用于无线中继网络的切换测量方法、系统及中继节点的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于无线中继网络的切换测量方法、系统及中继节点，其中切换测量方法包括：中继节点监测用户设备与基站之间的信道状态信息的变化；当所述中继节点监测到所述用户设备处于需启动切换的场景，且所述信道状态信息的变化达到预设启动门限时，所述中继节点对自身监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码；所述中继节点对网络编码后的信息进行广播，以便接收到所述网络编码后的信息的用户设备根据通过已接收的先验基站控制信息来解码待切换基站的基站控制信息。本发明能够满足无线中继网络对切换过程的要求。
【专利说明】用于无线中继网络的切换测量方法、系统及中继节点
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种用于无线中继网络的切换测量方法、系统及中继节点。
【背景技术】
[0002]无线中继网络把传统网络中的单跳链路分割成多跳链路，同时引入了新的网络节点——中继站(Relay Node,简称RN，也称中继节点)来承担基站与移动终端间的数据或者信令的转发操作。以数据包交换过程为例，在现有的无线中继网络中，如果两个无线终端需要通过中继节点交换数据包，则需要其中某无线终端将数据包发给中继节点，再由中继节点发送给另一个无线终端，而该另一个无线终端将自己的数据包发送给中继节点，再由中继节点发送给该某无线终端。
[0003]对于无线中继网络来说，移动中断的切换相比于传统网络来说具有一定的特点，如下:
[0004]1.切换目标增多
[0005]在传统无线网络中，切换仅在源基站、目的基站和移动终端三种网络元素之间进行。随着中继技术的引入，在网络中除了原有的基站、终端之外，还增加了中继站这种新的网络元素(参见图1)，而且传输的路径也随之增加了基站与中继站之间的中继链路，以及中继站与用户之间的接入链路，可见切换目标增多，网络拓扑变得复杂，图1中基站I通过中继站2与各种终端3进行通信。
[0006]2.切换类型增多
[0007]在传统无线网络中，切换主要发生在两个基站之间或者一个小区的不同扇区之间。相比与传统无线网络来说，由于新的网络元素的增加，蜂窝中继网络的切换类型也随之增多，扩展为7种，主要分为两大类:小区内切换和小区间切换。图2为无线中继网络的切换场景示意图，以LTE网络为例。
[0008](I)小区内切换(Intracell Handover):用户设备(UE在同一个eNB控制的两个RN间的切换(场景3);或者是在eNB与其所属的RN之间切换(场景1、场景2);
[0009](2)小区间切换(Intercell Handover):UE在分别被不同eNB控制的两个RN间切换(场景7);或者在eNB与被另一个eNB控制的RN之间切换(场景5、场景6);或者是在不同的eNB之间进行切换(场景4)。
[0010]可以理解，无线中继网络本质上是网络中的用户相互之间能够直接通信或者通过中间节点的“接力”进行通信，这也就决定了这种网络必须支持移动性，满足不同场景应用的服务质量(Quality of Service,简称QoS)需求。而支持移动性的关键技术就是如何实现网络的无缝切换，如果切换过程进行不好，很可能造成小区的过载、移动台的“掉话”或者移动设备的“掉线”，使网络服务质量大大下降。无线多跳网络需要支持容纳不同比特率、不同服务质量要求的多媒体业务以及VolP等时延敏感业务，所以如何快速切换，降低切换时延一直是无线多跳网络研究热点，关系到无线多跳网络能否大规模部署问题。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提出一种用于无线中继网络的切换测量方法、系统及中继节点，能够满足无线中继网络对切换过程的要求。
[0012]为实现上述目的，本发明提供了一种用于无线中继网络的切换测量方法，包括:
[0013]中继节点监测用户设备与基站之间的信道状态信息的变化；
[0014]当所述中继节点监测到所述用户设备处于需启动切换的场景，且所述信道状态信息的变化达到预设启动门限时，所述中继节点对自身监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码；
