專利名稱：正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)的中繼站選擇和子信道分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種正交頻分復(fù)用多址
(OFDMA)系統(tǒng)的中繼站選擇和子信道分配的方法
背景技術(shù)：
隨著3G系統(tǒng)的商用化開始，具有更高速率、更高頻譜效率、更高覆蓋 和更強(qiáng)業(yè)務(wù)支撐能力的B3G/4G技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化階段，ITU計(jì)劃在2007 年完成B3G頻譜規(guī)劃，在2010年完成主要標(biāo)準(zhǔn)，2012年開始商用，2015 年后大規(guī)模投入商用。B3G/4G要求傳輸速率能夠達(dá)到lGbps,需要的頻譜 至少是100MHz。對于這樣的寬帶的頻語需求，很難在現(xiàn)有的頻段中找到， 因此需要對B3G/4G分配更高的頻^險(xiǎn)，比如5GHz或者6GHz。
提高工作頻段雖然可以解決B3G/4G的頻率分配問題，但是隨之也會(huì)帶 來實(shí)現(xiàn)上的諸多問題。 一方面，操作頻段越高，電磁波的衰落越厲害，也就 是說基站發(fā)射功率會(huì)存在較大衰減。基站發(fā)射功率的快速衰落會(huì)導(dǎo)致基站的 覆蓋范圍變小，在基站覆蓋范圍不變的情況下，功率的快速衰落會(huì)導(dǎo)致小區(qū) 邊沿的功率控制不夠理想；如果要保持基站的覆蓋范圍不變，則需要進(jìn)一步 加大基站的發(fā)射功率，這樣會(huì)增大電磁波的輻射，而人們希望電磁波對人體 的輻射越小越好。再者，操作頻段越高，電磁波的繞射能力越差、穿透能力 也越弱，在這種情況下，電磁波越來越接近直線傳播。如果存在建筑物遮擋， 就會(huì)導(dǎo)致小區(qū)中存在很多電磁波無法到達(dá)的"陰影"地帶。比如一個(gè)用戶終端 (UT)在一個(gè)建筑物后面，由于電》茲波的繞射能力差而無法繞過建筑物達(dá)到該 用戶終端處，另外，由于電磁波的穿透能力弱使得電磁波信號無法穿過建筑 物而到達(dá)該用戶終端，最終導(dǎo)致這個(gè)用戶終端無法接收到來自基站的信號。
解決上述問題的一種方法就是增加基站的布放數(shù)量，以高頻段基站能夠 覆蓋的小區(qū)范圍為基準(zhǔn)重新劃分現(xiàn)有的蜂窩狀小區(qū)結(jié)構(gòu)，在每個(gè)小區(qū)布放一
個(gè)高頻基站。但是，這樣基站需要重新采用光纖來連接每個(gè)基站，使用起來 很不方便，而且投入巨大，特別是當(dāng)光纖需要經(jīng)過私人區(qū)域或者其他不便設(shè) 置光纖的區(qū)域時(shí)更是如此。而且每個(gè)基站還需要通過有線(如光纖)實(shí)現(xiàn)與骨 干網(wǎng)以及基站控制器的連接。但是，在許多國家，現(xiàn)有的蜂窩結(jié)構(gòu)已經(jīng)能夠 在90%的地域范圍內(nèi)提供無線業(yè)務(wù)服務(wù)，重新劃分小區(qū)將會(huì)需要巨大的投 支。
為此，無線通信領(lǐng)域比如IEEE 802.16J就在IEEE 802.16e的基礎(chǔ)上引入 了多跳的技術(shù)，用于解決上述問題。也就是在基站與用戶終端之間布放一個(gè) 或者多個(gè)中繼站(Relay station, RS),從而構(gòu)成基站-中繼站-用戶終端的通 信路徑。這個(gè)多跳網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)(上述基站、RS以及用戶終端)只需發(fā)射 足夠的功率就可以達(dá)到相鄰節(jié)點(diǎn)，從而大大降低每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。此外， 多跳網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率較低，可以使得在網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備可以工作在相 同的頻率，而不會(huì)產(chǎn)生干擾，進(jìn)而提高頻譜的復(fù)用效率，使得網(wǎng)絡(luò)的空間容 量得到較大提升。
采用無線中繼技術(shù)能夠提高蜂窩系統(tǒng)基站(BS)的有效覆蓋范圍以及提 升小區(qū)邊沿用戶容量，不過，在正交頻分復(fù)用多址(OFDMA)中繼系統(tǒng)中， 還需要考慮以下兩個(gè)基本的問題 一是選擇哪個(gè)中繼站(RS)來實(shí)現(xiàn)用戶終端 (UT)與基站之間的通信連接？ 二是在BS^RS鏈路和RS^UT鏈路中具體采 用哪些子信道資源來實(shí)現(xiàn)傳輸？
這里所描述的子信道及子信道分配有以下約定在頻域中，OFDMA 系統(tǒng)的整個(gè)帶寬被分解成具有相同帶寬的子載波，所有的這些子載波被分成 多個(gè)子載波組，每個(gè)子載波組包含相同數(shù)目的相鄰子載波，定義一個(gè)子載波 組為一個(gè)子信道。如果整個(gè)帶寬可以分成C個(gè)子載波組，則總共有C個(gè)子 信道。本發(fā)明所述子信道分配是指下行子信道分配，即為了實(shí)現(xiàn)RS將BS 的數(shù)據(jù)包中繼轉(zhuǎn)發(fā)到UT的目的，給所選擇的BS—RS—UT鏈路中的BS—RS 鏈路以及RS—UT5鏈路中分配哪些子信道資源。
一般而言，用戶終端進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候往往只是根據(jù)當(dāng)時(shí)信號強(qiáng)度最強(qiáng)的 中繼節(jié)點(diǎn)來建立連接，隨著之后用戶終端的移動(dòng)或者是服務(wù)質(zhì)量的變化，它 可以運(yùn)用切換機(jī)制來任意改變鏈接點(diǎn)。但是，對于中繼站而言，因?yàn)樗皇?br> 屬于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，當(dāng)它完成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入和初始化之后，它必須對一 般用戶提供相對穩(wěn)定的服務(wù)質(zhì)量，因此，針對需要進(jìn)行中繼的用戶終端，在 選擇中繼站時(shí)候需要經(jīng)過周密的考慮，不能只是簡單地依靠信號強(qiáng)度信息來 選擇中繼站，它要求用戶通過中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)以后能夠保證中繼站在網(wǎng)絡(luò) 運(yùn)行過程中提供比較穩(wěn)定的信道條件，進(jìn)而使得整個(gè)鏈路保持一定的穩(wěn)定
性。鑒于以上因素，在OFDMA中繼系統(tǒng)中，需要聯(lián)合考慮中繼站的選擇以 及子信道的分配。
在常規(guī)中繼站選擇和子信道分配中，需要用戶終端、候選中繼站向基站 反饋信道質(zhì)量信息，比如每個(gè)子信道上的CQI(Channel Quality Indicator,信 道質(zhì)量指示)等，當(dāng)子信道數(shù)目非常大的時(shí)候，這種CQI反饋的信令開銷是 非常大的。因此，在OFDMA中繼系統(tǒng)中，需要一種在較小信令開銷的條件 下進(jìn)行中繼路由選擇以及子信道分配的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種OFDMA中繼系統(tǒng)的中繼站選擇和 子信道分配方法，有利于BS統(tǒng)一掌控整個(gè)小區(qū)的子信道資源，同時(shí)節(jié)省了 RS與BS之間的信令開銷。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了 一種正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)的中繼站 選擇和子信道分配方法，包括基站BS、用戶終端UT以及多個(gè)中繼站RS, 包括以下步驟，
