CN101795481B - 一种长期演进先进系统中用户接入服务小区的方法 - Google Patents

Abstract

一种LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，该方法包括：eNB通知relay下行负载偏重，按照小区选择接入条件将UE接入服务小区；所述按照小区选择接入条件接入服务小区包括：eNB与relay的信号强度差值小于X₁，X₁是固定值，UE的上行链路和下行链路均接入所述relay的服务小区；eNB与relay的信号强度差值大于等于X₁小于X₂，X₂是固定值，UE的上行链路接入所述relay的服务小区，所述UE的下行链路接入所述eNB的服务小区；eNB与relay的信号强度差值大于等于X₂时，UE的上行链路和下行链路均接入所述eNB的服务小区。应用本发明实施例能在分布式调度下，用户端耗费传输功率较小且在下行链路中不存在回传链路的瓶颈效应。

Description

一种长期演进先进系统中用户接入服务小区的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种长期演进先进系统(Long Term Evolution Advanced，LTE-advanced)系统中用户接入服务小区的方法。

背景技术

现有研究表明，通过在基站B节点(eNB)与终端(UE)之间引入中继节点(relay)，组成新型的中继蜂窝通信系统，可以有效改善网络覆盖质量、提升系统容量和提高资源利用率。因而relay在LTE-advanced系统研发过程中用来实现宽带无线接入。

在LTE-advanced系统中，relay的引入带来了新的四种不同的链路：eNB到relay的下行链路、relay到eNB的上行链路、relay到UE的下行链路、UE到relay的上行链路。此外，该系统中必然还存在着一些距离eNB较近、与eNB直接通信的UE。对于这些UE，传统的接入链路即eNB到UE的下行链路和UE到eNB的上行链路依然存在。从调度来讲，一般存在两种方式，一种是eNB负责多跳小区内所有节点包括relay和relay覆盖的UE的调度，称为集中调度方式；另外一种是eNB只负责自身所覆盖UE的调度和中继链路传输也就是relay本身的调度，而relay覆盖的UE由relay完成调度传输，这种方式被称为分布式调度。多跳小区是包含relay站点的小区，该小区内的数据传输可能经过多个空中接口。

LTE-advanced系统中引入具有独立的cell ID的relay传输自己的控制信息及同步信息等。采用分布式调度的relay为了进行UE与eNB之间的数据传输，eNB和relay分别独立地为所控制的无线链路分配资源。relay所控制的资源及relay的中继链路资源由eNB预先分配。中继链路又称回传链路。分布式调度下的下行回传链路存在瓶颈效应。当中继接入链路资源丰富，relay到UE能够提供的吞吐量大于eNB到relay的吞吐量，这种情形下下行回传链路会遭遇瓶颈效应。现有系统中，被relay服务的UE的上行链路和下行链路都是直接接入到relay的服务小区，如果因下行回传链路遭遇瓶颈效应而使被中继服务的UE的上行链路和下行连接全部切换到eNB的服务小区，虽然可以缓解出现的下行回传链路的瓶颈效应，但UE与eNB的上行连接需要用户端耗费较大的传输功率。

现有技术中，解决下行回传链路的瓶颈效应的技术方案是，使用特殊子帧中的下行OFDM符号传输回传链路中的数据，但特殊子帧中的几个OFDM符号还需用作时间转换，仍不足以彻底解决回传链路的瓶颈效应。举例说明如下：假使对于TDD time configuration mode 2，设置回传链路子帧数目为最大可获得的数目4，假如发现调度两个中继，回传链路已经出现瓶颈效应，限制了系统吞吐量的提高。尽管可使用特殊子帧中的8个OFDM符号用作增补回传链路进行数据传输，可当调度的两个以上中继时，依然会出现回传链路的瓶颈问题。

综上，在分布式调度下存在下行回传链路的瓶颈效应和用户端耗费传输功率较大的问题。

发明内容

本发明实施例提出一种LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，从而在分布式调度下，用户端耗费传输功率较小且不存在下行回传链路的瓶颈效应。

本发明实施例的技术方案如下：

一种LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，工作在有中继relay的分布式调度下，该方法包括：

按照小区选择接入条件将终端UE接入服务小区包括：

UE接收到的来自B节点eNB的信号强度小于接收到的来自所述relay的信号强度时，或UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，但超过的量小于预设的最小值X₁时，UE的上行链路和下行链路均接入所述relay的服务小区，X₁是单位为dbm的固定值；

UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，但超过的量在X₁和最大值X₂之间时，UE的上行链路接入所述relay的服务小区，所述UE的下行链路接入所述eNB的服务小区，X₂是单位为dbm的固定值；

UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，且超过的量不小于预设的X₂时，UE的上行链路和下行链路均接入所述eNB的服务小区。

所述UE接收到的来自eNB的信号强度小于接收到的所述relay的信号强度时，或UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，但超过的量小于预设的最小值X₁包括，RSRP_eNB-RSRP_relay＜X₁，RSRP_eNB是UE接收到的来自所述eNB的参考信号强度，所述RSRP_relay是UE接收到的来自所述relay的参考信号强度；

所述UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，但超过的量在X₁和最大值X₂之间包括X₂＞RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₁；

UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，且超过的量不小于预设的X₂包括RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₂。

所述按照小区选择接入条件接入服务小区之前进一步包括，初次按照小区选择接入条件接入服务小区时，eNB通知relay，relay的下行负载偏重。

所述按照小区选择接入条件接入服务小区后进一步包括，eNB再次按照小区选择接入条件将UE接入服务小区。

所述eNB通知relay，relay的下行负载偏重包括减小所述relay的控制信号的发射功率。

所述eNB通知relay，relay的下行负载偏重包括减小所述relay的参考信号发射功率。

所述eNB通知relay，relay的下行负载偏重包括在控制信道消息中嵌入过载指示信息。

relay的传输功率Pt_relay＝30dbm，eNB的传输功率Pt_eNB＝46dbm，X₂＝Pt_eNB-Pt_relay，所述X₂＝16，0＜X₁＜(Pt_eNB-Pt_relay)，所述X₁的取值范围是0＜X₁＜16。

relay的传输功率Pt_relay＝37dbm，eNB的传输功率Pt_eNB＝46dbm，X₂＝Pt_eNB-Pt_relay，所述X₂＝9，0＜X₁＜(Pt_eNB-Pt_relay)，所述X₁的取值范围是0＜X₁＜9。

所述X₁的取值范围是0＜X₁＜(Pt_eNB-Pt_relay)，所述X₂＝Pt_eNB-Pt_relay，Pt_eNB是所述eNB的传输功率，Pt_relay是所述relay的传输功率。

从上述技术方案中可以看出，在本发明实施例中，在UE初次接入时，eNB通知relay下行负载偏重，当UE接入的eNB与relay信号强度的差值小于X₁时，UE的上行链路和下行链路均接入所述relay的服务小区；当UE接入的eNB与relay信号强度的差值大于等于X₁小于X₂时，即UE处于eNB和relay的交叉区域中，UE的上行链路接入所述relay的服务小区，所述UE的下行链路接入所述eNB的服务小区；该UE的上行与下行分别处于relay和eNB中，上行与下行的接入地址不同则称为异址接入；当UE接入的eNB与relay信号强度的差值大于等于X₂时，此时接入eNB的信号强度超出接入relay信号强度X₂dbm，则UE的上行链路和下行链路均接入所述eNB的服务小区；eNB由小区选择接入条件再次确定UE的服务小区。从而，处于eNB和relay的覆盖范围交叉区域内的UE上行接入relay使得用户端耗费较小的传输功率，而该UE的下行接入eNB避免了瓶颈效应。

附图说明

图1为本发明实施例的中用户端接收eNB或relay的参考信号强度示意图；

图2为本发明第一实施例用户接入服务小区的方法流程示意图；

图3为本发明第二实施例用户接入服务小区的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

在本发明实施例中，按照小区选择接入条件对不同情况下的UE接入服务小区，随着UE所接收eNB和relay的参考信号强度的变化，可以再次按照小区选择接入条件接入服务小区。不论是按照小区选择接入条件首次接入或是再次接入服务小区，用户端的异址接入带来如下的技术效果，即下行鉴于瓶颈效应可接入宏小区即被eNB服务的小区，从而缓解下行中继链路所遭遇的瓶颈效应；但上行考虑UE接入系统后所需耗费的传输功率大小，仍选择接入中继小区。通过缩小下行覆盖范围，扩大上行覆盖范围，有效地优化了UE的接入，从而缓解relay对接入eNB中的上行干扰状况及提高系统吞吐量，解决了现有技术中用户端耗费传输功率较大和下行回传链路的瓶颈效应。

