CN102172070B - 用于使用分布式调度的多跳中继系统的负载状态指示符 - Google Patents

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Abstract

一种方法，包括：在中继节点处接收来自下级中继节点的负载状态指示符；确定该中继节点的负载状态；以及如果确定的负载状态并未指示过载状况，则向上级节点转发所接收的负载状态指示符，否则，如果确定的负载状态指示过载状况，则向该上级节点发送中继节点的负载状态指示符。另一方法包括：在具有多个中继节点的多跳中继网络中，在网络接入节点处，通过通信链路接收来自中继节点的负载状态指示符，该负载状态指示符标识当前负载超过阈值的最近中继节点，如果有的话；以及至少在针对用户设备做出网络准入决定时使用所接收的负载状态指示符。

Description

用于使用分布式调度的多跳中继系统的负载状态指示符
技术领域
本发明的示例性和非限制性实施方式总体上涉及无线通信系统、方法、设备和计算机程序，并且更具体地，涉及无线多跳中继网络的操作。
背景技术
在说明书和/或附图中出现的各种缩写定义如下：
BS基站
RS中继站
QoS服务质量
SIR信干比
UE用户设备
大部分现有的标准化系统是针对中央BS和直接链接到该BS的UE之间的双向通信设计的。中继通常被视为保证蜂窝系统中的容量改进和覆盖扩展的方法。在中间介入远程UE(R-UE)和BS之间链路的中继与移动台之间的附加通信流量需要额外考虑有关上行链路信令传输。
通常，在中继网络中，存在可以使用的两种主要调度模式，即，集中式调度模式和分布式调度模式。就这一方面的一般参考可以涉及IEEE P802.16j/D6，Draft Amendment to IEEE Standard for Local andMetropolitan Area Networks，Part 16：Air Interface for Fixed andMobile Broadband Wireless Access Systems，Multihop RelaySpecification，2008-07-23。对于集中式调度模式，BS确定针对小区中所有链路(接入和中继)的带宽分配。由此，在UE可以向BS传输分组之前，UE的带宽请求首先要到达BS，该BS继而创建沿着从UE到BS路径的链路的带宽分配。对于分布式调度模式，每个BS和中继站(RS)单独确定相关联受控链路的带宽分配，并且创建反映这些决定的、其自己的本地资源分配。
分布式调度模式通常具有较少的关联信令开销，并且进一步地具有较之于集中式调度模式而言、针对信道变化的更快速响应能力，并且由此期待将其应用于移动中继网络。
在利用集中式调度模式进行操作的那些中继网络中，RS向BS转发所有带宽请求。RS被定义为不合并来自不同源的带宽请求量，因为BS倾向于需要知道每个带宽请求的细节，以便指派沿着适当路由的上行链路带宽。结果，BS知晓受其控制的每个节点的带宽请求和带宽分配。
在采用分布式调度模式的那些中继网络中，RS可以接收来自其下级站的带宽请求，并且其可以将来自下级站的带宽请求连同排队的数据分组的带宽需求按照QoS级别合并成一个带宽请求。给定的RS继而可以向上级站(路径中较接近该BS的RS)传输聚合的或增加的带宽请求。因此，BS仅知晓来自其下级站的带宽请求，而不知道源自各个源的带宽请求。即，BS不知道不直接隶属于该BS的那些节点的带宽请求和带宽分配。
发明内容
在本发明示例性实施方式的一个非限制性方面中，提供了一种方法，包括：在中继节点处接收来自下级中继节点的负载状态指示符；确定该中继节点的负载状态；以及如果确定的负载状态并未指示过载状况，则向上级节点转发所接收的负载状态指示符，否则，如果确定的负载状态指示过载状况，则向该上级节点发送该中继节点的负载状态指示符。
