CN1905728A - 一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法 - Google Patents

一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法，所述网络中的一个移动台M通过至少一个中继节点N的中继与一个基站A进行通信，进而接入所述网络；所述基站A与一个基站B相邻；当所述网络需要进行重配置时，所述基站A发出重配置请求并获得所述基站B的重配置许可后，向所述中继节点N及所述基站B发出重配置开始指示；收到所述重配置开始指示，所述基站B对其所覆盖的区域进行调整，同时所述中继节点N启动相关的测量过程以建立与所述基站B的通信；所述基站B与所述中继节点N的通信建立，所述基站B向所述基站A及所述中继节点N发出重配置完成指示；所述基站A收到所述重配置完成指示，对其所覆盖的区域进行调整，所述中继节点N与所述基站A的通信终止，网络重配置结束。

Description

一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法
(一)技术领域
本发明涉及一种网络技术，更具体的说涉及一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法。
(二)背景技术
随着无线移动通信技术在个人无线通信领域中的应用，无线移动通信技术经历了从模拟制式到数字制式，从语音通信到数据通信的飞速发展，同时也在不断面临着更高移动速度、更高通信速率、更高无线资源利用率的挑战。在无线移动通信技术的发展过程中，蜂窝式小区(Cell)概念的出现为无线移动通信网络的发展揭开了全新的一页。在这种概念下，无线移动通信网络的覆盖区域被划分为许多个蜂窝式的小区，每个小区中架设一个基站(BS：BaseStation)，小区的覆盖区域由小区基站的发射信号所能够覆盖的范围决定，如小区基站最大信号发射功率或小区基站发射信号的波束方向所决定的覆盖范围；终端用户或称为移动台(MS：Mobile Station)将根据其所处地理位置选择驻留小区(Camped Cell)，并通过与所述小区基站的通信接入无线移动通信网络；在移动台的移动过程中，随着其所处地理位置的变化，移动台将进行小区重选(Cell Reselection)或小区切换(Cell Handover)以选择新的小区为其提供无线接入服务。由于小区概念中这种空间上的分隔，若另一个小区基站的发射信号相比于本小区基站的发射信号在到达移动台时可以忽略不计，则认为这两个小区间的互于扰(Inter-cell Interference)可以忽略不计，无线资源将可以在这两个小区中复用(Reuse)，从而使无线资源的利用率得以显著提高。
当无线移动通信技术发展到今天，无线移动通信网络已经进入第三代无线移动通信网络时期，并正在向第四代甚至未来无线移动通信网络时期迈进。无线移动通信网络终端用户的数量进一步大大增长，终端用户对于通信速率的需求越来越高，数据通信业务正在兴起，这些都对非常有限的无线资源的有效利用提出了更高的要求。为了适应这种要求，无线移动通信网络中的小区覆盖区域不断裂变缩小(Cell Splitting)，小区的数量不断增加，以满足终端用户日益增长的无线接入服务请求。此外，在无线移动通信网络演进的过程中，载波频段也在不断提高，如由第二代GSM(Global System of Mobile Communications)无线移动通信网络中的900M载波频段演进到第三代UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)无线移动通信网络中的2G载波频段；载波频段的提高使得无线电波在传播过程中的穿透能力减弱，在同样的小区基站最大信号发射功率下小区的覆盖区域将会变小，因而为了提供同样的覆盖区域，无线移动通信网络中的小区数量也将增加。小区数量的不断增加一方面意味着小区基站数量的相应增加，从而使得建设无线移动通信网络的成本大为提高，维护无线移动通信网络的难度变大；另一方面意味着移动台在移动的过程中，将要经历频繁的小区重选或小区切换过程，这势必会降低无线接入服务的性能，影响无线通信的有效进行。