[0015]所述中继节点对网络编码后的信息进行广播，以便接收到所述网络编码后的信息的用户设备根据通过已接收的先验基站控制信息来解码待切换基站的基站控制信息。
[0016]进一步的，所述基站控制信息为物理广播信道信号，所述中继节点对自身监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码的操作具体包括:
[0017]所述中继节点将自身监听到的邻基站的物理广播信道信号进行线性网络编码或随机网络编码，并对编码结果进行速率匹配；
[0018]所述中继节点再对速率匹配后的结果进行统一加扰和调制。
[0019]进一步的，所述基站控制信息为主同步信号的根序列序号，所述中继节点将自身监听到的邻基站的主同步信号的根序列序号对应的编号进行线性网络编码或随机网络编码。
[0020]进一步的，所述用户设备处于需启动切换的场景包括:
[0021]所述用户设备处于所述中继节点覆盖的边缘区域的场景；或所述用户设备预备进行大数据量传输的场景。
[0022]进一步的，所述预设启动门限由所述中继节点测量到的附近超过预设数目的用户设备的信道状态信息确定。
[0023]进一步的，所述中继节点所选用的邻基站的基站控制信息及网络编码算法由所述用户设备的移动方向和移动速度确定。
[0024]进一步的，所述基站与中继节点在时间上同步且共享时域资源。
[0025]进一步的，所述先验基站控制信息为所述用户设备的归属基站的基站控制信息，或者所述用户设备的归属基站的基站控制信息和预先获取的邻基站的基站控制信息。
[0026]为实现上述目的，本发明提供了一种实现无线中继网络的切换测量的中继节点，包括:
[0027]信道状态监测单元，用于监测用户设备与基站之间的信道状态信息的变化；
[0028]网络编码单元，用于在所述信道状态监测单元监测到所述用户设备处于需启动切换的场景，且所述信道状态信息的变化达到预设启动门限时，对所述中继节点监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码；
[0029]广播单元，用于对网络编码后的信息进行广播，以便接收到所述网络编码后的信息的用户设备根据通过已接收的先验基站控制信息来解码待切换基站的基站控制信息。
[0030]进一步的，所述基站控制信息为物理广播信道信号，所述网络编码单元具体包括:[0031]广播信号编码组件，用于将所述中继节点监听到的邻基站的物理广播信道信号进行线性网络编码或随机网络编码；
[0032]速率匹配组件，用于对编码结果进行速率匹配；
[0033]加扰调制组件，用于对速率匹配后的结果进行统一加扰和调制。
[0034]进一步的，所述基站控制信息为主同步信号的根序列序号，所述网络编码单元具体包括:
[0035]根序列序号编码组件，用于将所述中继节点监听到的邻基站的主同步信号的根序列序号对应的编号进行线性网络编码或随机网络编码。
[0036]为实现上述目的，本发明还提供了一种用于无线中继网络的切换测量系统，包括前述的实现无线中继网络的切换测量的中继节点，其中还包括:
[0037]用户设备，用于在接收到所述中继节点广播的网络编码后的信息时，根据通过已接收的先验基站控制信息来解码待切换基站的基站控制信息。
[0038]进一步的，所述先验基站控制信息为所述用户设备的归属基站的基站控制信息，或者所述用户设备的归属基站的基站控制信息和预先获取的邻基站的基站控制信息。
[0039]基于上述技术方案，本发明实施例通过中继节点监测用户设备与基站之间的信道状态信息的变化，并在符合一定条件下启动网络编码辅助的切换测量过程，利用中继节点对其所监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码并广播给用户设备，而用户设备可以根据自身已接收到的先验信息进行解码，获得所需测量基站的基站控制信息。中继节点通常设置在基站所覆盖的边缘地带或者用户设备较多的地点，其只需要使用较小的功率就可以覆盖到这些区域的用户设备，使这些区域的用户设备能够获得所需的基站控制信息，并进行切换判决，不仅可以有效地节省切换时延，还可以降低网络内的传输资源的占用。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0041]图1为现有的无线中继网络的网络结构示意图。
[0042]图2为现有的无线中继网络的切换场景示意图。