在本发明示例性实施方式的另一个非限制性方面中，提供了一种装置，包括：至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。该至少一个存储器和计算机程序代码配置用于与该至少一个处理器一起引起该装置至少：接收来自下级中继节点的负载状态指示符；确定与该装置关联的负载状态；以及如果确定的负载状态并未指示过载状况，则向上级节点转发所接收的负载状态指示符，否则，如果确定的负载状态指示过载状况，则向该上级节点发送该装置的负载状态指示符。
在本发明示例性实施方式的另一个非限制性方面中，提供了一种方法，包括：在具有多个中继节点的多跳中继网络中，在网络接入节点处，通过通信链路接收来自中继节点的负载状态指示符，该负载状态指示符标识当前负载超过阈值的最近中继节点，如果有的话；以及至少在针对用户设备做出网络准入决定时使用所接收的负载状态指示符。
在本发明示例性实施方式的另一个非限制性方面中，提供了一种装置，包括：至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。该至少一个存储器和计算机程序代码配置用于与至少一个处理器一起引起该装置至少：通过通信链路接收来自中继节点的负载状态指示符，该负载状态指示符标识当前负载超过阈值的最近中继节点，如果有的话；以及至少在针对用户设备做出网络准入决定时使用所接收的负载状态指示符。
附图说明
在附图中：
图1示出了多跳中继网络的非限制性示例。
图2-图4分别示出了表1-表3，并且分别描绘了针对三个示例性用例A-C的负载状态指示符流。
图5描绘了第四个表，其示出了在多跳中继网络(示例性深度为7)中使用的负载状态指示符编码的示例性实施方式。
图6是可以用于实现根据这些示例性实施方式进行操作的多跳中继网络的各种装置的简化框图。
图7是示出了根据本发明示例性实施方式的计算机程序指令执行结果和方法操作的逻辑流示意图。
图8是示出了进一步根据本发明示例性实施方式的计算机程序指令执行结果和方法操作的逻辑流示意图。
具体实施方式
本发明的示例性实施方式提供了至少用于中继网络的分布式调度模式的负载状态指示符，并且更具体地，本发明的示例性实施方式提供了至少用于多跳中继网络的分布式调度模式的上行链路负载状态指示符。
多跳中继系统的示例在图1中针对分布式调度模式而示出。例如，如果当前负载(反映资源分配)在预定时间间隔大于RS5的负载阈值(此处，如果当前负载大于负载阈值，则将其称作“过载”)，则可以发生(使用常规技术)至少三种示例性情况。
在第一种情况中，RS5中的过载引起沿着路由BS-RS2-RS3-RS5发生过载。尽管BS知道该路由上发生了过载，但是其并不知道实际过载的RS。
在第二种情况中，仅在RS5中发生过载，而上级站RS3并未过载。在这种情况下，BS并不知道RS5正发生过载。
在第三种情况下，RS5的过载仅引起上级站RS3的过载。然而，由于BS的下级站(RS2)并未过载，因此BS不知道过载状况。
由于BS不具有每个链路中上行链路负载状态的详细信息，所以在常规情况中，BS不能最优地选择正确的节点以便出于负载平衡或准入控制的目的而处理潜在的移交。
在本发明的示例性实施方式中，RS根据可调整的负载阈值，向其上级节点发送由事件触发的或者周期性的上行链路负载状态指示符。如果该上级节点并未过载，则该上级节点在上行流方向(朝向BS或者更一般地说，朝向网络接入节点)中转发接收的负载状态指示符。然而，如果该上级节点过载，则其在该上行流方向中发送自己的负载状态指示符。该负载状态指示符向BS指示相关负载状态和过载链路的身份。在示例性实施方式中，中继网络可以是使用分布式调度模式的多跳中继网络，接收的负载状态指示符辅助BS针对新UE进入做出正确决定。