由此看出，这种一度为无线移动通信网络带来突破性进展的传统小区概念已不能很好的满足当今无线移动通信网络发展的要求。为了应对这样的新问题，一种多跳无线移动通信网络逐渐获得了人们越来越多的关注。相比于传统小区概念下，每一个小区的覆盖区域由小区基站发射信号的覆盖范围所决定，小区内的终端用户通过直接与小区基站进行通信的“单跳”(Single Hop)链路获得无线接入服务；在多跳无线移动通信网络中的每个小区内，除了小区基站之外，一般还将存在至少一个中继节点(RN：Relay Node)，中继节点为小区内的终端用户与小区基站之间的通信提供中继；即终端用户将不再直接与基站进行通信，而是转而与中继节点直接通信，由中继节点进而与小区基站建立通信，实现终端用户与小区基站间的通信。不难看出，在这样的小区结构下，由于小区内的终端用户在与小区基站建立通信的过程中，一般存在至少一次经由中继节点的“跳转”，因而使终端用户与小区基站之间可通信的距离增长，使小区的覆盖区域在小区基站发射信号功率不变的情况下得以加大，从而可以减少多跳无线移动通信网络中的小区数量。
但是，在目前提出的多跳无线移动通信网络架构下，一个小区中的中继节点固定归属于此小区，固定的与其小区基站通信为其小区内的终端用户提供中继；当网络中终端用户的数量增长以至于一个小区中的终端用户呼叫将被阻塞时，小区的覆盖区域将重新面临裂变的问题。因此，一种进一步通过小区中的中继节点进行路由(Routing)的方案被提出来，在这种方案中，一个小区中的中继节点将不仅能与其小区基站进行通信，还可以与其相邻小区内的中继节点建立通信，从而在小区中终端用户的呼叫将被阻塞时，为所述的呼叫提供一条路径，将其路由至另一个非忙小区以获得无线接入服务。尽管所述的方案可以解决所述的呼叫阻塞问题，但是小区中中继节点的归属仍旧固定，所述的方案不得不采用路由的方法为所述呼叫寻找新的非忙小区，其不仅受限于所述非忙小区中中继节点的设置与中继能力，还将在寻找路由路径上遇到新的问题，因此并不能令人满意。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法。使用本发明的方法，所述的中继节点将不再固定归属于一个小区，而是可以根据需要在相邻的小区中灵活调配。通过这样的网络重配置，使网络终端用户负载量在各小区中合理分布，从而提高无线移动通信网络的无线接入服务能力与效率。
上述的发明目的是通过以下的技术方案实现的：一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法，所述网络中的一个移动台M通过至少一个中继节点N的中继与一个基站A进行通信，进而接入所述网络；所述基站A与一个基站B相邻；其特征在于：当所述网络需要进行重配置时，包括步骤如下：
a.所述基站A发出重配置请求，所述重配置请求中包括所述中继节点N的信息；
b.所述基站B收到所述重配置请求，向所述基站A发出重配置许可；
c.所述基站A收到所述重配置许可，向所述中继节点N及所述基站B发出重配置开始指示；
d.所述基站B收到所述重配置开始指示，对其所覆盖的区域进行调整；所述中继节点N收到重配置开始指示，启动相关的测量过程以建立与所述基站B的通信；
e.所述基站B与所述中继节点N的通信建立，所述基站B向所述基站A及所述中继节点N发出重配置完成指示；
f.所述基站A收到所述重配置完成指示，对其所覆盖的区域进行调整，所述中继节点N与所述基站A的通信终止，网络重配置过程结束。
根据本发明的一个方面，当在所述移动台M与所述基站A进行通信的链路中存在两个或两个以上的中继节点时，通过所述步骤，所述链路中的最后一级中继节点将被重配置；所述重配置过程结束后，所述中继节点与所述基站B的通信建立，而其与所述基站A的通信终止。
根据本发明的一个方面，当在所述移动台M与所述基站A进行通信的链路中存在两个或两个以上的中继节点时，所述基站A将在所述的中继节点中选择一个中继节点，并通过所述的步骤对其进行重配置；所述重配置过程结束后，所述中继节点与所述基站B的通信建立，而其与其后级中继节点的通信终止。
根据本发明的一个方面，当所述移动台M发起的一个新呼叫或切换的一个呼叫将被所述基站A拒绝，或所述基站A将对其终端用户负载量进行调整时，所述网络将通过所述步骤进行重配置。
根据本发明的一个方面，在所述步骤d与所述步骤f中，所述基站B与所述基站A通过对其发射功率进行调整以调整其所覆盖的区域。
根据本发明的一个方面，在所述步骤d与所述步骤f中，所述基站B与所述基站A通过对其发射信号的波束方向进行调整以调整其所覆盖的区域。
(四)附图说明
