CN110839270B - 一种中继节点选择方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种中继节点选择方法，包括：a、将根节点作为当前参考节点；设置中继级数i的初始值为1；b、确定当前参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点的中继选择相关参数；所述中继选择相关参数包括节点的位置、与参考节点之间的距离、相对移动速度以及接收当前参考节点的信号强度；c、根据所述中继选择相关参数，确定第i级中继的备选中继节点集合；d、如果所述备选中继节点集合不为空，则从所述备选中继节点集合中选择出第i级中继节点；为所述第i级中继节点配置中继空口资源；将第i级中继节点作为当前参考节点，i＝i+1，返回步骤b。本发明适用于多跳中继组网。

Description

一种中继节点选择方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别是涉及一种应用于多跳中继组网的中继节点选择方法。

背景技术

为改善覆盖、提高小区边缘吞吐量以及进行临时布网，3GPP定义了单跳中继技术。如图1所示，中继节点RN(Relay Node)通过Un接口接入施主ENB(Donor eNB)控制下的施主小区(Donor Cell)，UE通过Uu接口接入RN。

3GPP单跳Relay，RN节点功能包含基站和Relay UE的功能模块。

RN节点承担Uu口、Un口客户端角色，需要协调Un和Uu口的两种类型终端空口资源的分配。RN节点的空口功能描述如下：

RN节点：Uu口与Un口资源时分复用。

Uu：通过Uu口接入UE；

Un：RN使用Un回传子帧，将数据回传DeNB。

现有的解决方案在3GPP仅支持1跳带内中继的基础上，扩展支持多跳带内中继。多跳中继的组网示意图2。

目前提出了一种一体化多跳中继设备，该设备包含集成核心网功能模块(eCN的非接入层设备功能，如MME、S-GW、P-GW、HSS、PTT、PCRF等设备)、接入网(eNodeB)功能模块和终端(UE)功能模块、管理和配置维护、同步模块(GPS、北斗)功能。多跳中继组网场景下，一体化多跳中继设备，可以根据该设备在网络中的位置不同，逻辑功能会有不同。如根节点激活eNB功能和去激活RUE功能，eNB可以连接外置EPC功能或激活内置的EPC功能；中继节点承担本级的中继功能使能eNodeB和RUE功能，并承担Uu口、第N跳Un口、第N-1跳Un口的资源配置协调和调度功能。需要协调以上三份资源的时分复用。多跳RN功能如下：

Uu：通过Uu口接入UE；

Un(N)：接收前一跳Un口的数据；

Un(N-1)：将Uu口\前一跳Un口数据通过Un传给下一跳DeNB。

在多节点的LTE多跳中继应用场景，如图3所示，LTE多个节点分布位置不同，节点之间的信道情况可能不同，节点移动的速度也可能不同，节点的设备类型可能不同，如有些节点在边缘和信道不是很好的位置，可以作为终端节点，有些节点需要作为中继节点，需要快速在多节点多跳的LTE设备组网中确定网络的中继节点和中继跳数，完成LTE多跳中继组网。

目前针对上述多跳中继应用场景，目前尚未提出一种适用于该场景的中继选择方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种中继节点选择方法，适用于多跳中继组网。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种中继节点选择方法，包括：

a、将根节点作为当前参考节点；设置中继级数i的初始值为1；

b、确定当前参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点的中继选择相关参数；所述中继选择相关参数包括节点的位置、与参考节点之间的距离、相对移动速度以及接收当前参考节点的信号强度；

c、根据所述中继选择相关参数，确定第i级中继的备选中继节点集合；

d、如果所述备选中继节点集合不为空，则从所述备选中继节点集合中选择出第i级中继节点；为所述第i级中继节点配置中继空口资源；将第i级中继节点作为当前参考节点，i＝i+1，返回步骤b。

较佳地，所述确定当前参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点的中继选择相关参数包括：

每个参考节点在系统消息中广播自身的位置信息；

每个参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点，根据接收到的参考节点的位置信息，计算自身节点和相应参考节点之间的距离和相对移动速度，并根据对相应参考节点的信标信号的接收，测量相应参考节点到自身节点的接收信号强度，将自身节点的位置信息、计算得到的所述距离和相对移动速度以及测量到的所述接收信号强度上报给相应的参考节点和所述根节点；

所述参考节点根据接收到的所述节点上报的信息，得到相应节点接收本参考节点的信号强度和相应节点的位置信息；根据相应节点的位置信息和本参考节点的位置信息，计算与相应节点之间的距离和相对移动速度，并按照预设的评估方式，根据本参考节点的计算结果和相应节点上报的所述距离和相对移动速度，确定本参考节点与相应节点之间的距离、相对移动速度。

