CN101820680A - 一种中继网络中的调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中继网络中的调度方法，包括：将中继设备作为基站的终端，为所述中继设备分配中继链路资源；当分配的中继链路资源为共享资源时，则采用集中调度方式进行资源调度；当分配的中继链路资源为正交资源时，则接收UE上报的共享资源占用率，若所述共享资源占用率小于预设的门限，则采用分布式调度方式进行资源调度，并将所述共享资源作为接入链路资源，否则，采用集中调度方式进行资源调度。应用本发明，能够适应采用干扰协调技术后复杂的无线环境和资源分配方式，根据不同的场景选择合适的调度方式，在保证抑制干扰的同时，降低信令调度的开销。

Description

一种中继网络中的调度方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的资源调度技术，特别涉及一种中继网络中的调度方法。

背景技术

在3G后续的移动通信系统当中，随着用户对于系统带宽的需求的增加，移动通信系统所采用的频段不得不向更高的频段发展，如采用超过3GHz的频段等等，此时无线电波传输距离的降低导致基站覆盖范围的缩小；同时用户容量的增加使得研究人员不得不在蜂窝网络的架构基础之上寻找能够扩大网络容量的方法，这样在移动通信系统中引入中继设备(即基站与用户间的无线信号传输通过中继设备进行中继)逐渐引起了业内越来越多的关注。

本申请中，将基站到中继设备的空中接口链路为中继链路，中继设备到UE的空中接口链路为接入链路。现有的中继系统中，在调度方面，一般存在两种调度方式，一种是基站负责中继设备和中继设备覆盖的用户设备(UE)的调度，被称为集中调度方式；另外一种是基站只负责中继设备本身的调度，而中继设备覆盖的UE由中继设备完成调度传输，这种方式被称为分布式调度。

在无线通信系统中，若采用分布式调度方式，则基站需要为中继设备分配接入链路资源，中继设备利用该分配的接入链路资源调度覆盖范围内的用户。这种调度方式简化了信令过程和中继的处理。但是在该调度方式下，一方面需要基站根据邻小区和本小区的干扰情况为中继分配接入链路的资源，另一方面中继设备只能在一定的资源限制内调度用户；这就限制了多跳小区内资源分配的灵活性，即当基站为中继分配中继资源之后，该部分资源在中继之外资源紧张时没办法使用，而在中继的接入链路资源紧张时，中继之外的资源也不能被中继使用，因此降低了资源的利用率。

在无线通信系统中，若采用集中调度方式，则中继设备和用户的调度信令完全由基站产生，由中继设备转发。相对于分布式调度方式，集中调度方式提高了整个无线资源的利用效率。但是，由于需要通过中继转发调度信令，因此调度信息、CQI反馈信息和ACK/NACK消息的反馈信息的实时性难以保证。另外，在中继链路资源较为紧张时，调度信令的传输开销将影响整个系统的性能。

另外从LTE系统开始，无线通信系统占用的频带大大增加，到LTE-Advanced更是可能达到100MHz的范围，因此同频组网的方式成为主流。这样需要引入的干扰协调技术使得在基站覆盖范围内可用的频谱资源更加复杂。现有的独立采用分布式调度或集中调度的调度方案，都无法适应采用干扰协调技术后复杂的无线环境和资源分配方式，不能在各种场景下达到最优的频谱利用效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种中继网络中的调度方法，能够适应采用干扰协调技术后复杂的无线环境和资源分配方式。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种中继网络中的调度方法，包括：

将中继设备作为基站的终端，为所述中继设备分配中继链路资源；

当分配的中继链路资源为与相邻小区共享的资源时，则采用集中调度方式进行资源调度；

当分配的中继链路资源为与相邻小区正交的资源时，则根据中继设备覆盖范围内的接收端测量的所述与相邻小区共享的资源中各个资源块的干扰功率，确定共享资源占用率，若所述共享资源占用率小于预设的门限，则采用分布式调度方式进行资源调度，并将与相邻小区共享的资源作为接入链路资源，否则，采用集中调度方式进行资源调度。