[0043]图3为本发明用于无线中继网络的切换测量方法的一实施例的流程示意图。
[0044]图4为本发明用于无线中继网络的切换测量方法实施例的数据传输实例第一阶段的示意图。
[0045]图5为本发明用于无线中继网络的切换测量方法实施例的数据传输实例第二阶段的示意图。
[0046]图6为本发明实现无线中继网络的切换测量的中继节点的一实施例的结构示意图。
[0047]图7为本发明用于无线中继网络的切换测量系统的一实施例的结构示意图。【具体实施方式】
[0048]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0049]在前面已经提到，高速低延时低损耗的接入技术对于切换提出了更高的要求，而引入中继节点后的切换面临着更多复杂的策略选择，如切换测量、判决、执行等。因此，合适的切换测量方法的选择至关重要。
[0050]如图3所示，为本发明用于无线中继网络的切换测量方法的一实施例的流程示意图。在本实施例中，切换测量流程包括:
[0051]步骤101、中继节点监测用户设备与基站之间的信道状态信息的变化；
[0052]步骤102、当所述中继节点监测到所述用户设备处于需启动切换的场景，且所述信道状态信息的变化达到预设启动门限时，所述中继节点对自身监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码；
[0053]步骤103、所述中继节点对网络编码后的信息进行广播，以便接收到所述网络编码后的信息的用户设备根据通过已接收的先验基站控制信息来解码待切换基站的基站控制信息。
[0054]对于用户设备来说，通过本实施例的上述各步骤获取到切换测量集合列表中多个基站的基站控制信息之后就完成了切换测量操作。
[0055]在本实施例中，网络编码方法被应用到无线中继网络的切换测量中，由于网络编码在无线环境中具有广播特性，且具有侦听邻居节点并且减少时隙等特点，因此在无线中继网络的切换方式中使用网络编码技术，可以有效的对信息进行整合，通过位于边缘区域的基站或者中继节点向用户设备发送基站控制信息(例如与信道质量的测量结果相关的信息等)，使用户设备可以快速做出切换判决，从而有效的节约切换时延。相比于现有切换测量技术，在节约切换时延的同时降低传输资源的利用，从而有效提高系统性能。
[0056]下面通过图4和图5的来看下本发明用于无线中继网络的切换测量方法的数据传输实例的两个阶段。仍以长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)网络为例，在图4中，基站eNB I发送数据A给移动台MSl和中继节点RN，基站eNB2发送数据B给移动台MS2和中继节点RN，而中继节点RN接收到基站eNBl和基站eNB2的数据后，根据接收到的数据A和数据B进行网络编码，例如将数据A和数据B进行异或运算，得到网络编码后的信息A ? B,在图5中中继节点RN将信息A Θ B广播，在中继节点RN的覆盖范围内的移动台MSl和移动台MS2都接收到了该信息A ? B,其中移动台MSl可以利用先验信息(即从基站eNBl接收到的数据A)与信息A ? B进行异或运算，即A 0 (A 0 B)=B,从而获得了数据B，同样的移动台MS2利用先验信息(即从基站eNB2接收到的数据B)与信息A ?B进行异或运算，即B ?(A? B)=A,从而获得了数据A。这样移动台MSl和MS2都可以根据获得的对方基站所发出的信息进行切换测量，并快速的做出切换判决，从而有效地节省切换时延。
[0057]另外，在上述数据传输过程中传输次数较少，因此还可以降低传输资源的利用，有效提高整个网络系统的性能。
[0058]为了尽量避免基站间、基站与中继节点间、用户设备与基站间以及中继节点与用户设备间数据传输的干扰，可以设定基站与中继节点在时间上同步且共享时域资源。
[0059]在无线中继网络中，用户设备UE通常会按照测量配置信息周期性的对邻小区信息进行获取，但由于无线中继网络传输的负载性，运动到基站或小区的边缘的用户设备UE对于切换测量的及时性的需求则更为迫切。用户设备UE通过测量得到信道状态信息，并在上行信道中反馈给基站eNB，而中继节点RN对用户设备UE和基站eNB之间的信号进行监听，监测该信道状态信息的变化情况。