tl 、選擇BSoRS鏈路和RS"UT鏈路中SINR超過SINR閾值的子信 道索引號集合A和集合B的對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力都超過UT傳輸 速率要求的RS，該RS為相應(yīng)的BS^RS鏈路和RS^UT鏈路預(yù)分配子信道 集合C和集合D;
t2、 RS向BS報(bào)告該RS給BShRS和RS^UT鏈路的子信道預(yù)分配的 結(jié)果集合C和集合D,并向BS發(fā)出帶寬請求；
t3、 BS收到所述帶寬請求和所述子信道預(yù)分配的結(jié)果后，確定集合C 和集合D的合集中包含的子信道總數(shù)最少的RS作為目標(biāo)中繼站RS—R，并
將該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的子信道集合C分配給該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的BS^RS 鏈路，將子信道集合D分配給該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的RShUT鏈路。
進(jìn)一步地，上迷方法還可包括，所述步驟tl中包括，
tl 1 、所述RS估計(jì)BS^RS鏈路和RS^UT鏈路在所有可用子信道上的 信干噪比；
tl2、RS將BS^RS鏈路和RS^UT鏈路中SINR超過SINR閾值的子信 道索引號分別計(jì)入集合A和集合B;
t13、 RS估計(jì)A和B對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力Rl和R2;
tl4、 Rl和R2都超過UT傳輸速率要求的RS為相應(yīng)的BS^RS鏈路和 RS^UT鏈路分別預(yù)分配子信道集合C和集合D。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述可用子信道是指BS分配給BS^RS 鏈路和RS^UT鏈路的BS所轄小區(qū)中還沒有被使用的子信道；
所述SINR是指每個(gè)子信道中所有子載波上的平均SINR值；
所述SINR閾值是指系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的所有子信道上的SINR參考值，當(dāng) 子信道對應(yīng)的SINR低于此參考值時(shí)，表示此信道條件連最低調(diào)制方式要求 都無法滿足；
所述最大傳輸能力是指在數(shù)字調(diào)制以前所有可用子信道承載的最大比 特?cái)?shù)；
所述步驟t14中，所述RS為相應(yīng)的BS^RS鏈路和RS^UT鏈路分別 預(yù)分配子信道集合C和D，包含集合C和D中子信道索引號及其對應(yīng)的調(diào) 制方式。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟tl3中，所述RS估計(jì)A和B 對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力R1和R2，包括以下步驟，
t131、 RS依據(jù)每個(gè)子信道對應(yīng)的SINR估計(jì)其支持的最高調(diào)制方式，所 述調(diào)制方式包含QPSK、 16QAM、 64QAM;
t132、 RS估計(jì)子信道集合A中最高支持64QAM、 16QAM和QPSK的 子信道數(shù)目nl、 n2和n3以及子信道集合B中最高支持64QAM、 16QAM
和QPSK的子信道數(shù)目ml 、 m2和m3;
t133、 RS估計(jì)子信道集合A和B對應(yīng)的最大傳輸能力Rl和R2，如果 4^一個(gè)子信道包含的子載波數(shù)目為K,貝'J Rl=(6nl+4n2+2n3) x K, R2=(6 ml+4 m2+2n3)x k。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟tl4中，所述R1和R2都超過 UT傳輸速率要求的RS為相應(yīng)的BS^RS鏈路和RS^UT鏈路分別預(yù)分配 子信道集合C和集合D，包括以下步驟，
步驟401、 RS計(jì)算子信道集合A6、 A4、 A2、 B6、 B4、 B2、 C6、 C4、 C2 ，其中A6、 A4、 A2分別是該RS對應(yīng)的子信道集合A中最高支持64QAM、 16QAM和QPSK的子信道索引號集合，B6、 B4、 B2是相應(yīng)子信道集合B 中最高支持64QAM、 16QAM和QPSK的子信道索引號集合，C6是A6和 B6的交集，C4是A4和B4的交集，C2是A2和B2的交集；
步驟402、 RS估計(jì)子信道集合C6、 C4、 C2的合集C6 + C4 + C2的傳專lr 能力RC;
步驟403 、如果RC超過用戶終端的傳輸速率要求RUT,則執(zhí)行步驟404, 否則執(zhí)行步驟407;
步驟404、 RS在集合C6 + C4 + C2中選擇一個(gè)滿足傳輸速率要求RUT 的最小子信道集合E;
步驟405 、 RS將集合C=E中子信道預(yù)分配給BS^RS鏈路；
步驟406、 RS將集合D=E中子信道預(yù)分配給RS^UT鏈路，預(yù)分配子 信道集合C和D結(jié)束；
步驟407、 RS估計(jì)RC和RUT間差距△,即△ =RUT - RC;
步驟408、 RS在不包含C6 + C4 + C2的集合A6 + A4 + A2中選4奪一個(gè) 滿足傳輸速率要求A的子信道集合F;
步驟409、RS在不包含C6 + C4 + C2的集合B6 + B4 + B2中選擇一個(gè)滿 足傳輸速率要求△的子信道集合G;
步驟410、 RS將集合C=F+C6 + C4 + C2中子信道預(yù)分配給BS"RS鏈
路；
步驟411、 RS將集合D=G+C6 + C4 + C2中子信道預(yù)分配給RS^UT鏈 路，預(yù)分配子信道集合C和D結(jié)束。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟404中，所述滿足傳輸速率要
求i ut的最小子信道集合E是指該集合E中子信道對應(yīng)的傳輸能力超過^jt,
而且與^ut接近，如果該子信道集合對應(yīng)的傳輸能力再小一點(diǎn)的話，就無法 滿足UT的傳輸速率要求i UT。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟404中，所述RS在集合C6 + C4 + C2中選擇一個(gè)滿足傳輸速率要求RUT的子信道集合E，包含以下步 驟
步驟4041、 RS估計(jì)子信道集合C6、 C4以及C2對應(yīng)的傳輸能力Q6、 Q4以及Q2;
步驟4042、如果Q6大于等于RUT,則RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的C6 中選擇一個(gè)滿足UT傳輸速率要求RUT且平均SINR最大的子信道集合E;
如果Q6小于RUT,而Q6 + Q4大于等于RUT,則RS在BS"RS鏈路 對應(yīng)的C4中選擇一個(gè)超過傳輸速率差值(RUT-Q6)且平均SINR最大的子 信道集合W,并令E二C6 + W;
如果Q6 + Q4小于RUT，則RS在BS一RS鏈路對應(yīng)的C2中選擇一個(gè) 超過傳輸速率差值(RUT - Q6 - Q4)且平均SINR最大的子信道集合S，并令 E= C6 + C4+S。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟408中，所述RS在不包含C6 + C4 + C2的集合A6 + A4 + A2中選擇一個(gè)滿足傳輸速率要求△的子信道集 合F，包含以下步驟