较佳地，所述根据中继设备覆盖范围内的接收端测量的所述与相邻小区共享的资源中各个资源块的干扰功率，确定共享资源占用率包括：

中继设备覆盖范围内的指定接收端，测量并上报所述与相邻小区共享的资源中所有资源块的干扰功率；

以每个资源块为单位，对各个指定接收端上报的该资源块的干扰功率进行统计，得到该资源块的统计干扰功率

n为资源块索引；

根据每个资源块的统计干扰功率

确定共享资源占用率

为：其中，若任一资源块的统计干扰功率

大于预设的接收门限P_RXth，则x_n＝1，否则，x_n＝0；

为第i个小区中第k个中继设备的接入链路资源中的资源块总数，L为预设的统计周期。

较佳地，所述为中继设备分配中继链路资源包括：根据所述中继设备到基站的接收信号信噪比，和/或，所述中继设备与基站间的信号受相邻小区的干扰情况，为所述中继设备分配中继链路资源。

较佳地，若中继设备与相邻小区的用户存在相互干扰，则在与相邻小区正交的资源中为中继链路分配中继链路资源若中继设备与相邻小区的用户不存在相互干扰，则在与相邻小区共享的资源中为中继链路分配中继链路资源。

较佳地，在集中调度方式中，基站产生对所述中继设备覆盖范围内用户的调度控制信息，并通过所述中继设备发送给用户；在分布式调度方式中，中继设备产生对其自身覆盖范围内用户的调度控制信息，并发送给用户。

较佳地，在集中式调度方式中，所述中继设备覆盖范围内用户向所述中继设备上报ACK和/或CQI信息，由所述中继设备汇聚ACK和/或CQI信息上报给所述基站。

由上述技术方案可见，本发明中，首先，将中继设备作为基站的终端，为所述中继设备分配中继链路资源。然后，根据中继链路资源的类型确定具体的调度方式。具体地，当分配的中继链路资源为与相邻小区共享的资源时，为避免与其他用户或中继设备间的相互干扰，采用集中调度方式进行资源调度。当分配的中继链路资源为与相邻小区正交的资源时，根据中继设备覆盖范围内的接收端测量的资源块的干扰功率确定共享资源占用率，若共享资源占用率小于预设的门限，则采用分布式调度方式进行资源调度，并将所述共享资源作为接入链路资源，这样，一方面分配的接入链路资源为共享资源，使得该中继设备覆盖范围内的UE不会与附近的其他中继设备或UE使用相同的资源(附近的其他中继设备或UE应当被分配正交资源)；另一方面，共享资源中的可用资源达到一定的门限，使得该中继设备能够在较大的资源自由度范围内为UE进行调度。当分配的中继链路资源为正交资源、且共享资源占用率不小于预设的门限，表明共享资源中的可用资源有限，且干扰较大，为保证资源调度的灵活性和控制干扰，采用集中调度方式进行资源调度。由上述可见，本发明提供的中继网络中的调度方法，能够适应采用干扰协调技术后复杂的无线环境和资源分配方式，根据不同的场景选择合适的调度方式，在保证抑制干扰的同时，降低信令调度的开销。

附图说明

图1为本发明中中继网络的调度方法的具体流程图。

图2为分布式调度下行数据传输过程示意图。

图3为分布式调度上行数据传输过程示意图。

图4为集中调度下行数据传输过程示意图。

图5为集中调度上行数据传输过程示意图。

图6为干扰协调算法下的混合调度示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

如前所述，干扰协调技术使得在基站覆盖范围内可用的频谱资源更加复杂。在同频组网的系统中，在系统带宽内，考虑干扰协调的因素，基站i可用的频谱资源Ωⁱ可以被分成三个部分：与相邻小区共享的资源

(以下简称为共享资源)、与相邻小区正交的资源(以下简称正交资源)和中心资源

在同一基站覆盖范围内，共享资源、正交资源和中心资源间的关系为：

对于不同小区间共享资源、正交资源和中心资源的关系为：i≠j，

$F_{\mathrm{Share}}^i\∩F_{\mathrm{Otho}}^j\≠\mathrm{\φ},$ $F_{\mathrm{Share}}^i\∩F_{\mathrm{Share}}^j\≠\mathrm{\φ}.$

