TWI419579B - 多跳無線移動通信網路中重配置方法 - Google Patents

Description

多跳無線移動通信網路中重配置方法

本發明涉及一種網路技術，更具體的說涉及一種多跳無線移動通信網路中之網路重配置方法。

隨著無線移動通信技術在個人無線通信領域中之應用，無線移動通信技術經歷了從模擬製式到數字製式，從語音通信到數據通信之飛速發展，同時也在不斷面臨著更高移動速度、更高通信速率、更高無線資源利用率之挑戰。在無線移動通信技術之發展過程中，蜂窩式小區(Cell)概念之出現為無線移動通信網路的發展揭開了全新之一頁。在這種概念下，無線移動通信網路之覆蓋區域被劃分為許多個蜂窩式小區，每個小區中架設一個基地台(BS：Base Station)，小區之覆蓋區域由小區基地台的發射信號所覆蓋之範圍決定，如小區基地台最大信號發射功率或小區基地台發射信號之波束方向所決定的覆蓋範圍；終端用戶或稱為移動台(MS：Mobile Station)將根據其所處地理位置選擇駐留小區(Camped Cell)，並通過與所述小區基地台之通信接入無線移動通信網路；在移動台之移動過程中，隨著其所處地理位置之變化，移動台將進行小區重選(Cell Reselection)或小區切換(Cell Handover)以選擇新的小區為其提供無線接入服務。由於小區概念中這種空間上之分隔，若另一個小區基地台之發射信號相比於本小區基地台的發射信號在到達移動台時可以忽略不計，則認為這兩個小 區間之互干擾(Inter-cell Interference)可以忽略不計，無線資源將可以在這兩個小區中復用(Reuse)，從而使無線資源之利用率得以顯著提高。

當無線移動通信技術發展到今天，無線移動通信網路已經進入第三代無線移動通信網路時期，並正在向第四代甚至未來無線移動通信網路時期邁進。無線移動通信網路終端用戶之數量進一步大大增長，終端用戶對於通信速率之需求越來越高，數據通信業務正在興起，這些都對非常有限之無線資源的有效利用提出了更高之要求。為了適應這種要求，無線移動通信網路中之小區覆蓋區域不斷裂變縮小(Cell Splitting)，小區數量不斷增加，以滿足終端用戶日益增長之無線接入服務請求。此外，在無線移動通信網路演進之過程中，載波頻段也在不斷提高，如由第二代GSM(Global System of Mobile Communications)無線移動通信網路中之900M載波頻段演進到第三代UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)無線移動通信網路中的2G載波頻段；載波頻段之提高使得無線電波在傳播過程中的穿透能力減弱，在同樣之小區基地台最大信號發射功率下小區的覆蓋區域將會變小，因而為了提供同樣之覆蓋區域，無線移動通信網路中之小區數量也將增加。小區數量之不斷增加一方面意味著小區基地台數量的相應增加，從而使得建設無線移動通信網路之成本大為提高，維護無線移動通信網路之難度變大；另一方面意味著移動台在移動之過程中，將要經歷頻繁之小區重選或小區切換過程， 這勢必會降低無線接入服務之性能，影響無線通信之有效進行。

由此看出，這種一度為無線移動通信網路帶來突破性進展之傳統小區概念已不能很好的滿足當今無線移動通信網路發展之要求。為了應對這樣之新問題，一種多跳無線移動通信網路逐漸獲得了人們越來越多之關注。相比於傳統小區概念下，每一個小區之覆蓋區域由小區基地台發射信號的覆蓋範圍所決定，小區內之終端用戶通過直接與小區基地台進行通信的"單跳"(Single Hop)鏈路獲得無線接入服務；在多跳無線移動通信網路中之每個小區內，除了小區基地台之外，一般還將存在至少一個中繼節點(RN：Relay Node)，中繼節點為小區內之終端用戶與小區基地台之間的通信提供中繼；即終端用戶將不再直接與基地台進行通信，而是轉而與中繼節點直接通信，由中繼節點進而與小區基地台建立通信，實現終端用戶與小區基地台間之通信。不難看出，在這樣之小區結構下，由於小區內之終端用戶在與小區基地台建立通信的過程中，一般存在至少一次經由中繼節點之"跳轉"，因而使終端用戶與小區基地台之間可通信的距離增長，使小區之覆蓋區域在小區基地台發射信號功率不變的情況下得以加大，從而可以減少多跳無線移動通信網路中之小區數量。