[0060]当中继节点RN监测到用户设备UE处于需启动切换的场景，且信道状态信息的变化达到预设启动门限时，中继节点RN对自身监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码。这里所提到的用户设备处于需启动切换的场景可以有很多种，设计人员可以根据网络的具体要求进行设定，例如设定用户设备UE处于中继节点RN覆盖的边缘区域的场景，在该场景下，用户设备UE随时可能运动到另一个中继节点或基站的覆盖范围内，因此具有启动切换的需求。另一种情况，即用户设备UE预备进行大数据量传输的场景，在该场景下，由于用户设备UE需要进行大数据量传输，对网络带宽等有较高的要求，此时就需要选择合适的服务基站，也具有启动切换的需求。同理，还有其他可能的场景，根据需要可以设置成一种或多种场景，无论满足哪种场景都可以结合信道状态信息的变化启动切换进程。
[0061 ] 这里所提的切换进程并非切换的动作本身，而是与切换相关的操作，例如网络编码、切换测量等。
[0062]中继节点RN所监测到的信道状态信息可以包括一种或多种参数，例如信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,简称 SINR)、/[言噪比(Signal to NoiseRatio,简称SNR)、信道质量指示(Channel Quality Indicator,简称CQI)等，中继节点通过监测这些信道状态信息的变化是否达到预设启动门限来判断是否执行切换进程。
[0063]考虑到中继节点的附近可能存在多个原本归属于不同基站的用户设备在运动，因此预设启动门限可以由中继节点测量到的附近超过预设数目的用户设备的信道状态信息确定。例如如果中继节点附近有多个用户设备在运动，且这些用户设备分别归属于多个基站，如果这些用户设备和基站的信道状态信息都达到预设启动门限，都满足启动切换的条件，则可能给中继节点带来过重的负担，因此可以通过测试这些用户设备中的一部分用户设备的信道状态信息是否低于某个数值来确定一个合适的预设启动门限，从而既能够满足切换要求，也不会给中继节点带来过大的负担。
[0064]如前面图4和图5所示的实例，中继节点通常会接收到多个基站所发送来的基站控制信息，为此可以维持一个包括这些基站控制信息的邻基站列表。中继节点选择这些基站控制信息中的部分或全部进行网络编码。
[0065]仍以LTE系统为例，中继节点所接收到的基站控制信息包括物理广播信道(Physical Broadcast Channel,简称 PBCH)信号、主同步信号(Primary SynchronizationSignal,简称 PSS)信号、辅同步信号(Secondary Synchronization Signal,简称 SSS)信号等。以PBCH信号为例，PBCH主要用来传输一些管理信息库(Management InformationBase，简称MIB)信息，携带一些主要的小区物理层信息，用于用户设备UE初步接入系统，获取小区的其它信息。这些信息的数据量较小，仅满足用户设备UE的初步接入的需要。
[0066]中继节点可以将自身监听到的邻基站的物理广播信道信号进行线性网络编码或随机网络编码，并对编码结果进行速率匹配，再对速率匹配后的结果进行统一加扰和调制。线性网络编码和随机网络编码均有多种成熟算法，例如确定性多项式时间算法和分布式随机网络编码等，这里就不再对网络编码算法进行详述了，仅以较简单的异或运算为例。
[0067]中继节点RN将本基站A广播的PBCH信号和邻基站B广播的PBCH信号进行异或
运算，得到编码后的结果Pbch(RN)，即Pbch(RN)=Pbch(A) 0 Pbch(B),编码后的结果长度仍与PBCH信号的长度相同，为14比特，然后经过速率匹配产生长度可用于4个子帧的PBCH的BCH编码块，再经过统一加扰和调制后，映射到4个子帧的PBCH位置上。
[0068]中继节点RN对映射到PBCH位置的数据进行广播，接收到该数据的用户设备UEl归属于基站A，该用户设备UEl可以根据已获知的本小区的BCH传输比特信息Pbqi(A)，与中继节点RN广播的Pra(RN)进行异或运算，可以得到归属于邻基站B的邻小区的BCH传输比特信息
【权利要求】