基于上述频谱资源的分类，在为用户分配资源时，若用户与其他小区和本小区的用户间干扰较小，则可以为用户分配中心资源和共享资源

若用户与其他小区和本小区的用户间干扰较大时，则为用户分配正交资源

从而降低与其他小区用户和本小区用户间的干扰。

如前所述，在实际的系统中，集中调度和分布式调度各有优势。集中调度的方式提高了整个无线资源的利用效率，能够有效抑制干扰，因此，在资源受限或者中继的接入链路与基站的接入链路共享资源而易产生相互干扰的场景下更为适用；而分布式调度简化了信令过程和中继的处理，更适用于中继的接入链路与基站的接入链路在空间上和资源上独立而不易产生相互干扰的场景。其中，在网络中，可能存在通过中继进行中继传输的UE，也可能存在不经过中继直接与基站进行通信的UE；UE直接接入基站的接入链路称为基站的接入链路，中继设备与UE间的接入链路称为中继的接入链路。因此，基站的接入链路事实上相当于采用中继设备时的中继链路。

基于此，本发明的基本思想是：根据干扰协调技术，为中继设备分配中继链路资源，根据该中继链路资源所采用的资源类型和当前的干扰状况，采用合适的调度方式。

图1为本发明中中继网络的调度方法的具体流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤101，将中继设备作为基站的终端，为中继设备分配中继链路资源。

在中继网络中，中继设备与基站进行通信时，可以将中继设备看成基站的一个终端，因此中继链路的资源分配可以依照不存在中继网络时对于终端的分配，根据基站i到中继设备k通信的不同场景，采用干扰协调技术等进行资源分配。如前所述，考虑干扰协调因素后，频谱资源可以划分为共享资源和正交资源。如果中继设备与相邻小区的用户可能互相干扰，则为中继链路分配的可用资源为从而可以降低或消除与邻小区用户间的干扰概率；如果中继设备不会与相邻小区的用户产生互相干扰，则可以为中继链路分配可用资源

步骤102，判断步骤101中分配的中继链路资源是共享资源还是正交资源，若是正交资源，则执行步骤103，若是共享资源，则执行步骤105。

若基站为中继设备分配的中继链路资源为共享资源，则判定中继设备位于距离基站较近的位置上。这时，中继的接入链路与基站的接入链路共享资源，如前所述，在这种场景下，为控制干扰，较适合采用集中调度方式，因此执行步骤103进行集中调度。

若基站为中继设备分配的中继链路资源为正交资源，则判定中继设备位于距离基站较远的位置上。需要进一步根据资源块(RB)的干扰状况确定采用的调度方式。

这里需要说明的是，上述中继设备距离基站的位置是逻辑上的概念，并不一定是真正的物理位置。例如，当中继设备受遮挡比较严重时，虽然物理位置距离基站较近，但是由于信号接收质量较差，对邻小区干扰较大，也可能判定中继设备距离基站较远。

步骤103，接收UE上报的共享资源占用率，并判断该共享资源占用率是否小于预设的门限，若是，则执行步骤104进行分布式调度，否则执行步骤105进行集中调度。

当步骤101中分配的中继链路资源为正交资源时，用户的接入链路资源

应当满足从而使得采用分布式调度时，中继设备能够有较大的自由度进行UE调度。同时，由于中继设备和其覆盖范围内UE的发送功率很小，既不会干扰相邻小区，也不会干扰本小区采用相同频谱而处于小区中心位置的用户，因此其与相邻小区间的干扰，仅取决于中继设备受到相邻小区的干扰程度。基于此，在受相邻小区干扰较小的区域内，由于干扰因素较小，因此较适合采用分布式调度；在受相邻小区干扰较大的区域内，由于干扰因素较大，因此较适合采用集中调度，以控制干扰。

基于上述考虑，当步骤101中分配的中继链路资源为正交资源时，需要进一步考虑受相邻小区干扰的状况，并且该干扰状况的评估可以转换为对当前可用的共享资源进行评估，当可用共享资源达到一定程度，表明受干扰状况较弱，该干扰状况使得现有的可用共享资源能够满足分布式调度的自由度要求，因此采用分布式调度；当可用共享资源较少，表明受干扰状况较为明显，该干扰状况使得现有的可用共享资源无法满足分布式调度的自由度要求时，因此仍然采用集中调度，以增加资源分配的灵活性，控制干扰。