步驟4081、 RS估計(jì)子信道集合A6-C6、 A4 - C4以及A2 - C2對應(yīng)的 傳輸能力X6、 X4以及X2;
步驟4082、如果X6大于等于△,則RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的A6 -C6中選擇一個(gè)傳輸能力超過A而且平均SINR最大的子信道集合F;
如果X6小于△,而X6 + X4大于等于△,貝'J RS在BS"RS鏈路對應(yīng) 的A4 - C4中選擇一個(gè)傳輸能力超過A _ X6而且平均SINR最大的子信道集
合V,并令F二A6-C6 + V;
如果X6 + X4小于A,則RS在BS"RS鏈路對應(yīng)的子信道集合(A6 + A4 + A2 - C6 - C4 - C2)中選擇一個(gè)超過傳輸速率差值(A - X6 - X4)且平均 SINR最大的子信道集合N,并且令F= (A6 + A4 - C6 - C4)+N。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟409中，所述RS在不包含C6 + C4 + C2的集合B6 + B4 + B2中選擇一個(gè)滿足傳輸速率要求△的子信道集 合G,包含以下步驟
步驟4091、 RS估計(jì)子信道集合B6-C6、 B4 - C4以及B2 - C2對應(yīng)的 傳輸能力Y6、 Y4以及Y2;
如果Y6大于等于△,則RS在RSoUT鏈路對應(yīng)的B6 - C6中選擇一 個(gè)傳輸能力超過A而且平均SINR最大的子信道集合F;
如果Y6小于△，而Y6 + Y4大于等于△，則RS在RS^UT鏈路對應(yīng) 的(B4-C4)中選擇一個(gè)傳輸能力超過A -Y6而且平均SINR最大的子信道 集合V,并令F二B6-C6 + V;
如果Y6 + Y4小于△，貝'J RS在RS^UT鏈路對應(yīng)的子信道集合(B2 -。2)中選擇一個(gè)超過傳輸速率差值(厶-Y6-Y4)且平均SINR最大的子信道 集合N,并且令F= (B6 + B4 - C6 - C4)+N。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟t2中，
所述RS向BS報(bào)告該RS給BS^RS和RS^UT鏈路的子信道預(yù)分配的 結(jié)果C和D,包含向BS報(bào)告集合C中的子信道索引號及其對應(yīng)的調(diào)制方式， 以及集合D中子信道的數(shù)目。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟t3中，所述BS收到所述帶寬 請求和所述子信道預(yù)分配的結(jié)果后，BS收集所有RS報(bào)告的子信道集合C 和D,確定集合C和D包含的子信道總數(shù)最少的RS作為目標(biāo)中繼站RS—R。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述RS向BS報(bào)告的子信道集合C和 D,包含集合C中子信道的索引號以及其中每個(gè)子信道對應(yīng)的調(diào)制方式，并 且包含集合D中的子信道數(shù)目。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟t3中，
所述BS將子信道集合C分配給BS^RS鏈路包含集合C中子信道的索 引號以及每個(gè)子信道對應(yīng)的調(diào)制方式；所述BS將子信道集合D分配給 RS^UT鏈路包含集合D中的子信道索引號。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述步驟t3后包括，
所述BS將目標(biāo)中繼站選擇結(jié)果廣播通知所有RS;
RS解析來自BS的通知信息，如果確認(rèn)自己已經(jīng)被選作了目標(biāo)中繼站 RS—R,則將RS^UT鏈路子信道分配結(jié)果通知UT，并向BS反饋已經(jīng)對UT 進(jìn)行了通知；如果確認(rèn)自己沒有被選作目標(biāo)中繼站，則不向BS和UT反饋 任何信息。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述UT處于多個(gè)RS;f隻蓋范圍之內(nèi)， 且該UT無法與BS直"l妄通信，它只能通過中繼站的中繼才能實(shí)現(xiàn)與BS的 通信；所述RS處于BS的覆蓋范圍之內(nèi)；所述UT—次最多只通過一個(gè)中 繼站的中繼來實(shí)現(xiàn)與BS之間的通信連接。
進(jìn)一步地，上述方法還可包括，所述目標(biāo)中繼站通知UT的信息中包含 分配給RS^UT鏈路的子信道索？ 1號及其對應(yīng)的調(diào)制方式。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述方法充分利用TDD的特點(diǎn)，在RS集中 測量獲取RS^UT以及BS^RS鏈路的信道條件，由RS來負(fù)責(zé)對RS^UT 和BSwRS鏈路進(jìn)行子信道預(yù)分配，然后將分配結(jié)果報(bào)告給BS來判決；RS 不需要向BS反饋任何關(guān)于信道條件的信息，只需反饋預(yù)分配的結(jié)果，這樣 既有利于BS統(tǒng)一掌控整個(gè)小區(qū)的子信道資源，而且又節(jié)省了 RS與BS之間 的信令開銷；此外，本發(fā)明所述方法不但適用于TDD系統(tǒng)，而且經(jīng)過簡單 的^f多改也適用于FDD系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中OFDMA系統(tǒng)的中繼站選4奪和子信道分配 方法流禾呈圖2為本發(fā)明實(shí)例所述的BS、 RS以及UT的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)例所述的中繼站選擇和子信道分配流程圖4為本發(fā)明實(shí)例所述的RS進(jìn)行子信道預(yù)分配的流程圖5為本發(fā)明實(shí)例所述的當(dāng)RS^UT和BS^RS鏈路子信道交集的傳輸 能力滿足UT傳輸速率要求時(shí)的子信道預(yù)分配流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明所述方法的核心思想由滿足一定傳輸速率要求的中繼站自己預(yù) 先給BS^RS和RShUT鏈路分配子信道，然后將預(yù)分配的方案交由BS來 決策；這樣既能保證所選RS所處BS^RS和RS^UT鏈路能夠滿足UT的 傳輸速率要求，而且還能夠避免RS與BS之間的復(fù)雜的關(guān)于信道的信令交 互。
本發(fā)明所述OFDMA系統(tǒng)至少包含一個(gè)基站(BS)， 一個(gè)用戶終端(UT) 以及多個(gè)中繼站(RS);所述UT處于多個(gè)RS覆蓋范圍之內(nèi)，且該UT無法 與BS直接通信，它只能通過中繼站的中繼才能實(shí)現(xiàn)與BS的通信；所述RS 處于BS的覆蓋范圍之內(nèi)；所述UT—次最多只通過一個(gè)中繼站的中繼來實(shí) 現(xiàn)與BS之間的通信連接。
所述子信道具有以下含義OFDMA系統(tǒng)的整個(gè)帶寬#1分解成具有相同 帶寬的子載波，所有的這些子載波被分成多個(gè)子載波組，每個(gè)子載波組包含 相同數(shù)目的相鄰子載波，定義一個(gè)子載波組為一個(gè)子信道。
所述中繼站選擇是指選擇哪個(gè)中繼站作為目標(biāo)中繼站來實(shí)現(xiàn)用戶終端 與基站之間的中繼功能。
圖l描述了本發(fā)明具體實(shí)施方式
中OFDMA系統(tǒng)的中繼站選擇和子信道 分配方法，包含以下主要步驟