较佳地，所述评估方式为计算平均值的方式或者为采用预设的加权系数进行计算的方式。

较佳地，所述确定第i级中继的备选中继节点集合包括：

当前的每个参考节点n根据其覆盖范围内每个节点的所述中继选择相关参数，选择出满足预设的备选中继条件的节点，加入至第i级中继的备选中继节点集合中。

较佳地，所述备选中继条件包括：

与所述参考节点n之间的距离大于预设的最小距离阈值且小于预设的最大距离阈值；

与所述参考节点n之间的相对移动速度小于预设的移动速度阈值；

以及，

接收所述参考节点n的信号强度大于预设的最小信号强度阈值且小于预设的最大信号强度阈值。

较佳地，所述从所述备选中继节点集合中选择出第i级中继节点包括：

从所述备选中继节点集合中选择出接收相应参考节点的信号强度最大的节点作为第i级中继节点。

较佳地，所述从所述备选中继节点集合中选择出第i级中继节点包括：

对于所述备选中继节点集合中的每个节点，计算相应参考节点覆盖范围内的其他每个节点到该节点的距离之和；

将小于预设的距离和阈值的所述距离之和对应的节点，确定为第i级中继节点；或者，将最小的所述距离之和对应的节点，确定为第i级中继节点。

较佳地，所述方法的触发方式包括周期触发和/或事件触发。

综上所述，本发明提出的中继节点选择方法，在每个中继设置周期，从根节点开始根据根节点/中继节点与自身覆盖范围内各节点之间的距离、相对移动速度以及各节点接收根节点/上一级中继节点的信号强度，选择出每级中继节点，如此，周期性地根据多跳中继组网中各节点的实时分布情况，动态地刷新和优化网络中的中继节点，可以确保多跳中继组网内中继节点配置的合理性，进而有利于确保多跳中继组网的性能。因此，本发明适用于多跳中继组网。

附图说明

图1为单跳中继的组网示意图；

图2为多跳中继的组网示意图；

图3为多节点的LTE多跳中继应用场景中节点分布示意图；

图4为本发明实施例的方法流程示意图；

图5为本发明实施例中的备选中继节点集合示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明的核心思想是：考虑到在LTE多节点多跳中继组网场景下，由于节点分布位置不同，节点可能是移动的，节点之间的信道会不断发生变化，本发明将根据各节点的位置、移动情况以及节点之间的信道情况，确定多跳多节点中继组网的中继节点。

图4为本发明实施例的方法流程示意图，如图4所示，该方法主要包括：

步骤401、将根节点作为当前参考节点；设置中继级数i的初始值为1。

本步骤用于在每个中继设置周期到达时，实现中继节点选择的初始化，以实现周期性地从根节点开始启动中继节点的选择过程。

这里的参考节点为一中间参数，用于记录当前已确定出的最新一级中继节点，以便基于其进一步确定下一级中继节点，由于是从根节点开始启动第一级中继节点的选择，因此，这里需要将参考节点初始化为根节点。

步骤402、确定当前参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点的中继选择相关参数。

所述中继选择相关参数包括节点的位置、与参考节点之间的距离、相对移动速度以及接收当前参考节点的信号强度。

本步骤用于确定当前参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点的中继选择相关参数，以便在后续步骤中，基于这些节点的中继选择相关参数，筛选出适合作为中继节点的节点。

较佳地，为了提高最终确定的各节点的中继选择相关参数的准确性。本步骤可以采用先由各节点确定各自的中继选择相关参数并上报给参考节点，再由参考节点对各节点上报的参数值与自身计算的相应值进行综合评估，得到各节点的中继选择相关参数，具体地，可以采用下述方法确定当前参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点的中继选择相关参数：

步骤x1、每个参考节点在系统消息中广播自身的位置信息。

这里，为了使得各节点能够计算得到自身的中继选择相关参数，参考节点需要先将其自身的位置信息通知给覆盖范围内的各节点。

在实际应用中，参考节点可以在系统消息中广播自身的位置信息。例如，参考节点为根节点时，根节点可以周期性地读取自己的位置信息并在系统消息中广播。参考节点也可以采用点对点的方式给覆盖范围内的各节点发送自身的位置信息。

步骤x2、每个参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点，根据接收到的参考节点的位置信息，计算自身节点和相应参考节点之间的距离和相对移动速度，并根据对相应参考节点的信标信号的接收，测量相应参考节点到自身节点的接收信号强度，将自身节点的位置信息、计算得到的所述距离和相对移动速度以及测量到的所述接收信号强度上报给相应的参考节点和所述根节点。