上行链路负载状态指示符可以基于链路距离/深度来实现，该链路距离/深度可以反映多跳中继系统中的跳数。上行链路负载状态指示符标识当前负载超过预定阈值的最近链路。针对例如多达7的深度(如果期望的话，深度可以扩展至大于7)，上行链路负载状态指示符可以按照图5中所示表4那样进行制定。
现在更详细地描述本发明的示例性实施方式，将Ti定义为阈值因子，例如，Ti＝0.8，并将C定义为针对特定RS的总上行链路资源容量。假设阈值因子是可配置的，当然也可以使用固定阈值因子。图1中的Uj和Rj分别表示来自UE(例如，UE 1-10)的资源请求和来自RS(例如，RS 1-5)的资源请求。
事例A
现在参考图2中示出了针对事例A的负载状态指示符流的表1。
在此事例中，假设RS5的总负载超过了BS-RS2-RS3-RS5中的容量阈值。RS5、RS3和RS2的负载状态指示符汇总在表1中。RS5向其上级节点RS3发送代码D3。由于RS3也超过了负载容量阈值，因此RS3在向RS2发送的消息中用D2替换D3。以相同的方式，RS2向BS发送D1(因为R2也过载)。UEx进入RS5被拒绝，但是可以通过将其他移交/准入控制标准纳入考虑而考虑UEx进入具有较低负载的其他链路(除了BS-RS2-RS3-RS5之外)。
事例B：
现在参考图3中示出了针对事例B的负载状态指示符流的表2。
在此事例中，RS5的总负载超过容量阈值，而RS3和RS2并未发生过载。在此事例中，RS5向其上级站RS3发送代码D3。由于RS3并未超过负载容量阈值，因此RS3向RS2转发接收的代码D3，以及RS2向BS转发D3。在此事例中，BS知道RS5的过载状况，并且UEx进入RS5被拒绝，但是可以通过将其他移交/准入控制标准纳入考虑而考虑UEx进入RS2或RS3。
注意，如若不使用根据这些示例性实施方式的负载指示符，UEx可能被准入至RS5，而较低负载的中继节点RS3和RS2可能不被视为潜在候选。这样的一个结果是需要针对中继节点进行频繁的带宽重新分配，并且潜在地可能需要更多的移交。
事例C：
现在参考图4中示出了针对事例C的负载状态指示符流的表3。
在此事例中，RS5的总负载超过容量阈值，而RS3中也存在相同状况。在此事例中，RS5向其上级节点RS3发送代码D3。由于RS3也超过了负载容量阈值，因此RS3用其自己的代码D2替换接收的代码D3，并将其向RS2发送。由于RS2并未超过负载阈值，因此RS2向BS转发接收的代码D2。在此事例中，UEx进入RS3和RS5被拒绝，但是可以通过将其他移交/准入控制标准纳入考虑而考虑UEx进入RS2。
注意，如若不使用根据这些示例性实施方式的负载指示符，UEx可能被准入至RS5或RS3，而较低负载的中继节点RS2可能不被视为潜在候选。如上所述，这样的一个结果是需要针对中继节点进行频繁的带宽重新分配，并且潜在地可能需要更多的移交。
图5中的表4示出了用于多跳中继网络的负载状态指示符编码的示例性实施方式(例如，使用3个比特的示例性深度7)。在表5中，缩写OI表示过载指示符。
通常，特定RS的阈值可以由上级站或BS进行调整。向上或向下调整特定阈值的标准可以基于例如由SIR表示的链路质量(作为非限制示例)。注意，每个RS由此可以利用不同的阈值(诸如，图2、图3和图4中示出的阈值T2、T3和T5)进行操作。
通常，当RS中给定的一个RS不具有可用的无线电资源(诸如，扩频码、频率/时间资源、时隙或实施通信所需的任何其他无线电相关资源)时，可以认为该RS处于过载状况。
通常，使用这些示例性实施方式可以向上级站提供总负载状态(负载状态从子节点向上游的父节点流动)。总负载的各种组成，诸如，按照QoS级别的负载，可以由上述准入控制标准纳入考虑。