为了衡量当前的可用共享资源的数量，定义了共享资源占用率

具体确定该共享资源占用率的方式可以为：

首先，中继设备覆盖范围内的指定接收端UE，依次对第i个小区中第k个中继设备的接入链路资源

(即共享资源

)中的每个资源块RB的当前干扰状况进行评估，确定每个资源块RB的干扰功率；其中，指定接收端UE可以是该覆盖范围内的所有接收端或者其中的部分接收端；

然后，在基站或中继设备中设置的调度方式决策实体接收UE上报的所有RB的干扰功率后，针对每个RB，对UE上报的该RB的干扰功率进行统计，得到该RB的统计干扰功率

其中，n为资源块RB索引；也就是说，对所有指定UE上报的第n个RB的干扰功率进行统计，得到第n个RB的统计干扰功率

n的取值为1，2，...，

为第i个小区中第k个中继设备的接入链路资源

中的RB总数；具体对任一资源块的干扰功率进行统计确定统计干扰功率的统计方式，可以采用现有的统计方法进行，例如求平均，或加权平均等；

最后，调度方式决策实体利用每个RB的统计干扰功率

确定共享资源占用率。具体地，根据公式(1)确定共享资源干扰功率。

$\mathrm{Spectrum}\_\mathrm{Ocup}\_{\mathrm{Rate}}_{\mathrm{Access}}^{i,k}=\frac{\underset{l}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{n=0}{\overset{N_{\mathrm{RB}}^{i,k}}{\mathrm{\Σ}}}{x}_n\right)}{L*N_{\mathrm{RB}}^{i,k}}---\left(1\right)$

其中，对于任一资源块RB，若该资源块的统计干扰功率

大于预设的接收门限P_RXth，则该RB可以作为中继的接入链路使用，令x_n＝1，否则，该RB不能作为中继的接入链路资源，令x_n＝0；L为统计周期。

在统计周期内，调度方式决策实体将所有统计的RB的干扰状况评估结果取和，从而得到当前可用作中继的接入链路的共享资源数量，再除以所有RB资源的总量，即得到可用共享资源占总共享资源的百分比，即共享资源占用率。

将计算得到的共享资源占用率与预设的分布式调度算法门限进行比较，若小于预设的门限，则表明干扰较弱，有足够的可用共享资源，使得中继设备能够灵活地调度UE，因此，执行步骤104采用分布式调度；否则，表明干扰较强，剩余可用的共享资源，未达到中继设备能够灵活调度UE的要求，因此，执行步骤105采用集中调度，以控制干扰。

另外，在具体实现过程中，为简便起见，还可以将确定共享资源占用率过程中的接收门限P_RXth设置为无穷大，则对所有RB，其对应的x_n均取值为0，最终得到的共享资源占用率也就等于0；这时，当为中继设备分配的中继链路资源为正交资源时，就可以不需要进行共享资源占用率的判断，而直接采用分布式调度方式。

步骤104，为中继设备分配接入链路资源，该接入链路资源为共享资源，并采用分布式调度进行中继设备及该中继设备覆盖范围内UE的调度。

本步骤中，首先为中继设备分配接入链路资源，该接入链路资源为 $F_{\mathrm{Access}}^{i,k}=F_{\mathrm{Share}}^i.$

在分布式调度方式下，基站完成中继链路的调度，中继完成接入链路的调度流程，两个调度过程是同时独立进行的。具体的调度过程与现有的分布式调度方式相同，这里就不再赘述。图2和3描述了上下行数据正确传输时最短的数据端到端的传输过程。

步骤105，采用集中调度进行中继设备及该中继设备覆盖范围内UE的调度。

在集中调度方式下，基站完成中继链路和接入链路的调度，接入链路的调度结果通过中继链路发送到中继设备，由中继设备发送到UE；UE上报ACK信息到中继设备，然后中继汇聚ACK信息上报至基站；UE上报CQI信息到中继设备，然后中继汇聚CQI信息上报至基站。所有UE的调度信令也由中继转发给UE。具体的实现方式与现有的集中调度方式相同，这里就不再赘述。图4和5描述了上下行数据传输时最短的传输过程。

至此，本发明中中继网络的调度方法流程结束。由上述调度流程可见，本发明中的调度方法，首先利用干扰协调技术分配中继链路资源，再根据中继链路资源的类型，确定中继设备当前所处的通信环境，并进一步结合可用资源和干扰状况确定具体采用的调度方式，从而可以结合干扰协调技术，实现在不同网络环境下的合理调度，一方面提高资源利用率，另一方面降低信令传输的开销。