以下将结合附图通过具体实施例对本发明的目的及特征加以详细说明，这些具体实施例是说明性的，不具有限制性。
图1表示本发明的一个具体实施例。
图2表示本发明的另一个具体实施例。
(五)具体实施方式
图1a与图1b以及图2a与图2b中给出了本发明的两个具体实施例。
在本发明的一个具体实施例中，在所述的多跳无线移动通信网络中，一个小区基站BSA的最大发射信号功率所覆盖的区域内存在至少一个中继节点RN，所述基站BSA使用全向天线；一个移动台MSm通过所述中继节点RN的至少一次中继与所述基站BSA进行通信，进而接入所述多跳无线移动通信网络，获得无线接入服务；所述基站BSA与另一个小区基站BSB相邻，如图1a所示。
若所述基站BSA的终端用户负载量已经饱和，当所述移动台MSm发起的一个新呼叫将被所述基站BSA拒绝时，为了使所述移动台的呼叫不被阻塞，所述网络将根据本发明的方法被重新配置，所述网络重配置的方法包括步骤如下：
a.所述基站BSA发出重配置请求，所述重配置请求中包括所述中继节点RN的信息；
b.所述基站BSB收到所述重配置请求，向所述基站BSA发出重配置许可；
c.所述基站BSA收到所述重配置许可，向所述中继节点RN及所述基站BSB发出重配置开始指示；
d.所述基站BSB收到所述重配置开始指示，对其所覆盖的区域进行调整；所述中继节点RN收到重配置开始指示，启动相关的测量过程以建立与所述基站BSB的通信；
e.所述基站BSB与所述中继节点RN的通信建立，所述基站BSB向所述基站BSA及所述中继节点RN发出重配置完成指示；
f.所述基站BSA收到所述重配置完成指示，对其所覆盖的区域进行调整，所述中继节点RN与所述基站BSA的通信终止，网络重配置过程结束。
由于在目前所述的多跳无线移动通信网络中，一般情况下，小区基站仍旧由基站控制器(BSC：Base Station Controller)进行控制，基站与其基站控制器之间通过有线接口相连，基站之间不能互相直接通信，相邻小区集合的列表在基站控制器中保存；因而，在所述步骤a中，所述基站BSA发出的重配置请求通常情况下将由其基站控制器中转：所述基站控制器收到所述基站BSA的重配置请求后，在其保存的相邻小区集合列表中寻找一个合适的所述基站BSA的相邻小区基站，如本具体实施例中的所述基站BSB，并向所述基站BSB转发所述的重配置请求；所述的重配置请求中包括所述中继节点RN的信息，例如正在与所述中继节点RN通信的终端用户的数量，各个所述终端用户需要的通信速率等信息。当随着所述多跳无线移动通信网络的发展，网络更趋近于分布式(Distributive)结构，基站之间将存在相互直接通信的接口，并且基站将具有更多的自主管理功能时，所述的重配置请求也可以由所述基站BSA直接发送给所述基站BSB。
进而经过所述步骤b与所述步骤c，在所述步骤d中，所述基站BSB开始对其覆盖区域进行调整：在本具体实施例中，所述基站BSB将逐步调整其发射信号功率，以覆盖所述中继节点RN；并且所述中继节点RN启动相关的测量过程，例如对所述基站BSB的导频信号进行搜索与测量，捕获与所述基站BSB间的下行链路同步，完成与所述基站BSB间的上行链路同步，以建立与所述基站BSB的通信。
当经过所述步骤e：所述基站BSB与所述中继节点RN的通信建立，所述重配置完成指示被发出，在所述步骤f中，所述基站BSA开始对其所覆盖的区域进行调整；在本具体实施例中，所述基站BSA调整其发射信号功率，不再对所述中继节点RN进行覆盖，所述中继节点RN与所述基站BSA的通信终止，网络重配置过程结束。重配置结束后的网络示意图如图1b所示：可以看出，所述中继节点RN已不再归属于所述基站BSA，而是归属于所述基站BSB；所述移动台MSm发起的新呼叫通过所述中继节点RN的至少一次中继，被所述基站BSB接受；通过与所述基站BSB进行通信，所述移动台MSm接入了所述多跳无线移动通信网络，进而获得了无线接入服务。
当在所述移动台MSm与所述基站BSA进行通信的链路中存在两个或两个以上的中继节点时，通过所述步骤，所述链路中的最后一级中继节点将被重配置；或所述基站BSA将在所述的中继节点中选择一个中继节点，并通过所述的步骤对其进行重配置；所述重配置过程结束后，所述中继节点与所述基站BSB的通信建立，而其与所述基站BSA或其后级中继节点的通信终止。