图6是可以用于实现本发明示例性实施方式的各种装置的简化框图。图6示出了示例性UE 20、示例性RS 40和示例性BS 10，其可以提供去往诸如因特网的数据通信网络30的连通性。BS 10由此可以视为网络接入节点。BS 10包括控制器，诸如至少一个数据处理器(DP 1A)或者更一般地为与存储有计算机程序代码和数据的至少一个存储器1B连接的计算机。资源分配/网络进入模块1D对通过适当无线收发器1C从RS 40接收的上行链路负载状态指示符进行响应，如上文所述。RS 40还包括控制器，诸如至少一个数据处理器(DP4A)或更一般地为与存储有计算机程序代码和数据的至少一个存储器4B连接的计算机。负载状态模块4E利用负载阈值4F(其可以存储在存储器4B中)进行操作，以接收来自下级RS(如果有的话)的上行链路负载状态指示符，以及向上级RS(或者直接向BS 10，如果RS 40是链路路径中的第一个RS的话)发送(或者转发，这取决于RS 40的负载状态)适当上行链路负载状态指示符。出于此目的，RS 40包括至少一个无线收发器4C、4D，或者可以包括不止一个。可以提供单独的收发器以用于同UE 20的通信。为了完整性，还示出了UE 20，也假设其包括控制器，诸如数据处理器(DP 2A)或更一般地为与存储有计算机程序指令和数据的存储器2B连接的计算机。UE 20包括至少一个收发器2c，其配置用于与RS 40或直接与BS 10进行双向无线通信(参见图1中的UE 10)。
假设存储器1B、4B中存储的至少一个程序包括这样的程序指令，当其由相关联的DP执行时，其使得电子设备能够根据本发明的示例性实施方式进行操作。即，本发明的示例性实施方式可以至少部分由BS 10的DP 1A和RS 40的DP 4A可执行的计算机软件、硬件或软件和硬件(以及固件)的组合来实现。
通常，UE 20的各种实施方式可以包括但不限于蜂窝电话、具有无线通信功能的个人数字助理(PDA)、具有无线通信功能的便携式计算机、具有无线通信功能的图像捕获设备(诸如数字照相机)、具有无线通信功能的游戏设备、具有无线通信功能的音乐存储和回放设备、允许无线因特网访问和浏览的因特网设备、以及合并此类功能组合的便携式单元或终端。
存储器1B、2B和4B可以是适合本地技术环境的任何类型并且可以使用任何合适的数据存储技术来实现，诸如基于半导体的存储器设备、闪存、磁性存储器设备和系统、光存储器设备和系统、固定存储器和可移动存储器。DP 1A、2A和4A可以是适合本地技术环境的任何类型，作为非限制性示例，其可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个。
利用本发明的示例性实施方式可以实现诸多益处。例如，BS 10通过接收上行链路负载状态指示符，可以知晓小区内负载状况。因此，可以针对分布式调度模式更有效地利用频谱，并且通过在将其他相关移交/准入控制标准纳入考虑的同时立即将新的UE 20分配到更轻负载(未过载)的RS 40，可以避免过度数量的资源重新指派。
基于上文，显然的是，本发明的示例性实施方式提供了一种方法、装置和计算机程序产品，以在诸如根据分布式调度模式操作的中继网络中提供负载指示符。图7是示出了根据本发明示例性实施方式的计算机程序指令执行结果和方法操作的逻辑流示意图。在框7A处，存在步骤：在中继节点处，接收来自下级中继节点的负载状态指示符。在框7B处，存在步骤：确定该中继节点的负载状态。在框7C处，存在步骤：如果确定的负载状态并未指示过载状况，则向上级节点(另一中继节点或基站)转发所接收的负载状态指示符，否则，如果确定的负载状态指示过载状况，则向该上级节点发送该中继节点的负载状态指示符。
根据上述方法，基站所接收的负载状态指示符的值表示相关联链路路径中正经历过载状况的最后一个中继节点(如果有的话)。
