件。

步骤306，目标基站收到源基站发送的信道借用请求信号以后，根据其中的源基站负载使用信息，计算其本身与源基站之间的负载差距，并且根据负载差距以及与中继站关联的接入链路和中继链路的信道条件，向源基站借出信道资源，包括目标基站为源基站中与上述中继站关联的中继链路和接入链路分配的信道资源。并且，目标基站还向源基站发送一个信道借用信号，以通知源基站已向其借出了信道资源。该信道借用信号中包括目标基站为源基站中与所述中继站关联的接入链路和中继链路的信道资源分配信息。

步骤307，源基站接收到目标基站发送的信道借用信号以后，向目标基站反馈收到信道借用信号后的确认信息，并向中继站发送一个允许用户终端中继接入的接入ACK信号，然后转到步骤310，该接入ACK信号包括接入链路和中继链路的信道资源分配信息，这里所述的接入链路和中继链路的信道资源分配信息中，包括了目标基站向源基站接触的信道。之后，转到步骤310。

步骤308，源基站依据测量的中继链路信道条件以及中继站转发的带宽请求信号，为中继链路和接入链路分配信道资源。

步骤309，源基站向中继站发送一个允许用户终端中继接入的接入ACK信号，包括上述的中继链路和接入链路的信道资源分配信息。然后转到步骤310。该接入ACK信号包含源基站为接入链路和中继链路分配的信道资源信息。

步骤310，接收到源基站允许用户终端中继接入的接入ACK信号以后，中继站将该允许用户终端接入的接入ACK信号转发给用户终端，并且向源基站发送一个中继确认信息。在向用户终端转发的允许其接入的信息中包括接入链路信道资源分配信息，中继站向源基站反馈的中继确认信息表示该中继站已经将上述信息转发给了用户终端，同时自己已经做好了中继准备。

步骤311，接收到中继站转发的接入ACK信号以后，用户终端向中继站发送接入请求消息，请求接入网络。

步骤312，中继站收到用户终端的接入请求消息后，根据源基站向目标基站借用的信道资源，将用户终端接入到网络中。

本发明通过借用信道，使得位于基站覆盖死区中的用户终端的新建呼叫不会被处于热点状态的基站所阻塞，在一定程度上实现了整个蜂窝系统中相邻小区之间的负载均衡，解决了热点小区呼叫阻塞概率较大的问题。通过简单修改，本发明所述方法也可以适用于在小区切换场合，特别适用于批量用户终端通过中继切换到相邻小区的场景，也就是通过中继的方式将热点小区的负载转移到相邻非热点小区。

当然，本发明提供的实施例只是为了详尽地说明本发明的思想及宗旨，并不能将其看作是对于本发明的限制，而且，凡是在本发明宗旨之内的显而易见的修改亦应归于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用户终端通过信道借用中继接入网络的方法，所述用户终端位于源基站的死区，通过所述源基站所覆盖的一中继站接入所述源基站，其特征在于，包括：

(1)所述中继站接收到所述用户终端发送的宽带请求信号后，得到其本身与所述用户终端之间接入链路的信道条件，并向所述源基站发送宽带请求信号，请求分配信道资源；

(2)所述源基站接收到所述中继站发送的宽带请求信号后，测量其本身与所述中继站关联的中继链路的信道条件，并从相邻基站中选择一个目标基站，向所述目标基站发送信道借用请求信号，请求借用信道资源；

(3)所述目标基站接收到所述信道借用请求信号后，向所述源基站借出信道资源，并将借出的信道资源信息通过信道借用信号通知给所述源基站；

(4)所述源基站收到所述信道借用信号之后，向所述中继站发送一个允许所述用户终端中继接入的接入确认信号；

(5)所述中继站将所述接入确认信号转发给所述用户终端，并根据所述用户终端发送的接入请求消息，以及所述源基站向所述目标基站借用的信道资源，将所述用户终端接入到网络中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述中继站向所述源基站发送的所述宽带请求信号，包括所述中继站与所述用户终端之间的所述接入链路的信道条件，以及所述用户终端发送的宽带请求信号中的信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述源基站选择所述目标基站的过程，包括：

(21)所述源基站与相邻基站之间通过协商渠道交互各自的负载均衡信息；

(22)所述源基站根据各相邻基站的负载均衡信息，找到其中负载最轻的基站；

(23)所述源基站计算其与所述负载最轻的基站之间的负载差距，如果所述负载差距超过了一预设门限，则将所述负载最轻的基站选择为所述目标基站。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述源基站向所述目标基站发送的所述信道借用请求信号中，包括所述源基站负载使用信息，所述中继站申请的宽带请求信号中的信息，以及与所述中继站关联的接入链路和中继链路的信道条件信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述目标基站向所述源基站借出信道资源的过程，包括：

(31)所述目标基站根据所述源基站负载使用信息，计算其本身与所述源基站之间的负载差距；

(32)所述目标基站根据所述负载差距，以及与所述中继站关联的接入链路和中继链路的信道条件信息，向所述源基站借出所述信道资源。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述信道资源包括所述目标基站为所述源基站中与所述中继站关联的接入链路和中继链路分配的信道资源。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述信道借用信号，包括所述目标基站向所述源基站借出的信道资源的分配信息，所述目标基站向所述源基站借出的信道资源包括目标基站为所述源基站中与所述中继站关联的接入链路和中继链路分配的信道资源。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述接入确认信号中包括所述接入链路和中继链路的信道资源分配信息。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述接入确认信号包括所述接入链路的信道资源分配信息。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)进一步包括， 所述源基站收到所述信道借用信号之后，向所述目标基站反馈一个收到所述信道借用信号的确认信息。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)包括：

(51)所述中继站将所述接入确认信号转发给所述用户终端；

(52)所述用户终端收到所述接入确认信号后，向所述中继站发送接入请求消息，请求接入网络；

(53)所述中继站收到所述接入请求消息后，根据所述源基站向所述目标基站借用的信道资源，将所述用户终端接入到网络中。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)进一步包括，所述中继站将所述接入确认信号转发给所述用户终端后，向所述源基站发送一个中继确认信息，表示已将所述接入确认信号转发给了所述用户终端，同时本身也做好了中继准备。 

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