图1是用户端接收eNB或relay的参考信号强度示意图，RSRP_eNB表示UE接收到的来自eNB的参考信号强度；RSRP_relay表示UE接收到的来自relay的参考信号强度；横轴表示UE与eNB之间的距离；纵轴表示参考信号强度。即UE距离eNB越远则接收到eNB的参考信号强度越弱；当UE距离relay越近，则接收到relay的参考信号强度也越强。相应的，当UE距离relay较近且距离eNB较远时，UE为了减少传输功率，会选择与relay通信。UE接收到的来自eNB的信号强度小于来自relay的信号强度时，或UE接收到的来自eNB的信号强度超过接收到的来自relay的信号强度，但超过的量小于预设的最小值X₁，即relay下行覆盖范围是以最小值X₁dbm为偏移的区间，即RSRP_eNB-RSRP_relay＜X₁时，UE选择中继小区作为其上行和下行服务小区；UE接收到的来自eNB的信号强度超过接收到的来自relay的信号强度，但超过的量在X₁和最大值X₂之间时，即当X₂＞RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₁时，UE选择中继小区作为上行服务小区，但下行选择宏小区作为其下行服务小区，X₂＞X₁。中继上行覆盖范围是以最大值X₂dbm为偏移的区间，UE接收到的来自eNB的信号强度超过接收到的来自relay的信号强度，但超过的量不小于预设的X₂，即RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₂时，UE选择eNB小区作为其上行和下行服务小区。

在本发明中X₁和X₂按照如下方法确定：

Pt_eNB和Pt_relay分别代表eNB和relay的传输功率，Pr_eNB和Pr_relay分别代表在UE处接收eNB和relay的功率，PL_eNB和PL_relay分别代表eNB和relay的传输路损。

可知，Pt＝Pr+PL

则有Pt_eNB-PL_eNB＝Pr_eNB，Pt_relay-PL_relay＝Pr_relay

将两式相减，有Pt_eNB-Pt_relay-PL_eNB+PL_relay＝Pr_eNB-Pr_relay，

一般来说，Pt_eNB＝46dbm，但由于3gpp定义的两种中继功率值即Pt_relay＝30dbm或Pt_relay＝37dbm。那么针对不同的Pt_relay，X₁、X₂取值是不同的。

当Pt_relay＝30dbm时，有

若PL_relay＜PL_eNB，有Pr_relay+16dbm＞Pr_eNB，

其中Pr_eNB与Pr_relay分别对应RSRP_eNB与RSRP_relay，

则X₂＝16dbm，

本发明中，X₁＜X₂，因此X₁∈[0，16dbm)。

当Pt_relay＝37dbm，有

若PL_relay＜PL_eNB，有Pr_relay+9dbm＞Pr_eNB，

其中Pr_eNB与Pr_relay分别对应RSRP_eNB与RSRP_relay，

则X₂＝9dbm，

本发明中，X₁＜X₂，因此X₁∈[0，9dbm)。

小区选择接入条件总结如下：

1、当RSRP_eNB-RSRP_relay＜X₁，偏向于为UE选择中继小区作为其服务小区，即UE的上下行数据通信都是通过relay转发；

2、当PL_relay＜PL_eNB即X₂＞RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₁，偏向于为UE选择中继小区作为其上行服务小区，即UE的上行数据通信通过中继转发；偏向于为UE选择宏小区作为其下行服务小区，即UE的下行数据传输直接与eNB进行交互；

3、当PL_relay≥PL_eNB即RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₂，偏向于为UE选择宏小区作为其服务小区，即UE的上下行数据通信都是直接与eNB进行交互。

实施例一

参见附图2，是本发明第一实施例用户接入服务小区的方法流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤201、UE初次接入时，eNB通过交换控制信息告知relay下行链路过载。

步骤202-203、当满足RSRP_eNB-RSRP_relay＜X₁或X₂＞RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₁时，UE选择中继小区作为其服务小区，并向所选择的relay发起接入请求，在接入请求中携带接收到的eNB和relay的参考信号强度。

步骤204、relay根据UE收到的参考信号强度判断，当X₂＞RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₁时，该UE处于relay和eNB的交叉覆盖范围内，可以将该UE的下行数据传输转交给eNB，即可以避免下行回传链路出现瓶颈效应。该UE的下行接入eNB，但上行仍选择能给该UE带来较小路损的发送端即relay作为其上行服务小区，从而最小化UE上行传输所需要的能量消耗。

实施例一中的X₁和X₂是根据上文中的计算方法得到的，针对不同的Pt_relay，X₁、X₂取值是不同的。当Pt_relay＝30dbm时，X₁∈[0，16dbm)，X₂＝16dbm；当Pt_relay＝37dbm，X₁∈[0，9dbm)，X₂＝9dbm。

步骤205-209、relay将该UE的下行链路切换到eNB，eNB作为UE的下行服务小区，然后通知UE其所在的下行服务小区。eNB进行下行资源调度后，进行下行数据传输，UE相应地向eNB发送HARQ的ACK/NACK消息。