图8是示出了进一步根据本发明示例性实施方式的计算机程序指令执行结果和方法操作的逻辑流示意图。在框8A处，存在步骤：在网络接入节点处，通过通信链路接收来自中继节点的负载状态指示符，该负载状态指示符标识当前负载超过阈值的最近中继节点，如果有的话。在框8B，存在步骤：至少在针对用户设备做出网络准入决定时使用所接收的负载状态指示符。
图7和图8中所示各种框可以视作方法步骤，和/或源自计算机程序代码操作的操作，和/或被构建以执行相关联功能的多个耦合的逻辑电路元件。应当理解，与方法相关联的各种操作中的至少某些可以利用除所指出以外的顺序执行。例如，图7的框7A和7B中表示的操作可以按照与所指示相反的顺序执行。
本发明的示例性实施方式还至少部分涉及一种装置，包括：用于在中继节点处接收来自下级中继节点的负载状态指示符的装置；用于确定该中继节点的负载状态的装置；以及用于如果确定的负载状态并未指示过载状况，则向上级节点转发所接收的负载状态指示符，否则，如果确定的负载状态指示过载状况，则向该上级节点发送该中继节点的负载状态指示符的装置。
本发明的示例性实施方式还至少部分涉及一种装置，包括：在具有多个中继节点的多跳中继网络中，用于在网络接入节点处，通过通信链路接收来自中继节点的负载状态指示符的装置，该负载状态指示符标识当前负载超过阈值的最近中继节点，如果有的话；以及用于至少在针对用户设备做出网络准入决定时使用所接收的负载状态指示符的装置。
本发明的示例性实施方式还至少部分涉及存储有计算机软件程序的计算机可读存储器介质，当该程序由至少一个计算机执行时，导致下述操作：在中继节点处接收来自下级中继节点的负载状态指示符；确定该中继节点的负载状态；以及如果确定的负载状态并未指示过载状况，则向上级节点转发所接收的负载状态指示符，否则，如果确定的负载状态指示过载状况，则向该上级节点发送该中继节点的负载状态指示符。
本发明的示例性实施方式还至少部分涉及存储有计算机软件程序的计算机可读存储器介质，当该程序由至少一个计算机执行时，导致下述操作：在网络接入节点处，通过通信链路接收来自中继节点的负载状态指示符，该负载状态指示符标识当前负载超过阈值的最近中继节点，如果有的话；以及至少在针对用户设备做出网络准入决定时使用所接收的负载状态指示符。
通常，各种示例性实施方式可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。例如，某些方面可以以硬件实现，而其他方面可以以固件或可由控制器、微处理器或其他计算设备执行的软件来实现，但本发明不限于此。虽然本发明的示例性实施方式的各种方面可以示出和描述为框图、流程图、或通过使用一些其他图示表示，但是应该理解，此处描述的这些块、设备、系统、技术或方法可以通过作为非限制性示例的硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某些组合来实现。
由此，应该理解，本发明的示例性实施方式的至少某些方面可以以各种组件实施，诸如集成电路芯片和模块。由此应当理解，本发明的示例性实施方式可以利用整体或部分具体化为集成电路的装置实现，其中集成电路可以包括用于具体化数据处理器、数字信号处理器、基带电路和射频电路(其可配置用于根据本发明的示例性实施方式操作)的至少一个或多个的电路(和可能的固件)。
当结合附图阅读时，按照前述说明，本发明前述示例性实施方式的各种变形和修改可以对相关领域的技术人员变得清楚。然而，任何和所有修改将落入本发明的非限制性和示例性实施方式的范围内。
例如，尽管已在利用分布式调度模态进行操作的无线多跳中继网络的上下文中描述了示例性实施方式，但是应当理解，本发明的示例性实施方式不限于与一种特定类型的无线通信系统一起使用，并且本发明的示例性实施方式可以用于在其他无线通信系统中获益。