步驟1: RS估計(jì)BShRS鏈路和RS一UT鏈路在所有可用子信道上的 SINR (信干噪比)；
所述可用子信道是指BS可以分配給BShRS鏈路和RS"UT鏈路的子 信道資源。
BS可以分配給BS^RS鏈路和RS^UT鏈路的子信道資源是指BS所轄
小區(qū)中還沒有被使用的子信道資源，中繼站可以從BS的廣播信息中獲取這 個(gè)資源使用信息。
子信道上的SINR是指該子信道對應(yīng)的所有子載波上的平均SINR值。
步驟2: RS將BS^RS鏈路和RS^UT鏈路中SINR超過SINR閾值的 子信道索引號分別計(jì)入集合A和集合B;
所述SINR閾值SINRth，是指所有子信道上的SINR參考值，當(dāng)子信道 對應(yīng)的SINR低于此參考值時(shí)，表示此信道條件連最低調(diào)制方式要求都無法 滿足。
閾值SINRth是預(yù)先設(shè)置的，由于估計(jì)SINR的方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)水平不同， 不同廠商預(yù)先設(shè)置的這個(gè)數(shù)值可能不同。
步驟3: RS估計(jì)A和B對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力Rl和R2;
所述最大傳輸能力是指在數(shù)字調(diào)制以前所有可用子信道可以承載的最 大比特?cái)?shù)。
所述RS估計(jì)A和B對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力Rl和R2，包含以下 步驟
步驟301、 RS依據(jù)每個(gè)子信道對應(yīng)的SINR估計(jì)其可以支持的最高調(diào)制 方式，這里的調(diào)制方式只包含QPSK、 16QAM、 64QAM;
步驟302、 RS估計(jì)子信道集合A中最高能夠支持64QAM ( 64相正交 幅度調(diào)制)、16QAM ( 16相正交幅度調(diào)制)和QPSK (四相相移鍵控)的 子信道數(shù)目nl、n2和n3以及子信道集合B中最高能夠支持64QAM、 16QAM 和QPSK的子信道數(shù)目ml 、 m2和m3;
步驟303、 RS估計(jì)子信道集合A和B對應(yīng)的最大傳輸能力Rl和R2， 如果令一個(gè)子信道包含的子載波數(shù)目為K，則Rl=(6nl+4n2+2n3) x K, R2=(6 ml+4 m2+2n3)x K。
步驟4:選擇R1和R2都超過UT傳輸速率要求的RS，該RS為相應(yīng)的 BS^RS鏈路和RS^UT鏈路分別預(yù)分配子信道集合C和D;
所述RS為相應(yīng)的BS^RS鏈路和RS^UT鏈路分別預(yù)分配子信道集合 C和D，包含集合C和D中子信道索引號及其對應(yīng)的調(diào)制方式。
所述Rl和R2都超過UT傳輸速率要求的RS為相應(yīng)的BS^RS鏈路和 RS^UT鏈路分別預(yù)分配子信道集合C和D,包含以下主要步驟
步驟401、 RS計(jì)算子信道集合A6、 A4、 A2、 B6、 B4、 B2、 C6、 C4、 C2, 其中A6、 A4、 A2分別是該RS對應(yīng)的子信道集合A中最高能夠支持64QAM、 16QAM和QPSK的子信道索引號集合，B6、 B4、 B2是相應(yīng)子信道集合B中 最高能夠支持64QAM、 16QAM和QPSK的子信道索引號集合，(36是八6和 B6的交集，Q是A4和B4的交集，C2是A2和B2的交集；
步驟402、 RS估計(jì)子信道集合C6、 C4、 C2的合集C6 + Q + C2的傳輸能
步驟403、如果Rc超過用戶終端的傳輸速率要求i uT,則執(zhí)行步驟404, 否則執(zhí)行步驟407;
步驟404、RS在集合C6 + C4 + C2中選擇一個(gè)剛剛滿足傳輸速率要求RUT 的最小子信道集合E;
所述剛剛滿足傳輸速率要求RUT的最小子信道集合E是指該集合E中子
信道對應(yīng)的傳輸能力剛剛超過RUT,而且與RUT非常接近，如果該子信道集
合對應(yīng)的傳輸能力再小一點(diǎn)的話，就無法滿足UT的傳輸速率要求RUT。
所述RS在集合C6 + C4 + C2中選擇一個(gè)剛剛滿足傳輸速率要求i UT的子 信道集合E,包含以下步驟
步驟4041、 RS估計(jì)子信道集合C6、 C4以及C2對應(yīng)的傳輸能力g6、仏 以及22;
步驟4042、如果Q6大于等于RUT，則RS在BS-RS鏈路對應(yīng)的C6中 選才奪一個(gè)剛剛滿足UT傳輸速率要求RUT且平均SINR最大的子信道集合E;
如果Q6小于RUT,而Q6 + Q4大于等于RUT,則RS在BS-RS鏈路對應(yīng) 的C4中選擇一個(gè)剛剛超過傳輸速率差值(RUT- Q6)且平均SINR最大的子信
道集合W,并令E=C6 + W;
如果Q6+ Q4小于Wut，則RS在BShRS鏈路對應(yīng)的C2中選擇一個(gè)剛剛 超過傳輸速率差值(RUT-Q6-Q4)且平均SINR最大的子信道集合S，并令E= C6 + C4+S。
步驟405、 RS將集合C=E中子信道預(yù)分配給BS^RS鏈路；
步驟406、 RS將集合D=E中子信道預(yù)分配給RS一UT鏈路，預(yù)分配子 信道集合C和D結(jié)束；
步驟407、 RS估計(jì)Ac和i UT間差距△，即A=i UT _
步驟408、 RS在集合A6 + A4 +八2(不包含C6 + C4 + C2)中選擇一個(gè)剛剛 滿足傳輸速率要求△的子信道集合F;
所述RS在集合A6 + A4 + As(不包含C6 + C4 + C。中選擇一個(gè)剛剛滿足傳 輸速率要求A的子信道集合F,包含以下步驟
步驟4081、 RS估計(jì)子信道集合A6-C6、 A4-Q以及A2-C2對應(yīng)的傳 輸能力16、 X4以及&;
步驟4082、如果X6大于等于A，則RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的A6-C6 中選擇一個(gè)傳輸能力剛剛超過A而且平均SINR最大的子信道集合F;
如果X6小于A，而義6+義4大于等于厶，貝'J RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的 A4 - C4中選擇一個(gè)傳輸能力剛剛超過△ -X6而且平均SINR最大的子信道集 合V，并令F^A6-C6 + V;
如果Z6 + X4小于A，則RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的子信道集合(A6 + A4 + A2 - C6 - C4 - C2)中選擇一個(gè)剛剛超過傳輸速率差值(A - X6 - A)且平均 SINR最大的子信道集合N，并且令F= (A6 + A4 - C6 - C4)+N。
步驟409、 RS在集合B6 + B4 + B2(不包含C6 + C4 + (22)中選擇一個(gè)剛剛 滿足傳輸速率要求A的子信道集合G;
所述RS在集合B6 + B4 + B2(不包含C6 + C4 + C2)中選擇一個(gè)剛剛滿足傳 輸速率要求A的子信道集合G,包含以下步驟
步驟4091、 RS估計(jì)子信道集合B6-C6、 B4-C4以及B廣C2對應(yīng)的傳
輸能力r6、 74以及72;
如果y"6大于等于△，則RS在RS^UT鏈路對應(yīng)的B6 - c6中選擇一個(gè) 傳輸能力剛剛超過A而且平均SINR最大的子信道集合F;
如果F6小于A,而76 + y4大于等于A,則RS在RS屮UT鏈路對應(yīng)的(B4-C4)中選擇一個(gè)傳輸能力剛剛超過A - &而且平均SINR最大的子信道集合 V,并令F二B6-C6 + V;
如果y6 + 74小于△，則RS在RS"UT鏈路對應(yīng)的子信道集合(B2 - C2) 中選擇一個(gè)剛剛超過傳輸速率差值(A - R - 74)且平均SINR最大的子信道集 合N,并且令F= (B6 + B4 - C6 - C4)+N。