但是，在目前提出之多跳無線移動通信網路架構下，一個小區中之中繼節點固定歸屬於此小區，固定之與其小區基地台通信為其小區內的終端用戶提供中繼；當網路中 終端用戶之數量增長以致於一個小區中的終端用戶呼叫將被阻塞時，小區之覆蓋區域將重新面臨裂變的問題。因此，一種進一步通過小區中之中繼節點進行路由(Routing)的方案被提出來，在這種方案中，一個小區中之中繼節點將不僅能與其小區基地台進行通信，還可以與其相鄰小區內之中繼節點建立通信，從而在小區中終端用戶之呼叫將被阻塞時，為所述之呼叫提出一條路徑，將其路由至另一個非忙小區以獲得無線接入服務。盡管所述之方案可以解決所述的呼叫阻塞問題，但是小區中中繼節點之歸屬仍舊固定，所述之方案不得不採用路由的方法為所述呼叫尋找新的非忙小區，其不僅受限於所述非忙小區中中繼節點之設置與中繼能力，還將在尋找路由路徑上遇到新的問題，因此並不能令人滿意。

本發明之目的在於提供一種多跳無線移動通信網路中網路重配置方法。使用本發明之方法，所述之中繼節點將不再固定歸屬於一個小區，而是可以根據需要在相鄰之小區中靈活調配。通過這樣之網路重配置，使網路終端用戶負載量在各小區中合理分布，從而提高無線移動通信網路之無線接入服務能力與效率。

上述之發明目的是通過以下的技術方案實現的：一種多跳無線移動通信網路中之網路重配置方法，所述網路中之一個移動台M通過至少一個中繼節點N的中繼與一個基地台A進行通信，進而接入所述網路；所述基地台A與一 個基地台B相鄰；其特徵在於：當所述網路需要進行重配置時，包括步驟如下：a.所述基地台A發出重配置請求，所述重配置請求中包括所述中繼節點N之信息；b.所述基地台B收到所述重配置請求，向所述基地台A發出重配置許可；c.所述基地台A收到所述重配置許可，向所述中繼節點N及所述基地台B發出重配置開始指示；d.所述基地台B收到所述重配置開始指示，對其所覆蓋之區域進行調整；所述中繼節點N收到重配置開始指示，啟動相關之測量過程以建立與所述基地台B的通信；e.所述基地台B與所述中繼節點N之通信建立，所述基地台B向所述基地台A及所述中繼節點N發出重配置完成指示；f.所述基地台A收到所述重配置完成指示，對其所覆蓋之區域進行調整，所述中繼節點N與所述基地台A之通信終止，網路重配置過程結束。

根據本發明之一個方面，當在所述移動台M與所述基地台A進行通信之鏈路中存在兩個或兩個以上的中繼節點時，通過所述步驟，所述鏈路中之最後一級中繼節點將被重配置；所述重配置過程結束後，所述中繼節點與所述基地台B之通信建立，而其與所述基地台A之通信終止。

根據本發明之一個方面，當在所述移動台M與所述基地台A進行通信之鏈路中存在兩個或兩個以上的中繼節點 時，所述基地台A將在所述之中繼節點中選擇一個中繼節點，並通過所述之步驟對其進行重配置；所述重配置過程結束後，所述中繼節點與所述基地台B之通信建立，而其與其後級中繼節點之通信終止。

根據本發明之一個方面，當所述移動台M發起之一個新呼叫或切換的一個呼叫將被所述基地台A拒絕，或所述基地台A將對其終端用戶負載量進行調整時，所述網路將通過所述步驟進行重配置。

根據本發明之一個方面，在所述步驟d與所述步驟f中，所述基地台B與所述基地台A通過對其發射功率進行調整以調整其所覆蓋之區域。

根據本發明之一個方面，在所述步驟d與所述步驟f中，所述基地台B與所述基地台A通過對其發射信號的波束方向進行調整以調整其所覆蓋之區域。

第1a圖與第1b圖以及第2a圖與第2b圖中給出了本發明之兩個具體實施例。

在本發明之一個具體實施例中，在所述之多跳無線移動通信網路中，一個小區基地台BS_A 之最大發射信號功率所覆蓋的區域內存在至少一個中繼節點RN，所述基地台BS_A 使用全向天線；一個移動台MS_m 通過所述中繼節點RN之至少一次中繼與所述基地台BS_A 進行通信，進而接入所述多跳無線移動通信網路，獲得無線接入服務；所述基地台BS_A 與另一個小區基地台BS_B 相鄰，如第1a圖所示。