应当注意，术语“连接”、“耦合”或其任何变体的意思是两个或更多元件之间直接的或间接的任何连接或耦合，并且可以涵盖“连接”或“耦合”在一起的两个元件之间存在一个或多个中间元件的情况。元件之间的耦合或连接可以是物理的、逻辑的或其组合。如在此使用的，通过使用一个或多个导线、线缆和印刷电路连接，以及通过使用电磁能(诸如，具有作为非限制性示例的无线电频率区域中的、微波区域中的和光(可见和不可见二者)区域中的波长的电磁能)，可以将两个元件视为“连接”或“耦合”在一起，这些仅是若干非限制和非穷尽示例。
此外，本发明的各种非限制性以及示例性实施方式的某些特征可以有利地使用而无需相应使用其他特征。同样，前述描述应该被认为仅是本发明原理、教导和示例性实施方式的说明，而不是对其的限制。

Claims (20)

1.一种用于通信的方法，包括：
在中继节点处接收来自下级中继节点的负载状态指示符；
确定所述中继节点的负载状态；
如果确定的负载状态并未指示过载状况，则向上级节点转发所接收的负载状态指示符，否则，如果确定的负载状态指示过载状况，则向所述上级节点发送所述中继节点的负载状态指示符。
2.如权利要求1的方法，其中所述上级节点是中继节点或网络接入节点中的一个。
3.如权利要求1或2的方法，其中所述负载状态指示符基于反映多跳中继网络中的跳数的链路距离/深度，并且标识当前负载超过预定阈值的最近链路。
4.如权利要求3的方法，其中所述阈值是可调整的阈值。
5.如权利要求3的方法，其中所述阈值基于链路质量而可调整。
6.如权利要求3的方法，其中所述负载状态指示符表示为n比特值，其中n至少等于所述多跳中继网络的深度。
7.一种用于通信的装置，包括：
用于接收来自下级中继节点的负载状态指示符的装置；
用于确定与所述装置关联的负载状态的装置；以及
用于如果确定的负载状态并未指示过载状况，则向上级节点转发所接收的负载状态指示符，否则，如果确定的负载状态指示过载状况，则向所述上级节点发送所述装置的负载状态指示符的装置。
8.如权利要求7的装置，其中所述上级节点是中继节点或网络接入节点中的一个。
9.如权利要求7或8的装置，其中所述负载状态指示符基于反映多跳中继网络中的跳数的链路距离/深度，并且标识当前负载超过预定阈值的最近链路。
10.如权利要求9的装置，其中所述阈值至少基于链路质量而可调整。
11.如权利要求9的装置，其中所述负载状态指示符表示为n比特值，其中n至少等于所述多跳中继网络的深度。
12.一种用于通信的方法，包括：
在具有多个中继节点的多跳中继网络中，在网络接入节点处，通过通信链路接收来自中继节点的负载状态指示符，所述负载状态指示符标识当前负载超过阈值的最近中继节点，如果有的话；以及
通过使用所接收的负载状态指示符针对用户设备做出网络准入决定。
13.如权利要求12的方法，其中所述阈值是可调整的阈值。
14.如权利要求12的方法，其中所述阈值基于链路质量而可调整。
15.如权利要求12的方法，其中所述负载状态指示符表示为n比特值，其中n至少等于所述多跳中继网络的深度。
16.一种用于通信的装置，包括：
用于通过通信链路接收来自中继节点的负载状态指示符的装置，所述负载状态指示符标识当前负载超过阈值的最近中继节点，如果有的话；以及
用于通过使用所接收的负载状态指示符针对用户设备做出网络准入决定的装置。
17.如权利要求16的装置，其中所述阈值是可调整的阈值。
18.如权利要求16的装置，其中所述阈值基于链路质量而可调整。
19.如权利要求16的装置，其中所述负载状态指示符表示为n比特值，其中n至少等于多跳中继网络的深度。
20.如权利要求16的装置，实现在多跳中继网络的基站中。
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