步驟410、RS將集合C=F+ C6 + C4 + C2中子信道預(yù)分配給BS^RS鏈路；
步驟411、 RS將集合D=G+ C6 + C4 + C2中子信道預(yù)分配給RS^UT鏈 路，預(yù)分配子信道集合C和D結(jié)束。
步驟5: RS向BS報(bào)告該RS給BS"RS和RS^UT鏈路的子信道預(yù)分 配的結(jié)果C和D，并向BS發(fā)起帶寬請求；
所述RS向BS報(bào)告該RS給BS^RS和RS^UT鏈路的子信道預(yù)分配的 結(jié)果C和D,包含向BS報(bào)告集合C中的子信道索引號及其對應(yīng)的調(diào)制方式， 以及集合D中子信道的數(shù)目。
步驟6: BS收到所述帶寬請求和所述子信道預(yù)分配的結(jié)果后，BS收集 所有RS報(bào)告的子信道集合C和D;
所述RS向BS報(bào)告的子信道集合C和D，包含集合C中子信道的索引 號以及其中每個(gè)子信道對應(yīng)的調(diào)制方式，并且包含集合D中的子信道數(shù)目。
步驟7: BS確定集合C和D包含的子信道總數(shù)最少的RS作為目標(biāo)中 繼站RS—R;
步驟8: BS確定將目標(biāo)中繼站1^_11報(bào)告的子信道集合C分配給BS^RS 鏈路，將子信道集合D分配給RS^UT鏈路；
BS將目標(biāo)中繼站對應(yīng)的子信道集合C分配給該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的 BS^RS鏈路，將子信道集合D分配給該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的RS一UT鏈^各。
所述BS^RS鏈路子信道分配結(jié)果包含集合C中子信道的索引號以及每 個(gè)子信道對應(yīng)的調(diào)制方式。
所述RS^UT鏈路子信道分配結(jié)果包含集合D中的子信道索引號。 步驟9: BS將目標(biāo)中繼站選擇結(jié)果以及BS"RS鏈路和RS"UT鏈路子
信道分配結(jié)果廣播通知所有RS;
步驟10:中繼站RS解析來自BS的通知信息，如果確i人自己已經(jīng)凈皮選 作了目標(biāo)中繼站RS—R,則將RS^UT鏈路子信道分配結(jié)果通知UT，并向 BS反饋已經(jīng)對UT進(jìn)行了通知；如果確認(rèn)自己沒有被選作目標(biāo)中繼站，則 不向BS和UT反饋任何信息。
目標(biāo)中繼站通知UT的信息中包含分配給RS^UT鏈路的子信道索引號 及其對應(yīng)的調(diào)制方式。
其中，BS選擇哪個(gè)RS作為目標(biāo)中繼站，就選#^該中繼站對應(yīng)的子信道 分配方案；只要中繼站知道自己被選作了目標(biāo)中繼站，就知道了與該中繼站 相關(guān)的BS^RS鏈路和RS"UT鏈路的子信道分配結(jié)果(包含子信道索引號 及其對應(yīng)的調(diào)制方式)，因?yàn)锽S只是對中繼站的預(yù)分配結(jié)果做一個(gè)判決選擇 而已；對于RS來講，只要它知道自己^^選作了目標(biāo)中繼站，它就知道了 BS^RS和RS^UT鏈路的最終子信道分配方案；對于BS來講，它在決策 的時(shí)候已經(jīng)知道了所需要的子信道信息，目標(biāo)中繼站也知道(只要確認(rèn)自己 是目標(biāo)中繼站)，現(xiàn)在只要目標(biāo)中繼站通知UT就行了 。
整個(gè)目標(biāo)中繼站選擇和子信道分配實(shí)際上包含兩個(gè)部分， 一是目標(biāo)中繼 站的選擇，二是子信道的分配，這兩個(gè)部分需要聯(lián)合考慮，不能分開進(jìn)行。 其中，BS需要知道BS^RS鏈路的子信道索引號以及調(diào)制方式，還有 RS^UT鏈路的子信道索引號；目標(biāo)中繼站需要知道分配給BS^RS鏈路和 RS^UT鏈路的子信道索引號及其對應(yīng)的調(diào)制方式；UT需要知道分配給 RS^UT鏈路的子信道索引號及其對應(yīng)調(diào)制方式。
選擇和分配過程完了以后，需要BS、目標(biāo)中繼站以及UT都要知道各 自需要的信息1 )BS只要知道BS^RS鏈路的子信道索引號以及調(diào)制方式， 和RS^UT鏈路的子信道索引號，就可以為所選擇的BS^RSoUT通信路 徑預(yù)留資源以及監(jiān)控所轄小區(qū)子信道資源使用情況；2)目標(biāo)中繼站只需要 知道分配給BS^RS鏈路和RS^UT鏈路的子信道索引號及其對應(yīng)的調(diào)制方 式；3 )UT只要知道分配給RS^UT鏈路的子信道索引號及其對應(yīng)調(diào)制方式。
在圖2所示網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)中布放了一個(gè)基站(BS)、多個(gè)用戶終端(UT1、 UT2、 UT3、 UT4、 UT5、 UT6)以及多個(gè)中繼站(RS1 、 RS2、 RS3、 RS4)。假
設(shè)所有RS、 UT1、 UT2、 UT3以及UT6都位于BS的覆蓋范圍之內(nèi)，只有 UT4和UT5在BS的覆蓋范圍之外。而且，其中UT4只位于RS1的覆蓋區(qū) 域之內(nèi)，UT5位于RS1 、 RS2和RS3的公共覆蓋區(qū)域之內(nèi)。
針對圖2中的UT4和UT5，它們只能夠通過RS的中繼功能才能夠?qū)?現(xiàn)與BS的通信連接。進(jìn)一步假設(shè)，在本發(fā)明考慮一個(gè)UT最多只能通過一 個(gè)中繼站的中繼來實(shí)現(xiàn)該UT與BS之間的通信連4妄，而且所有RS之間不 能互相通信。在本發(fā)明的實(shí)例中，只需要考慮UT5與BS之間的中繼通信， 要求UT5的傳輸速率(即每次要求傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù))需要達(dá)到一定要求，進(jìn)而考 慮相關(guān)的i 各由選擇以及相應(yīng)子信道分配的解決方案。
這里所說的路由選擇是指在BS與UT5之間通過哪個(gè)RS來實(shí)現(xiàn)鏈路連 接，結(jié)合圖2所示，所謂路由選擇是指在BSHRS1^UT5、 BS^RS2"UT5 以及BS^RS3hUT5三條鏈路中選擇一條來實(shí)現(xiàn)BS與UT5之間的通信。 所述BS^RS表示BS與RS之間的無線鏈路，RS^UT表示RS與UT之間 的無線鏈路。更進(jìn)一步約定BS—RS表示BS發(fā)射RS接收的鏈路；RS—UT 表示RS發(fā)射UT接收的鏈路；RS—BS表示RS發(fā)射BS接收的鏈路；UT^RS 表示UT發(fā)射RS接收的鏈路。
而且本發(fā)明所述方法適用于時(shí)分雙工(TDD)通信模式，也就是說，只要 獲得了 UT—RS與RS—BS兩個(gè)鏈路的信道條件，則可以通過信道互易性直 接獲得BS—RS以及RS—UT鏈路的信道信息；同時(shí)本發(fā)明所述方法經(jīng)過簡 單的修改也適用于FDD系統(tǒng)。
這里所描述的子信道及子信道分配有以下約定在頻域中，OFDMA 系統(tǒng)的整個(gè)帶寬被分解成具有相同帶寬的子載波，所有的這些子載波被分成 多個(gè)子載波組，每個(gè)子載波組包含相同數(shù)目的相鄰子載波，定義一個(gè)子載波 組為一個(gè)子信道。如果整個(gè)帶寬可以分成C個(gè)子載波組，則總共有C個(gè)子 信道。本發(fā)明所述子信道分配是指下行子信道分配，即為了實(shí)現(xiàn)RS將BS 的數(shù)據(jù)包中繼轉(zhuǎn)發(fā)到UT的目的，給所選擇的BS—RS—UT鏈路中的BS—RS 鏈路以及RS—UT5鏈路中分配哪些子信道資源。
圖3給出了本發(fā)明所述路由選擇和子信道分配的流程圖。
步驟SOO、每個(gè)RS估計(jì)BS^RS鏈路和RS^UT鏈路在所有可用子信