这里需要说明的是，多跳中继组网中除根节点之外的其它节点开始启动时，都是以UE模式接入的。这样，参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点，可以根据接收到参考节点广播的位置信息，进而可以根据自己本地配置的同步模块读取自己的位置信息，计算本节点和参考节点之间的距离、本节点和参考节点之间的相对移动速度；同时，根据接收的参考节点的信标信号，测量参考节点到本节点的接收信号强度(RSCP)，之后再将上述计算和测量到的信息上报给参考节点。

步骤x3、所述参考节点根据接收到的所述节点上报的信息，得到相应节点接收本参考节点的信号强度和相应节点的位置信息；根据相应节点的位置信息和本参考节点的位置信息，计算与相应节点之间的距离和相对移动速度，并按照预设的评估方式，根据本参考节点的计算结果和相应节点上报的所述距离和相对移动速度，确定本参考节点与相应节点之间的距离、相对移动速度。

本步骤中，参考节点将结合覆盖范围内各节点上报的中继选择相关参数和自身计算相应参数，采用预设的评估方式，最终确定出用于选择出第i级中继节点的各节点的中继选择相关参数。

在实际应用中，本领域技术人员可根据实际需要设置所述评估方式。例如，较佳地，所述评估方式可以为计算平均值的方式或者为采用预设的加权系数进行计算的方式。

步骤403、根据所述中继选择相关参数，确定第i级中继的备选中继节点集合。

较佳地，本步骤可以采用下述方法确定第i级中继的备选中继节点集合：

当前的每个参考节点n根据其覆盖范围内每个节点的所述中继选择相关参数，选择出满足预设的备选中继条件的节点，加入至第i级中继的备选中继节点集合中。

较佳地，为了确保中继节点选择的合理性，上述备选中继条件具体可以包括下述三个条件。

条件一、与所述参考节点n之间的距离大于预设的最小距离阈值且小于预设的最大距离阈值。

上述最小距离阈值用于确保备选中继节点距离相应参考节点(即上一级中继节点/根节点)不是特别近，以避免最终确定的中继节点级数过多；而最大距离阈值，则是用于确保备选中继节点距离相应参考节点不是特别远，以使得最终从备选中继节点集合中选择出的第i级中继节点能够正常行使中继功能。在实际应用中，本领域技术人员可根据网络的实际状况设置最小距离阈值和最大距离阈值。

条件二、与所述参考节点n之间的相对移动速度小于预设的移动速度阈值。

条件二，用于从节点相对上一级中继节点的移动速度方面，确保最终从备选中继节点集合中选择出的第i级中继节点能够较为稳定地行使中继功能。

条件三、接收所述参考节点n的信号强度大于预设的最小信号强度阈值且小于预设的最大信号强度阈值。

上述最小信号强度阈值用于确保第i级中继节点与上一级中继节点之间通信的可靠性，最大信号强度阈值用于控制第i级中继节点与上一级中继节点/根节点之间的距离，避免该距离太近，进而避免最终确定的中继节点级数过多。在实际应用中，本领域技术人员可根据网络的实际状况设置最小信号强度阈值和最大信号强度阈值。

只有在上述三个条件都满足时，才能将相应的节点设置为第i级中继的备选中继节点，以使得基于备选中继节点集合可以筛选出更适合做中继的节点。

如图5所示，采用上述方法，当参考节点为根节点时，可以获取到图中虚线标识的扇环区域内的节点作为第一级中继节点的备选中继节点集合。

在实际应用中，还可以利用参考节点的天线方向角，来限定用于选择备选中继节点的覆盖区域，例如，可以在60゜角度范围内选择备选中继节点。

步骤404、如果所述备选中继节点集合不为空，则从所述备选中继节点集合中选择出第i级中继节点；为所述第i级中继节点配置中继空口资源；将第i级中继节点作为当前参考节点，i＝i+1，返回步骤402。

本步骤中，当步骤403中所得到的备选中继节点集合为空集时，说明不需要再设置下一级中继节点了，此时可以直接结束中继节点的选择过程，而当备选中继节点集合不为空集时，则需要再返回步骤102进行下一级(即第i+1级)中继节点的选择。

在实际应用中，第i级中继节点可由当前的参考节点选择出并上报给根节点，再由根节点为第i级中继节点配置中继空口资源，这样，根节点处将掌握已选择出的各级中继节点的信息，从而可以生成相应的中继树。当网络内的各级中继节点选择完毕后，根节点处可以得到完整的中继树。由于在形成中继树的过程中，各中继节点都会上报位置，信号测量强度，相对速率等信息，从而在根节点可以获取多跳多中继的组网拓扑图和位置拓扑图。