步骤210-213、UE向relay发起上行传输请求，relay向该UE授权并进行上行数据传输，并相应地将HARQ的ACK/NACK消息发送至UE。

步骤214-215、网络侧(包括relay和eNB)依据小区选择接入条件继续判决UE的上下行小区选择接入，并相应地调度及通知UE。

应用附图2中所示技术方案，eNB通知出现回传链路的瓶颈效应，UE初始选择接入relay作为其服务小区，当发起接入请求比较参考信号强度后，则其上行接入relay，relay仍作为其上行服务小区以避免耗费较大传输功率，下行接入eNB作为其下行服务小区，从而避免出现瓶颈效应。

实施例二

附图3为本发明第二实施例用户接入服务小区的方法流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤301-302、UE初次接入时，eNB通过交换控制信息告知relay下行链路过载。relay发送负载信息至UE。

relay过载的通知方式有以下几种。

A、减小relay中控制信号(诸如同步信号SCH)的发射功率。UE选择能带来较大信号强度的发送端(如eNB)作为UE初始接入点；

B、减小relay中参考信号的发射功率。UE选择能带来较大参考信号强度的发送端(如eNB)作为UE初始接入点；

在A和B的两种情况下，因为减小relay的发射功率，则有Pt_relay＜30dbm或Pt_relay＜37dbm，那么X₁∈[0，(Pt_eNB-Pt_relay)dbm)，X₂＝(Pt_eNB-Pt_relay)dbm。

C、relay在其相关的控制信道消息中嵌入过载指示信息。UE选择信号强度大于某一预设的门限值并且不过载的发送端作为UE初始接入点，如何预设门限值是现有技术，在此就不再赘述。当Pt_relay＝30dbm时，X₁∈[0，16dbm)，X₂＝16dbm；当Pt_relay＝37dbm，X₁∈[0，9dbm)，X₂＝9dbm。

针对A、B、C不同的过载通知方式，UE分别作a、b、c如下处理：

a、UE选择能带来较大同步信号强度的发送端(如eNB)作为UE初始接入点；

b、UE选择能带来较大参考信号强度的发送端(如eNB)作为UE初始接入点；

c、UE选择信号强度大于某一预设的门限值并且不过载的发送端(如eNB)作为UE初始接入点。

步骤303-307、UE向eNB发起接入请求，请求中携带接收到的参考信号强度，eNB进行下行资源调度后，进行下行数据传输，UE相应地向eNB发送HARQ的ACK/NACK消息发送至UE。

步骤308-310、当UE需要作上行数据传输时，eNB根据UE发送的参考信号作如下判断。如果覆盖该UE的relay上行负载允许，且X₂＞RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₁，说明该UE处于relay与eNB的交叉覆盖范围之内并且距离relay更近，则可将该UE的上行传输转交给relay。即下行仍保持接入eNB，上行选择能给该UE带来较小路损的发送端即relay作为其服务小区，从而最小化UE上行传输所需要的能量消耗。通过relay与UE之间进行信令交互判断relay上行负载是否允许接入，该判断过程是现有技术，在此就不再赘述。

eNB通知覆盖该UE的relay作为该UE的上行服务小区，告知该UE其上行服务小区。

步骤311-314、该UE向relay发起上行传输请求，relay向该UE上行授权并进行上行数据传输，并相应地将HARQ的ACK/NACK消息发送至UE。

步骤315-316、网络侧(包括relay和eNB)依据小区选择接入条件继续判决UE的上下行小区选择接入，并相应地调度及通知UE。

实施例二中的X₁和X₂是根据上文中的计算方法得到的，针对不同的Pt_relay，X₁、X₂取值是不同的。由于在步骤302中有可能对relay的发射功率进行调整，则X₁、X₂取值会稍不同于实施例一中的取值，但并不影响本发明的技术效果。

实施例二与实施例一的区别在于，当relay下行过载时，可以使一个位于relay覆盖范围边缘的UE偏向于选择eNB作为初始接入点，进而在发起下行数据传输时可以直接与eNB进行通信，避免了一次不必要的转交和出现瓶颈问题。考虑到避免耗费较大传输功率，将位于relay覆盖范围边缘的UE的上行接入relay的上行服务小区。