同样根据本发明的技术构思，若由于所述基站BSA的繁忙，所述移动台MSm切换的一个呼叫将被所述基站A拒绝时，也可使用本发明的方法对所述多跳无线移动通信网络进行重配置，从而使所述移动台的呼叫不被阻塞。甚至在所述基站BSA并不繁忙时，仅是为了保持所述多跳无线移动通信网络中的负载平衡，而需对所述多跳无线移动通信网络进行重配置，本发明的方法将同样适用。
此外，除了上述具体实施例中所使用的通过调整发射信号功率而调整小区基站覆盖范围的方法，在本发明的另一个具体实施例中，如图2a与图2b所示，也可通过调整发射信号的波束方向以调整小区基站的覆盖区域。在此具体实施例中，所示基站BSA与BSB使用定向天线或智能天线；在所述多跳无线移动通信网络进行重配置前，如图2a所示，所述基站BSA的天线波束指向所示的中继节点RN，所示的移动台MSm通过所述中继节点RN的至少一次中继与所述基站BSA进行通信，进而接入所述多跳无线移动通信网络；当所述移动台MSm发起的一个新呼叫或切换的一个呼叫将被所述基站BSA拒绝，或仅是所述基站BSA将对其终端用户负载量进行调整时，本领域内的技术人员可同理根据本发明的方法，对所述多跳无线移动通信网络进行重配置，重配置后的网络示意图如图2b所示：所述基站BSA的天线波束方向已被调整，所述中继节点RN不再归属于所述基站BSA；所述基站BSB的天线波束在调整后指向所述中继节点RN，与所述中继节点RN建立通信；所述移动台MSm发起的新呼叫通过所述中继节点RN的至少一次中继，被所述基站BSB接受；通过与所述基站BSB进行通信，所述移动台MSm接入了所述多跳无线移动通信网络，进而获得了无线接入服务。
综上所述，使用本发明的方法，所述的中继节点将不再固定归属于一个小区基站，而是可以根据需要在相邻的小区中灵活调配。通过这样的网络重配置，使网络终端用户负载量在各小区中合理分布，提高了无线移动通信网络的无线接入服务能力与效率。

Claims (6)

1.一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法，所述网络中的一个移动台M通过至少一个中继节点N的中继与一个基站A进行通信，进而接入所述网络；所述基站A与一个基站B相邻；其特征在于：当所述网络需要进行重配置时，包括步骤如下：
a.所述基站A发出重配置请求，所述重配置请求中包括所述中继节点N的信息；
b.所述基站B收到所述重配置请求，向所述基站A发出重配置许可；
c.所述基站A收到所述重配置许可，向所述中继节点N及所述基站B发出重配置开始指示；
d.所述基站B收到所述重配置开始指示，对其所覆盖的区域进行调整；所述中继节点N收到重配置开始指示，启动相关的测量过程以建立与所述基站B的通信；
e.所述基站B与所述中继节点N的通信建立，所述基站B向所述基站A及所述中继节点N发出重配置完成指示；
f.所述基站A收到所述重配置完成指示，对其所覆盖的区域进行调整，所述中继节点N与所述基站A的通信终止，网络重配置过程结束。
2.如权利要求1所述的一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法，其特征在于当在所述移动台M与所述基站A进行通信的链路中存在两个或两个以上的中继节点时，通过所述步骤，所述链路中的最后一级中继节点将被重配置；所述重配置过程结束后，所述中继节点与所述基站B的通信建立，而其与所述基站A的通信终止。
3.如权利要求1所述的一种多跳无线移动通信网络中的网络重配置方法，其特征在于当在所述移动台M与所述基站A进行通信的链路中存在两个或两个以上的中继节点时，所述基站A将在所述的中继节点中选择一个中继节点，并通过所述的步骤对其进行重配置；所述重配置过程结束后，所述中继节点与所述基站B的通信建立，而其与其后级中继节点的通信终止。
4.如权利要求1所述的一种多跳无线通信网络中的网络重配置方法，其特征在于当所述移动台M发起的一个新呼叫或切换的一个呼叫将被所述基站A拒绝，或所述基站A将对其终端用户负载量进行调整时，所述网络将通过所述步骤进行重配置。
5.如权利要求1所述的一种多跳无线通信网络中的网络重配置方法，其特征在于在所述步骤d与所述步骤f中，所述基站B与所述基站A通过对其发射功率进行调整以调整其所覆盖的区域。
6.如权利要求1所述的一种多跳无线通信网络中的网络重配置方法，其特征在于在所述步骤d与所述步骤f中，所述基站B与所述基站A通过对其发射信号的波束方向进行调整以调整其所覆盖的区域。
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