具体的，中继空口资源配置方法可采用现有方案实现，在此不再赘述。

在实际应用中，可以根据接收相应参考节点的信号强度选择第i级中继节点，也可以根据与参考节点覆盖范围内其他节点之间的距离选择第i级中继节点。例如可以采用下述两种方法实选择第i级中继节点，但不限于此。

方法一：从所述备选中继节点集合中选择出接收相应参考节点的信号强度最大的节点作为第i级中继节点。

在实际应用中，也可以选择所述信号强度大于一定阈值的节点作为第i级中继节点。

方法二：对于所述备选中继节点集合中的每个节点，计算相应参考节点覆盖范围内的其他每个节点到该节点的距离之和；将小于预设的距离和阈值的所述距离之和对应的节点，确定为第i级中继节点；或者，将最小的所述距离之和对应的节点，确定为第i级中继节点。

上述方法中，与备选中继节点相应的参考节点是指备选中继节点在所对应的参考节点的覆盖范围内。

较佳地，为了进一步确保多跳多中继网络中的中继节点与实际网络状况相匹配，使得网络中的中继节点适合作中继。上述中继节点的选择方法可以采用周期触发的方式执行，即预设的触发周期到达时即启动上述中继节点的选择过程，也可以采用事件触发的方式执行，即当预设的事件发生时，则启动上述中继节点的选择过程。还可以同时采用上述触发方式。具体地可由本领域技术人员根据实际需要进行选择合适的触发方式。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中继节点选择方法，其特征在于，包括：

a、将根节点作为当前参考节点；设置中继级数i的初始值为1；

b、确定当前参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点的中继选择相关参数；所述中继选择相关参数包括节点的位置、与参考节点之间的距离、相对移动速度以及接收当前参考节点的信号强度；

c、根据所述中继选择相关参数，确定第i级中继的备选中继节点集合；

d、如果所述备选中继节点集合不为空，则从所述备选中继节点集合中选择出第i级中继节点；为所述第i级中继节点配置中继空口资源；将第i级中继节点作为当前参考节点，i＝i+1，返回步骤b；

其中，所述确定当前参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点的中继选择相关参数包括：

每个参考节点在系统消息中广播自身的位置信息；

每个参考节点覆盖范围内具有中继能力的每个节点，根据接收到的参考节点的位置信息，计算自身节点和相应参考节点之间的距离和相对移动速度，并根据对相应参考节点的信标信号的接收，测量相应参考节点到自身节点的接收信号强度，将自身节点的位置信息、计算得到的所述距离和相对移动速度以及测量到的所述接收信号强度上报给相应的参考节点和所述根节点；

所述参考节点根据接收到的所述节点上报的信息，得到相应节点接收本参考节点的信号强度和相应节点的位置信息；根据相应节点的位置信息和本参考节点的位置信息，计算与相应节点之间的距离和相对移动速度，并按照预设的评估方式，根据本参考节点的计算结果和相应节点上报的所述距离和相对移动速度，确定本参考节点与相应节点之间的距离、相对移动速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评估方式为计算平均值的方式或者为采用预设的加权系数进行计算的方式。

3.根据权利要求1所述的中继节点选择方法，其特征在于，所述确定第i级中继的备选中继节点集合包括：

当前的每个参考节点n根据其覆盖范围内每个节点的所述中继选择相关参数，选择出满足预设的备选中继条件的节点，加入至第i级中继的备选中继节点集合中。

4.根据权利要求3所述的中继节点选择方法，其特征在于，所述备选中继条件包括：

与所述参考节点n之间的距离大于预设的最小距离阈值且小于预设的最大距离阈值；

与所述参考节点n之间的相对移动速度小于预设的移动速度阈值；

以及，

接收所述参考节点n的信号强度大于预设的最小信号强度阈值且小于预设的最大信号强度阈值。

5.根据权利要求1所述的中继节点选择方法，其特征在于，所述从所述备选中继节点集合中选择出第i级中继节点包括：

从所述备选中继节点集合中选择出接收相应参考节点的信号强度最大的节点作为第i级中继节点。

6.根据权利要求1所述的中继节点选择方法，其特征在于，所述从所述备选中继节点集合中选择出第i级中继节点包括：

对于所述备选中继节点集合中的每个节点，计算相应参考节点覆盖范围内的其他每个节点到该节点的距离之和；

将小于预设的距离和阈值的所述距离之和对应的节点，确定为第i级中继节点；或者，将最小的所述距离之和对应的节点，确定为第i级中继节点。

7.根据权利要求1所述的中继节点选择方法，其特征在于，所述方法的触发方式包括周期触发和/或事件触发。

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