道上的SINR,其中，可用子信道是指BS可以分配給BSbRS鏈路和RS^UT 鏈路的子信道資源，子信道上的SINR是指該子信道對應(yīng)的所有子載波上 SINR的平均值；
步驟SIO、 RS將BS^RS鏈路和RS^UT鏈路中SINR超過閾值SINRth 的子信道索引號分別計(jì)入集合A和集合B中；
步驟S20、 RS并估計(jì)A和B對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力A和/ 2;
這里的閾值SINRth是指所有子信道上的SINR參考值，當(dāng)子信道對應(yīng)的 SINR低于此參考值時(shí)，表示此信道條件連最低調(diào)制方式(本發(fā)明只考慮 QPSK、 16QAM、 64QAM)要求都無法滿足。最大傳輸能力是指在數(shù)字調(diào)制 以前所有可用子信道可以承載的最大比特?cái)?shù)。
子信道集合A和B對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力A和按照以下步驟 進(jìn)行估計(jì)首先，RS依據(jù)每個(gè)子信道對應(yīng)的SINR估計(jì)其可以支持的最高 調(diào)制方式，這里的調(diào)制方式只包含QPSK、 16QAM、 64QAM;然后，RS估 計(jì)子信道集合A中最高能夠支持64QAM、 16QAM和QPSK的子信道數(shù)目 、"2和"3以及子信道集合B中最高能夠支持64QAM、 16QAM和QPSK 的子信道數(shù)目mp /W2和附3;最后，RS估計(jì)子信道集合A和B對應(yīng)的最大 傳輸能力i !和i 2，即i 產(chǎn)(6 w!+4"2+2"3)《，/ 2=(6 ^+4m2+2"3).《，其中，A" 是一個(gè)子信道包含的子載波數(shù)目。
步驟S30、如果該RS對應(yīng)的^和/ 2都超過UT傳^r速率要求/ uT,即 A和i 2都大于等于i uT，則該RS為BS^RS鏈路和RS"UT鏈路進(jìn)行子信 道預(yù)分配，其中BS^RS鏈路獲得的子信道矩陣是C, RS^UT鏈路獲得的 子信道矩陣是D;
其中，RS按照圖4所示步驟為相應(yīng)的BS^RS鏈路和RS^UT鏈路分 別預(yù)分配子信道集合C和D:
步驟R301、 RS計(jì)算子信道集合A6、 A4、 A2、 B6、 B4、 B2、 C6、 C4、 C2,其中A6、 A4、 A2分別是該RS對應(yīng)的子信道集合A中最高能夠支持 64QAM、 16QAM和QPSK的子信道索引號集合，B6、 B4、 B2是相應(yīng)子信道 集合B中最高能夠支持64QAM、 16QAM和QPSK的子信道索引號集合，
C6是A6和A6的交集，Q是A4和B4的交集，C2是A2和B2的交集；
步驟R302、 RS估計(jì)子信道集合Q、 C4、 C2的合集C6 + C4 + C2的傳輸 能力i c;
步驟R303、如果i c超過用戶終端的傳輸速率要求WuT,則執(zhí)行步驟 R304，否則執(zhí)行步驟R309;
步驟R304、 RS在集合C6 + C4 + C2中選擇一個(gè)剛剛滿足傳輸速率要求 / ut的最小子信道集合E;
步驟R305 、 RS將集合OE中子信道預(yù)分配給BS"RS鏈路；
步驟R306、 RS將集合D=E中子信道預(yù)分配給RS<~>UT鏈路，執(zhí)行步 驟S40;
步驟R307、 RS估計(jì)i c和i uT間差距A， WA=i UT-
步驟R308、 RS在集合A6 + A4 + A^不包含C6 + C4 + C》中選擇一個(gè)剛剛 滿足傳輸速率要求△的子信道集合F;
步驟R309、 RS在集合B6 + B4 + B2(不包含C6 + C4 + C》中選擇一個(gè)剛剛 滿足傳輸速率要求△的子信道集合G;
步驟R310、 RS將集合C=F+ C6 + C4 + C2中子信道預(yù)分配給BS"RS鏈
路；
步驟R311 、 RS將集合D=G+ C6 + C4 + C2中子信道預(yù)分配給RS^UT鏈 路；執(zhí)行步驟S40。
其中，步驟R304中所述剛剛滿足傳輸速率要求i uT的最小子信道集合
E是指該集合E中子信道對應(yīng)的傳輸能力剛剛超過i ut，而且與i ut非常接
近，如果該子信道集合對應(yīng)的傳輸能力再小一點(diǎn)的話，就無法滿足UT的傳
輸速率要求尺UT。
步驟R304中所述RS在集合C6 + C4 + C2中選擇一個(gè)剛剛滿足傳輸速率 要求i c的子信道集合E包含圖5所示主要步驟
步驟R3041、 RS估計(jì)子信道集合C6、 C4以及C2對應(yīng)的傳輸能力Q6、
步驟R3042、判斷g6是否大于等于AuT,如果是，則執(zhí)行步驟R3043; 否則執(zhí)行步驟R3044;
步驟R3043、 RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的C6中選擇一個(gè)剛剛滿足UT傳 輸速率要求及ut且平均SINR最大的子信道集合E，選擇一個(gè)剛剛滿足傳輸 速率要求i c的子信道集合E的流程結(jié)束；
步驟R3044、判斷06 + "是否大于等于Wut，如果是，則執(zhí)行步驟R3045; 否則執(zhí)行步驟R3046;
步驟R3045、 RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的C4中選擇一個(gè)剛剛超過傳輸速 率差值(^ut - &)且平均SINR最大的子信道集合W，并令E= C6 + W,選擇 一個(gè)剛剛滿足傳輸速率要求i c的子信道集合E的流程結(jié)束；
步驟R3046、 RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的C2中選擇一個(gè)剛剛超過傳輸速 率差值(i uT - g6 -")且平均SINR最大的子信道集合S,并令E= C6 + C4+S， 選捧一個(gè)剛剛滿足傳輸速率要求i c的子信道集合E的流程結(jié)束。
其中，步驟r308中所述1^在集合八6 +A4 + A2(不包含C6 + Q + C2)中 選擇一個(gè)剛剛滿足傳輸速率要求a的子信道集合f包含以下步驟
步驟R3081、 RS估計(jì)子信道集合A6-C6、 A4-Q以及A2-C2對應(yīng)的 傳輸能力X6、 Xt以及X/，
步驟R3082、如果16大于等于A,則RS在BS"RS《連路對應(yīng)的A6-C6中選擇一個(gè)傳輸能力剛剛超過A而且平均SINR最大的子信道集合F;
步驟r3083、如果X6小于a，而X6 + Xt大于等于a,則rs在bs^rs 鏈路對應(yīng)的A4 - C4中選擇一個(gè)傳輸能力剛剛超過A -X6而且平均SINR最大 的子信道集合V，并令F二A6-C6 + V;
步驟R3084、如果^6+Xt小于A，則J^在BS^RS鏈路對應(yīng)的子信道 集合(A6 + A4 + A2 - C6 - C4 - Cy中選擇一個(gè)剛剛超過傳輸速率差值(A -I6 -XO且平均SINR最大的子信道集合N,并且令F= (A6 + A4 - C6 - C4)+N。
步驟R309中所述RS在集合B6 + B4 + B2(不包含C6 + C4 + (32)中選擇一 個(gè)剛剛滿足傳輸速率要求△的子信道集合G包含以下步驟
步驟R3091、 RS估計(jì)子信道集合B6-C6、 B4-C4以及B廣C2對應(yīng)的傳
輸能力F6、 74以及72;
步驟R3092、如果T6大于等于A，貝'j RS在RS^UT鏈3各對應(yīng)的B6-C6中選擇一個(gè)傳輸能力剛剛超過△而且平均SINR最大的子信道集合F;
步驟R3093、如果76小于A,而^ + y4大于等于A,則RS在RS^UT 鏈路對應(yīng)的(B4-Q)中選擇一個(gè)傳輸能力剛剛超過A-y"6而且平均SINR最 大的子信道集合V，并令F-B6-Q + V;