1.一种用于无线中继网络的切换测量方法，包括: 中继节点监测用户设备与基站之间的信道状态信息的变化； 当所述中继节点监测到所述用户设备处于需启动切换的场景，且所述信道状态信息的变化达到预设启动门限时，所述中继节点对自身监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码； 所述中继节点对网络编码后的信息进行广播，以便接收到所述网络编码后的信息的用户设备根据通过已接收的先验基站控制信息来解码待切换基站的基站控制信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基站控制信息为物理广播信道信号，所述中继节点对自身监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码的操作具体包括: 所述中继节点将自身监听到的邻基站的物理广播信道信号进行线性网络编码或随机网络编码，并对编码结果进行速率匹配； 所述中继节点再对速率匹配后的结果进行统一加扰和调制。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述基站控制信息为主同步信号的根序列序号，所述中继节点将自身监听到的邻基站的主同步信号的根序列序号对应的编号进行线性网络编码或随机网络编码。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述用户设备处于需启动切换的场景包括: 所述用户设备处于所述中继节点覆盖的边缘区域的场景；或 所述用户设备预备进行大数据量传输的场景。`
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述预设启动门限由所述中继节点测量到的附近超过预设数目的用户设备的信道状态信息确定。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述中继节点所选用的邻基站的基站控制信息及网络编码算法由所述用户设备的移动方向和移动速度确定。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述基站与中继节点在时间上同步且共享时域资源。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述先验基站控制信息为所述用户设备的归属基站的基站控制信息，或者所述用户设备的归属基站的基站控制信息和预先获取的邻基站的基站控制信息。
9.一种实现无线中继网络的切换测量的中继节点，包括: 信道状态监测单元，用于监测用户设备与基站之间的信道状态信息的变化； 网络编码单元，用于在所述信道状态监测单元监测到所述用户设备处于需启动切换的场景，且所述信道状态信息的变化达到预设启动门限时，对所述中继节点监听到的邻基站的基站控制信息进行网络编码； 广播单元，用于对网络编码后的信息进行广播，以便接收到所述网络编码后的信息的用户设备根据通过已接收的先验基站控制信息来解码待切换基站的基站控制信息。
10.根据权利要求9所述的中继节点，其中所述基站控制信息为物理广播信道信号，所述网络编码单元具体包括: 广播信号编码组件，用于将所述中继节点监听到的邻基站的物理广播信道信号进行线性网络编码或随机网络编码； 速率匹配组件，用于对编码结果进行速率匹配；加扰调制组件，用于对速率匹配后的结果进行统一加扰和调制。
11.根据权利要求9所述的中继节点，其中所述基站控制信息为主同步信号的根序列序号，所述网络编码单元具体包括: 根序列序号编码组件，用于将所述中继节点监听到的邻基站的主同步信号的根序列序号对应的编号进行线性网络编码或随机网络编码。
12.一种用于无线中继网络的切换测量系统，包括权利要求扩11任一所述的实现无线中继网络的切换测量的中继节点,其中还包括: 用户设备，用于在接收到所述中继节点广播的网络编码后的信息时，根据通过已接收的先验基站控制信息来解码待切换基站的基站控制信息。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述先验基站控制信息为所述用户设备的归属基站的基站控制信息，或者所述用户设备的归属基站的基站控制信息和预先获取的邻基站的基站控制信息 。
【文档编号】H04W24/02GK103517298SQ201210215718
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月27日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】宋谱, 朱彩勤, 张光辉, 卞宏梁 申请人:中国电信股份有限公司