下面通过具体示例对上述本发明的实施方式进行示例性说明。

在LTE中，由于频谱资源的限制，必然将采用同频组网的方式，那么eNodeB之间的干扰将需要干扰协调等方法来解决。

采用干扰协调技术时，每个LTE的eNodeB可以采用整个系统可用的带宽，但是对于每个基站而言，这个带宽被分成两个部分，一部分是每个基站独自占用的频谱，这些频谱对于不同的基站而言是正交的，即前述的正交资源。另外一部分是不同基站共享的，即前述的共享资源。当用户处于距离基站较近的位置，基站采用较小的功率和共享频谱资源进行通信；当用户处于距离基站较远乃至小区边缘的位置，基站采用较大的功率和正交资源通信。

在LTE-Advanced当中，将采用中继改善LTE的覆盖性能，这样的中继设备可能存在于网络中不同的位置，甚至是可以移动的。

为了便于说明，可以将小区划分成3个区域，在区域1范围内，中继站设备处于小区的中心位置，根据干扰协调算法的限制，中继设备上的中继链路资源必须是共享资源的子集。这种情况下，基站并不显性的为中继设备分配中继链路和接入链路资源，只是采用集中调度的方式调度中继设备和由中继设备覆盖的UE。对于UE的调度信息由基站产生，并直接发送中继；然后中继依据基站的指示在合适的时刻发送调度信令给UE，然后用户面的数据通过中继发送给UE；上行数据的发送和接收类似。

在区域2范围内，中继设备处于小区中距离基站稍远的位置上，中继链路的资源不显性分配，通过基站调度中继实现。同时，根据干扰协调算法的限制，中继设备上的中继链路资源必须是共享资源的子集。并且，在区域2的范围内，中继设备和UE发送功率很小，既不会干扰相邻小区，也不会干扰本小区采用相同频谱而处于区域1中的站点，且距离小区边界仍保持一定的距离，受邻小区的干扰较弱，采用分布式的调度方法，基站显性的为中继设备分配接入链路资源，且该中继设备的接入链路资源是本小区共享资源的全部。

在区域3范围内，资源的分配方式与区域2相同，但是由于区域3更加靠近小区的边缘，在某些情况下受到邻小区基站和中继设备的干扰概率增大。如果满足

则采用分布式调度，否则采用集中式调度。集中式调度对小区内的资源进行统一管理，并通过与邻小区进行的资源协调进一步降低干扰的概率。

以上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 (6)

1.一种中继网络中的调度方法，其特征在于，该方法包括：

将中继设备作为基站的终端，为所述中继设备分配中继链路资源；

当分配的中继链路资源为与相邻小区共享的资源时，则采用集中调度方式进行资源调度；

当分配的中继链路资源为与相邻小区正交的资源时，则根据中继设备覆盖范围内的接收端测量的所述与相邻小区共享的资源中各个资源块的干扰功率，确定共享资源占用率，若所述共享资源占用率小于预设的门限，则采用分布式调度方式进行资源调度，并将与相邻小区共享的资源作为接入链路资源，否则，采用集中调度方式进行资源调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据中继设备覆盖范围内的接收端测量的所述与相邻小区共享的资源中各个资源块的干扰功率，确定共享资源占用率包括：

中继设备覆盖范围内的指定接收端，测量并上报所述与相邻小区共享的资源中所有资源块的干扰功率；

以每个资源块为单位，对各个指定接收端上报的该资源块的干扰功率进行统计，得到该资源块的统计干扰功率

n为资源块索引；

根据每个资源块的统计干扰功率

确定共享资源占用率

为：

其中，若任一资源块的统计干扰功率

大于预设的接收门限P_RXth，则x_n＝1，否则，x_n＝0；为第i个小区中第k个中继设备的接入链路资源

中的资源块总数，L为预设的统计周期。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述为中继设备分配中继链路资源包括：根据所述中继设备到基站的接收信号信噪比，和/或，所述中继设备与基站间的信号受相邻小区的干扰情况，为所述中继设备分配中继链路资源。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若中继设备与相邻小区的用户存在相互干扰，则在与相邻小区正交的资源中为中继链路分配中继链路资源若中继设备与相邻小区的用户不存在相互干扰，则在与相邻小区共享的资源中为中继链路分配中继链路资源。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在集中调度方式中，基站产生对所述中继设备覆盖范围内用户的调度控制信息，并通过所述中继设备发送给用户；在分布式调度方式中，中继设备产生对其自身覆盖范围内用户的调度控制信息，并发送给用户。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在集中式调度方式中，所述中继设备覆盖范围内用户向所述中继设备上报ACK和/或CQI信息，由所述中继设备汇聚ACK和/或CQI信息上报给所述基站。

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