步驟R3094、如果76 + 74小于A,則RS在RS^UT鏈路對應(yīng)的子信道 集合(B2 - C2)中選擇一個(gè)剛剛超過傳輸速率差值(A - 76 - ;T4)且平均SINR最 大的子信道集合N，并且令F= (B6 + B4 - C6 _ C4)+N。
步驟S40、 RS向BS報(bào)告所述子信道預(yù)分配的結(jié)果C和D,并向BS發(fā) 起帶寬請求；
步驟S50、 BS收集所有RS報(bào)告的子信道集合C和D;
步驟S60、 BS將集合C和D包含的子信道總數(shù)最少的RS判決為中繼 站RS—R;
步驟S70、 BS將RS—R報(bào)告的子信道集合C分配給BS^RS鏈路，將 子信道集合D分配給RS^UT 4連路；
步驟S80、 BS將中繼站選擇結(jié)果以及BS^RS鏈路和RS^UT鏈路子 信道分配結(jié)果廣播通知所有RS;
步驟S90、中繼站RS—R接收到來自BS的通知信息以后，解析該信息， 并且將RS^UT4連;洛子信道分配結(jié)果(即子信道D以及D中元素所對應(yīng)的調(diào) 制方式)通知UT,同時(shí)向BS反饋已經(jīng)對UT進(jìn)行通知。
向BS反饋的目的就是需要BS給RS—R^UT5鏈路以及BS^RS—R鏈 路預(yù)留出上述分配的子信道資源，同時(shí)告訴BS該RS—R已經(jīng)做好了中繼準(zhǔn) 備。RS—R通知UT5的目的就是告訴UT5關(guān)于中繼站選擇的結(jié)果以及 RS_R^UT5鏈路的子信道分配結(jié)果，并且通知UT5做好中繼準(zhǔn)備，同時(shí)告 訴UT5該RS一R也已經(jīng)做好了中繼準(zhǔn)備。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到
的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范 圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)的中繼站選擇和子信道分配方法，包括基站BS、用戶終端UT以及多個(gè)中繼站RS，其特征在于，包括以下步驟，t1、選擇鏈路和鏈路中信干噪比SINR超過SINR閾值的子信道索引號集合A和集合B的對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力都超過UT傳輸速率要求的RS，該RS為相應(yīng)的鏈路和鏈路預(yù)分配子信道集合C和集合D；t2、RS向BS報(bào)告該RS給和鏈路的子信道預(yù)分配的結(jié)果集合C和集合D，并向BS發(fā)出帶寬請求；t3、BS收到所述帶寬請求和所述子信道預(yù)分配的結(jié)果后，確定集合C和集合D的合集中包含的子信道總數(shù)最少的RS作為目標(biāo)中繼站RS_R,并將該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的子信道集合C分配給該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的鏈路，將子信道集合D分配給該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的鏈路。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟tl中包括，tl 1 、所述RS估計(jì)BS^RS鏈路和RS^UT鏈路在所有可用子信道上的 信干噪比；tl2、RS將BShRS鏈路和RSbUT鏈路中SINR超過SINR閾值的子信 道索引號分別計(jì)入集合A和集合B;t13、 RS估計(jì)A和B對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力Rl和R2;tl4、 Rl和R2都超過UT傳輸速率要求的RS為相應(yīng)的BS^RS鏈路和 RS^UT鏈路分別預(yù)分配子信道集合C和集合D。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述可用子信道是指BS分配給BS^RS鏈路和RS^UT鏈路的BS所 轄小區(qū)中還沒有被使用的子信道；所述SINR是指每個(gè)子信道中所有子載波上的平均SINR值；所述SINR閾值是指系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的所有子信道上的SINR參考值，當(dāng) 子信道對應(yīng)的SINR低于此參考值時(shí)，表示此信道條件連最低調(diào)制方式要求 都無法滿足；所述最大傳輸能力是指在數(shù)字調(diào)制以前所有可用子信道承載的最大比特?cái)?shù)；所述步驟t14中，所述RS為相應(yīng)的BS^RS鏈路和RS"UT鏈路分別 預(yù)分配子信道集合C和D,包含集合C和D中子信道索引號及其對應(yīng)的調(diào) 制方式。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟tl3中，所述RS 估計(jì)A和B對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力Rl和R2，包括以下步驟，t131、 RS依據(jù)每個(gè)子信道對應(yīng)的SINR估計(jì)其支持的最高調(diào)制方式，所 述調(diào)制方式包含QPSK、 16QAM、 64QAM;t132、 RS估計(jì)子信道集合A中最高支持64QAM、 16QAM和QPSK的 子信道數(shù)目nl、 n2和n3以及子信道集合B中最高支持64QAM、 16QAM 和QPSK的子信道凄t目ml 、 m2和m3;t133、 RS估計(jì)子信道集合A和B對應(yīng)的最大傳輸能力Rl和R2，如果 令一個(gè)子信道包含的子載波數(shù)目為K,貝'J Rl=(6nl+4n2+2n3) x K， R2=(6 ml+4 m2+2n3) x K。
5、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟tl4中，所述R1 和R2都超過UT傳輸速率要求的RS為相應(yīng)的BSeRS鏈路和RS^UT鏈路 分別預(yù)分配子信道集合C和集合D，包括以下步驟，步驟401、 RS計(jì)算子信道集合A6、 A4、 A2、 B6、 B4、 B2、 C6、 C4、 C2， 其中A6、 A4、 A2分別是該RS對應(yīng)的子信道集合A中最高支持64QAM、 16QAM和QPSK的子信道索引號集合，B6、 B4、 B2是相應(yīng)子信道集合B中 最高支持64QAM、 16QAM和QPSK的子信道索引號集合，C6是A6和B6 的交集，<:4是八4和B4的交集，C2是A2和B2的交集；步驟402、 RS估計(jì)子信道集合Q、 C4、 C2的合集C6 + Q + C2的傳輸能力i c;步驟403、如果i c超過用戶終端的傳輸速率要求i uT,則執(zhí)行步驟404， 否則#1行步驟407; 步驟404、 RS在集合C6 + C4 + C2中選擇一個(gè)滿足傳輸速率要求7 ut的 最小子信道集合E;步驟405 、 RS將集合C=E中子信道預(yù)分配給BS^RS鏈路；步驟406、 RS將集合D=E中子信道預(yù)分配給RS^UT鏈路，預(yù)分配子 信道集合C和D結(jié)束；步驟407、 RS估計(jì)i c和i UT間差距A,即A=i UT - i c;步驟408、 RS在不包含C6 + C4 + C2的集合A6 + A4 + A2中選擇一個(gè)滿足 傳輸速率要求A的子信道集合F;步驟409、 RS在不包含C6 + C4 + C2的集合B6 + B4 + B2中選擇一個(gè)滿足 傳輸速率要求A的子信道集合G;步驟410、RS將集合C二F十C6 + C4 + C2中子信道預(yù)分配給BS"RS鏈路；步驟411 、RS將集合D-G+Q + C4 + C2中子信道預(yù)分配給RS"UT鏈路， 預(yù)分配子信道集合C和D結(jié)束。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟404中，所述滿 足傳輸速率要求WUT的最小子信道集合E是指該集合E中子信道對應(yīng)的傳輸 能力超過^ut，而且與i ut接近，如果該子信道集合對應(yīng)的傳輸能力再小一 點(diǎn)的話，就無法滿足UT的傳輸速率要求i UT。