若所述基地台BS_A 之終端用戶負載量已經飽和，當所述移動台MS_m 發起之一個新呼叫將被所述基地台BS_A 拒絕時，為了使所述移動台之呼叫不被阻塞，所述網路將根據本發明之方法被重新配置，所述網路重配置之方法包括步驟如下：a.所述基地台BS_A 發出重配置請求，所述重配置請求中包括所述中繼節點RN之信息；b.所述基地台BS_B 收到所述重配置請求，向所述基地台BS_A 發出重配置許可；c.所述基地台BS_A 收到所述重配置許可，向所述中繼節點RN及所述基地台BS_B 發出重配置開始指示；d.所述基地台BS_B 收到所述重配置開始指示，對其所覆蓋之區域進行調整；所述中繼節點RN收到重配置開始指示，啟動相關之測量過程以建立與所述基地台BS_B 的通信；e.所述基地台BS_B 與所述中繼節點RN之通信建立，所述基地台BS_B 向所述基地台BS_A 及所述中繼節點RN發出重配置完成指示；f.所述基地台BS_A 收到所述重配置完成指示，對其所覆蓋之區域進行調整，所述中繼節點RN與所述基地台BS_A 之通信終止，網路重配置過程結束。

由於在目前所述之多跳無線移動通信網路中，一般情況下，小區基地台仍舊由基地台控制器(BSC：Base Station Controller)進行控制，基地台與其基地台控制器之間通過 有線接口相連，基地台之間不能互相直接通信，相鄰小區集合之列表在基地台控制器中保存；因而，在所述步驟a中，所述基地台BS_A 發出之重配置請求通常情況下將由其基地台控制器中轉：所述基地台控制器收到所述基地台BS_A 之重配置請求後，在其保存之相鄰小區集合列表中尋找一個合適的所述基地台BS_A 之相鄰小區基地台，如本具體實施例中之所述基地台BS_B ，並向所述基地台BS_B 轉發所述之重配置請求；所述之重配置請求中包括所述中繼節點RN的信息，例如正在與所述中繼節點RN通信之終端用戶的數量，各個所述終端用戶需要之通信速率等信息。當隨著所述多跳無線移動通信網路之發展，網路更趨近於分布式(Distributive)結構，基地台之間將存在相互直接通信的接口，並且基地台將具有更多之自主管理功能時，所述之重配置請求也可以由所述基地台BS_A 直接發送給所述基地台BS_B 。

進而經過所述步驟b與所述步驟c，在所述步驟d中，所述基地台BS_B 開始對其覆蓋區域進行調整；在本具體實施例中，所述基地台BS_B 將逐步調整其發射信號功率，以覆蓋所述中繼節點RN；並且所述中繼節點RN啟動相關之測量過程，例如對所述基地台BS_B 之導頻信號進行搜索與測量，捕獲與所述基地台BS_B 間之下行鏈路同步，完成與所述基地台BS_B 間之上行鏈路同步，以建立與所述基地台BS_B 之通信。

當經過所述步驟e：所述基地台BS_B 與所述中繼節點 RN之通信建立，所述重配置完成指示被發出，在所述步驟f中，所述基地台BS_A 開始對其所覆蓋之區域進行調整；在本具體實施例中，所述基地台BS_A 調整其發射信號功率，不再對所述中繼節點RN進行覆蓋，所述中繼節點RN與所述基地台BS_A 之通信終止，網路重配置過程結束。重配置結束後之網路示意圖如第1b圖所示：可以看出，所述中繼節點RN已不再歸屬於所述基地台BS_A ，而是歸屬於所述基地台BS_B ；所述移動台MS_m 發起之新呼叫通過所述中繼節點RN的至少一次中繼，被所述基地台BS_B 接受；通過與所述基地台BS_B 進行通信，所述移動台MS_m 接入了所述多跳無線移動通信網路，進而獲得了無線接入服務。

當在所述移動台MS_m 與所述基地台BS_A 進行通信之鏈路中存在兩個或兩個以上的中繼節點時，通過所述步驟，所述鏈路中之最後一級中繼節點將被重配置；或所述基地台BS_A 將在所述之中繼節點中選擇一個中繼節點，並通過所述之步驟對其進行重配置；所述重配置過程結束後，所述中繼節點與所述基地台BS_B 之通信建立，而其與所述基地台BS_A 或其後級中繼節點之通信終止。

同樣根據本發明之技術構思，若由於所述基地台BS_A 之繁忙，所述移動台MS_m 切換之一個呼叫將被所述基地台BS_A 拒絕時，也可使用本發明之方法對所述多跳無線移動通信網路進行重配置，從而使所述移動台之呼叫不被阻塞。甚至在所述基地台BS_A 並不繁忙時，僅是為了保持所述多跳無線移動通信網路中之負載平衡，而需對所述多跳無 線移動通信網路進行網路重配置，本發明之方法將同樣適用。