当然，在本发明中并不排除UE在初始接入时，就依据小区选择接入条件分别做下行接入点和上行接入点的选择，其中X₁和X₂的取值范围是和实施例一中相同的。

本发明中，对于异址接入的UE，对PUCCH控制信道影响不大，只是需要检测来自两个接入点的PDCCH，增加了一些盲检复杂度。

在实施例一中，即初始选择relay作为接入点的UE有以下情况：

1)、当只有下行数据时，或只有上行数据时，实施例一中的技术方案同现有技术相同，即正常进行下行数据或上行数据的传输。

2)、当先有上行数据后有下行数据时，根据小区选择接入条件，上行链路继续保留在relay，而下行链路因过载选择切换到eNB以作下行服务，造成一种半切换状态。比较现有技术中，因下行过载被拒绝接入，并重新将上下行全部接入次优站点eNB，实施例一中的技术方案不仅能够减小时延，而且带来吞吐量的提升，及对系统上行干扰的压制。

3)、当先有下行数据服务后有上行数据服务时，首先下行链路因过载被拒绝接入，并重新接入次优站点eNB。在此之后的上行数据服务中，可根据小区选择接入条件，上行链路会切换回relay。在这种实施方案中，相比原有方案在上行数据传输中会带来额外的系统时延。但付出这种时延的同时却带来吞吐量的提升及对系统上行干扰的压制。

在实施例二中，即得到eNB发出的下行过载的信息，初始选择eNB作为接入点的UE有以下情况：

当先有下行数据服务时，避免了现有技术中的接受一次中继的拒绝，重新接入eNB，从而减小了时延；当先有上行数据服务时，根据小区选择接入条件上行链路切换回relay，在这种实施方案中，相比现有技术在上行数据传输中会带来额外的系统时延。但付出这种时延的同时却带来吞吐量的提升及对系统上行干扰的压制。

以上所述，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 (10)

1.一种LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，工作在有中继relay的分布式调度下，其特征在于，该方法包括：

按照小区选择接入条件将终端UE接入服务小区包括：

UE接收到的来自B节点eNB的信号强度小于接收到的来自所述relay的信号强度时，或UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，但超过的量小于预设的最小值X₁时，UE的上行链路和下行链路均接入所述relay的服务小区，X₁是单位为dbm的固定值；

UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，但超过的量在X₁和最大值X₂之间时，UE的上行链路接入所述relay的服务小区，所述UE的下行链路接入所述eNB的服务小区，X₂是单位为dbm的固定值；

UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，且超过的量不小于预设的X₂时，UE的上行链路和下行链路均接入所述eNB的服务小区。

2.根据权利要求1所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，

所述UE接收到的来自eNB的信号强度小于接收到的所述relay的信号强度时，或UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，但超过的量小于预设的最小值X₁包括，RSRP_eNB-RSRP_relay＜X₁，RSRP_eNB是UE接收到的来自所述eNB的参考信号强度，所述RSRP_relay是UE接收到的来自所述relay的参考信号强度；

所述UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，但超过的量在X₁和最大值X₂之间包括X₂＞RSRP_eNB-RSRP_relay≥X₁；

UE接收到的来自所述eNB的信号强度超过接收到的来自所述relay的信号强度，且超过的量不小于预设的X₂包括RSP_eNB-RSRP_relay≥X₂。

3.根据权利要求1所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，所述按照小区选择接入条件接入服务小区之前进一步包括，初次按照小区选择接入条件接入服务小区时，eNB通知relay，relay的下行负载偏重。

4.根据权利要求1所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，所述按照小区选择接入条件接入服务小区后进一步包括，eNB再次按照小区选择接入条件将UE接入服务小区。

5.根据权利要求3所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，所述eNB通知relay，relay的下行负载偏重包括减小所述relay的控制信号的发射功率。

6.根据权利要求3所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，所述eNB通知relay，relay的下行负载偏重包括减小所述relay的参考信号发射功率。

7.根据权利要求3所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，所述eNB通知relay，relay的下行负载偏重包括在控制信道消息中嵌入过载指示信息。

8.根据权利要求1、2、3、4或7任一所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，relay的传输功率Pt_relay＝30dbm，eNB的传输功率Pt_eNB＝46dbm，X₂＝Pt_eNB-Pt_relay，所述X₂＝16，0＜X₁＜(Pt_eNB-Pt_relay)，所述X₁的取值范围是0＜X₁＜16。

9.根据权利要求1、2、3、4或7任一所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，relay的传输功率Pt_relay＝37dbm，eNB的传输功率Pt_eNB＝46dbm，X₂＝Pt_eNB-Pt_relay，所述X₂＝9，0＜X₁＜(Pt_eNB-Pt_relay)，所述X₁的取值范围是0＜X₁＜9。

10.根据权利要求5或6所述LTE-advanced系统中用户接入服务小区的方法，其特征在于，所述X₁的取值范围是0＜X₁＜(Pt_eNB-Pt_relay)，所述X₂＝Pt_eNB-Pt_relay，Pt_eNB是所述eNB的传输功率，Pt_relay是所述relay的传输功率。

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