7、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟404中，所述RS 在集合C6 + C4 + C2中選擇一個(gè)滿足傳輸速率要求/ UT的子信道集合E,包含 以下步驟步驟4041、 RS估計(jì)子信道集合C6、 Q以及C2對應(yīng)的傳輸能力Q6、 Q4 以及込；步驟4042、如果g6大于等于WUT,則RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的C6中 選擇一個(gè)滿足UT傳輸速率要求Ajt且平均SINR最大的子信道集合E;如果"小于Wut，而g6 + "大于等于Aut,則RS在BS^RS鏈路對應(yīng) 的C4中選擇一個(gè)超過傳輸速率差值(i uT-")且平均SINR最大的子信道集 合W，并令E^ + W; 如果Q6 + Q4小于Rut,則RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的C2中選擇一個(gè)超過 傳輸速率差值(RuT-Q6-Q4")且平均SINR最大的子信道集合S，并令E= C6+ c4+s。
8、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟408中，所述RS 在不包含C6 + C4 + C2的集合A6 + A4 + A2中選4奪一個(gè)滿足傳輸速率要求A的 子信道集合F,包含以下步驟步驟4081、 RS估計(jì)子信道集合A6-C6、 A4-Ct以及A2-C2對應(yīng)的傳輸能力X6、 X4以及X2;步驟4082、如果Z6大于等于A,則RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的A6 - C6 中選擇一個(gè)傳輸能力超過A而且平均SINR最大的子信道集合F;如果X6小于A，而X6 + X4大于等于A,則RS在BS"RS鏈路對應(yīng)的 A4-C4中選擇一個(gè)傳輸能力超過A-X6而且平均SINR最大的子信道集合 V，并令F:A6-C6 + V;如果X6 + X4小于A,則RS在BS^RS鏈路對應(yīng)的子信道集合(A6 + A4 + A2 - C6 - C4 - C2)中選擇一個(gè)超過傳輸速率差值(A -16 -XO且平均SINR 最大的子信道集合N,并且令F= (A6 + A4 - C6 - C4)+N。
9、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟409中，所述RS 在不包含C6 + C4 + C2的集合B6 + B4 + B2中選擇一個(gè)滿足傳輸速率要求△的 子信道集合G,包含以下步驟步驟4091、 RS估計(jì)子信道集合B6-C6、 B4-C4以及B2-C2對應(yīng)的傳 輸能力76、 74以及如果76大于等于△,則RS在RS^UT鏈路對應(yīng)的B6 _ C6中選擇一個(gè) 傳輸能力超過A而且平均SINR最大的子信道集合F;如果y6小于A，而F"6 + y4大于等于A,則RS在RS"UT鏈路對應(yīng)的(B4 - C4)中選擇一個(gè)傳輸能力超過△ - r6而且平均SINR最大的子信道集合V, 并令F= B6 - C6 + V;如果76 + F4小于A,則RS在RS-UT鏈3各對應(yīng)的子信道集合(B2 - C2) 中選擇一個(gè)超過傳輸速率差值(厶-Y6-Y4)且平均SINR最大的子信道集合N,并且令F= (B6 + B4 - C6 - C4)+N。
10、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟t2中，所述RS向BS報(bào)告該RS給BShRS和RS"UT鏈路的子信道預(yù)分配的 結(jié)果C和D，包含向BS報(bào)告集合C中的子信道索引號及其對應(yīng)的調(diào)制方式， 以及集合D中子信道的數(shù)目。
11、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟t3中，所述BS 收到所述帶寬請求和所述子信道預(yù)分配的結(jié)果后，BS收集所有RS報(bào)告的 子信道集合C和D，確定集合C和D包含的子信道總數(shù)最少的RS作為目 標(biāo)中繼站RS—R。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述RS向BS報(bào)告的子 信道集合C和D,包含集合C中子信道的索引號以及其中每個(gè)子信道對應(yīng) 的調(diào)制方式，并且包含集合D中的子信道數(shù)目。
13、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟t3中，所述BS將子信道集合C分配給BS^RS鏈路包含集合C中子信道的索 引號以及每個(gè)子信道對應(yīng)的調(diào)制方式；所述BS將子信道集合D分配給 RS^UT鏈路包含集合D中的子信道索引號。
14、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟t3后包括，所述BS將目標(biāo)中繼站選擇結(jié)果廣播通知所有RS;RS解析來自BS的通知信息，如果確認(rèn)自己已經(jīng)被選作了目標(biāo)中繼站 RS—R,則將RS^UT鏈路子信道分配結(jié)果通知UT，并向BS反饋已經(jīng)對UT 進(jìn)行了通知；如果確認(rèn)自己沒有被選作目標(biāo)中繼站，則不向BS和UT反饋 任何信息。
15、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述UT處于多個(gè)RS覆 蓋范圍之內(nèi)，且該UT無法與BS直接通信，它只能通過中繼站的中繼才能 實(shí)現(xiàn)與BS的通信；所述RS處于BS的覆蓋范圍之內(nèi)；所述UT—次最多只 通過一個(gè)中繼站的中繼來實(shí)現(xiàn)與BS之間的通信連接。
16、 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)中繼站通知UT 的信息中包含分配給RS^UT鏈路的子信道索？ 1號及其對應(yīng)的調(diào)制方式。
全文摘要
一種正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)的中繼站選擇和子信道分配方法，首先選擇BSRS鏈路和RSUT鏈路中SINR超過SINR閾值的子信道索引號集合A和B的對應(yīng)子信道上的最大傳輸能力都超過UT傳輸速率要求的RS，該RS為相應(yīng)的BSRS鏈路和RSUT鏈路預(yù)分配子信道集合C和D；然后RS向BS報(bào)告子信道預(yù)分配結(jié)果集合C和D并發(fā)出帶寬請求，BS收到帶寬請求和子信道預(yù)分配結(jié)果后，確定集合C和D的合集中包含的子信道總數(shù)最少的RS作為目標(biāo)中繼站，并將該目標(biāo)中繼站對應(yīng)的子信道集合C和D分別分配給BSRS鏈路和RSUT鏈路。應(yīng)用本發(fā)明，有利于BS統(tǒng)一掌控整個(gè)小區(qū)的子信道資源，同時(shí)節(jié)省RS與BS之間的信令開銷。
文檔編號H04B7/005GK101388692SQ20071014980
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者蔣小奎 申請人:中興通訊股份有限公司