此外，除了上述具體實施例中所使用之通過調整發射信號功率而調整小區基地台覆蓋範圍的方法，在本發明之另一個具體實施例中，如第2a圖與第2b圖所示，也可通過調整發射信號之波束方向以調整小區基地台的覆蓋區域。在此具體實施例中，所示基地台BS_A 與BS_B 使用定向天線或智能天線；在所述多跳無線移動通信網路進行重配置前，如第2a圖所示，所述基地台BS_A 之天線波束指向所示的中繼節點RN，所示之移動台MS_m 通過所述中繼節點RN的至少一次中繼與所述基地台BS_A 進行通信，進而接入所述多跳無線移動通信網路；當所述移動台MS_m 發起之一個新呼叫或切換的一個呼叫被所述基地台BS_A 拒絕，或僅是所述基地台BS_A 將對其終端用戶負載量進行調整時，本領域內之技術人員可同理根據本發明的方法，對所述多跳無線移動通信網路進行重配置，重配置後之網路示意圖如第2b圖所示；所述基地台BS_A 之天線波束方向已被調整，所述中繼節點RN不再歸屬於所述基地台BS_A ；所述基地台BS_B 之天線波束在調整後指向所述中繼節點RN，與所述中繼節點RN建立通信；所述移動台MS_m 發起之新呼叫通過所述中繼節點RN的至少一次中繼，被所述基地台BS_B 接受；通過與所述基地台BS_B 進行通信，所述移動台MS_m 接入了所述多跳無線移動通信網路，進而獲得了無線接入服務。

綜上所述，使用本發明之方法，所述之中繼節點將不再固定歸屬於一個小區基地台，而是可以根據需要在相鄰之小區中靈活調配。通過這樣之網路重配置，使網路終端用戶負載量在各小區中合理分布，提高了無線移動通信網路之無線接入服務能力與效率。

BS_A ‧‧‧基地台

BS_B ‧‧‧基地台

MS_m ‧‧‧移動台

RN‧‧‧中繼節點

以下將結合附圖通過具體實施例對本發明之目的及特徵加以詳細說明，這些具體實施例是說明性的，不具有限制性。

第1a圖及第1b圖表示本發明之一個具體實施例。

第2a圖及第2b圖表示本發明之另一個具體實施例。

BS_A ‧‧‧基地台

BS_B ‧‧‧基地台

MS_m ‧‧‧移動台

RN‧‧‧中繼節點

Claims (6)

1. 一種多跳無線移動通信網路中之網路重配置方法，所述網路中之一個移動台M通過至少一個中繼節點N的中繼與一個基地台A進行通信，進而接入所述網路；所述基地台A與一個基地台B相鄰；其特徵在於：當所述網路需要進行重配置時，包括步驟如下：a.所述基地台A發出重配置請求，所述重配置請求中包括所述中繼節點N之信息；b.所述基地台B收到所述重配置請求，向所述基地台A發出重配置許可；c.所述基地台A收到所述重配置許可，向所述中繼節點N及所述基地台B發出重配置開始指示；d.所述基地台B收到所述重配置開始指示，對其所覆蓋之區域進行調整；所述中繼節點N收到重配置開始指示，啟動相關之測量過程以建立與所述基地台B的通信；e.所述基地台B與所述中繼節點N之通信建立，所述基地台B向所述基地台A及所述中繼節點N發出重配置完成指示；f.所述基地台A收到所述重配置完成指示，對其所覆蓋之區域進行調整，所述中繼節點N與所述基地台A之通信終止，網路重配置過程結束。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多跳無線移動通信網路中 的網路重配置方法，其中當在所述移動台M與所述基地台A進行通信之鏈路中存在兩個或兩個以上的中繼節點時，通過所述步驟，所述鏈路中之最後一級中繼節點將被重配置；所述重配置過程結束後，所述中繼節點與所述基地台B之通信建立，而其與所述基地台A之通信終止。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多跳無線移動通信網路中的網路重配置方法，其中當在所述移動台M與所述基地台A進行通信之鏈路中存在兩個或兩個以上的中繼節點時，所述基地台A將在所述之中繼節點中選擇一個中繼節點，並通過所述之步驟對其進行重配置；所述重配置過程結束後，所述中繼節點與所述基地台B之通信建立，而其與其後級中繼節點之通信終止。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多跳無線移動通信網路中的網路重配置方法，其中當所述移動台M發起之一個新呼叫或切換的一個呼叫將被所述基地台A拒絕，或所述基地台A將對其終端用戶負載量進行調整時，所述網路將通過所述步驟進行重配置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多跳無線移動通信網路中的網路重配置方法，其中在所述步驟d與所述步驟f中，所述基地台B與所述基地台A通過對其發射功率進行調整以調整其所覆蓋之區域。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多跳無線移動通信網路中的網路重配置方法，其中在所述步驟d與所述步驟f中 ，所述基地台B與所述基地台A通過對其發射信號的波束方向進行調整以調整其所覆蓋之區域。