CN102244930B - 放大转发中继网络的资源分配方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放大转发中继网络的资源分配方法及设备。该方法包括获取信道信息，所述信道信息包括基站BS与中继站RS之间的信道信息及RS与各用户设备UE之间的信道信息；根据所述信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元RE的个数，所述获取的RE的个数能够使得预先设定的第一函数取得最大值。本发明实施例可以提高资源使用效率。

Description

放大转发中继网络的资源分配方法及设备

技术领域

本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种放大转发中继网络的资源分配方法及设备。

背景技术

中继技术能够有效地提升蜂窝小区用户的速率，从而提高系统容量，且能有效延伸蜂窝网的覆盖范围。中继模式主要有放大转发(Amplify-and-Forward，AF)和解码转发(Decode-and-Forward，DF)两种。AF模式的中继网络可以减少中继传输的时延，并能够有效解决安全性的问题。针对AF模式的中继网络的资源调度，主要需要解决子信道配对的问题，即需要对中继站(Relay Station，RS)的输入子信道和输出子信道进行配对从而有效提高链路端到端的容量。现有技术在AF模式的分配过程中，是基于子信道的特定的调度准则。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：基于子信道进行分配使得系统使用效率较差。

发明内容

本发明实施例是提供一种放大转发中继网络的资源分配方法及设备，提高系统资源的使用效率。

本发明实施例提供了一种放大转发中继网络的资源分配方法，包括：

获取信道信息，所述信道信息包括基站BS与中继站RS之间的信道信息及RS与各用户设备UE之间的信道信息；

根据所述信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；

根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元RE的个数，所述获取的RE的个数能够使得预先设定的第一函数取得最大值。

本发明实施例提供一种放大转发中继网络的资源分配设备，包括：

信道信息获取模块，用于获取信道信息，所述信道信息包括基站BS与中继站RS之间的信道信息及RS与各用户设备UE之间的信道信息；

使用信息获取模块，用于根据所述信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；

分配模块，用于根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元RE的个数，所述获取的RE的个数能够使得预先设定的第一函数取得最大值。

由上述技术方案可知，本发明实施例在分配时是获取各UE在各子信道配对上分配的RE的个数，即在分配时是基于RE进行分配的，因此，在调度时可以将同一子信道中的RE分配给不同的UE使用，提升系统的使用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例的方法流程示意图；

图2为本发明第一实施例基于的系统结构示意图；

图3为本发明第一实施例基于的系统中的RS结构示意图；

图4为本发明第一实施例中AF模式的RS调度示意图；

图5为本发明第二实施例的方法流程示意图；

图6为本发明第三实施例的方法流程示意图；

图7为本发明第四实施例的设备结构示意图；

图8为本发明第五实施例的设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明第一实施例的方法流程示意图，包括：

步骤11：获取信道信息，该信道信息包括基站(Base Station，BS)与RS之间的信道信息及RS与各用户设备(User Equipment，UE)之间的信道信息；

其中，本发明实施例的资源分配机制可以采用分布式或者集中式。分布式是指RS通过对RS与BS之间的通信链路的测量得到RS与BS之间的信道信息，UE通过对RS与UE之间的通信链路的测量得到RS与UE之间的信道信息并上报给RS，之后，由RS进行下述的分配。集中式是指RS通过对RS与BS之间的通信链路的测量得到RS与BS之间的信道信息，UE通过对RS与UE之间的通信链路的测量得到RS与UE之间的信道信息，之后，由RS将RS与BS之间的信道信息上报给BS，及由RS(此时需要UE先向RS上报RS与UE之间的信道信息)或UE将RS与UE之间的信道信息上报给BS，由BS集中分配。

其中，信道信息可以具体为通信链路的信噪比(SNR)，例如，

为BS与RS之间的通信链路在编号为i的子信道(简称为子信道i)上的信噪比，

为RS与编号为m的UE(简称为用户设备m)之间的通信链路在编号为的j子信道(简称为子信道j)上的信噪比。信道信息也可以具体为通信链路信干噪比(SINR)，例如

为BS与RS之间的通信链路在子信道i上的信干噪比，

为RS与用户设备m之间的通信链路在子信道j上的信干噪比。本发明实施例将以SNR为例。

步骤12：根据该信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；

其中，各UE在各子信道配对上的资源使用信息可以用表示，

为用户设备m在编号为(i，j)的子信道配对(简称为子信道配对(i，j))上的每个RE中能够承载的比特数。

步骤13：根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元(Resource Element，RE)的个数，所述获取的RE的个数能够使得预先设定的第一函数取得最大值；

其中，每个RE为系统资源分配的最小单元，或者由若干个最小单元组成的资源集合，每个RE小于每个子信道的大小。

其中，第一函数能够对应不同的调度准则，具体地，第一函数可以为

$\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}};$

1≤i，j≤N；1≤m≤M；为用户设备m在子信道配对(i，j)上的每个RE中能够承载的比特数；N为子信道的个数；M为用户设备的个数；T_c为一个传输帧的时间长度；γ为公平因子，不同的γ对应不同的调度准则；

为用户设备m在子信道配对(i，j)上分配的RE的个数。结合后续计算过程，需要保证

的初始值为接近于0且远小于1的值，如0.01。

在资源调度时是基于子信道的，现有技术中在资源分配时也是基于子信道，使得现有技术在每次调度时只能将资源分配给一个UE使用，而本实施例通过获取RE的个数，实现基于RE的资源分配，使得每次调度时可以将资源分配给不同的UE使用，能够更充分地利用各子信道的资源，提升系统使用效率。另外，本实施例中，由于

是根据使得第一函数最大得到的，而第一函数可以根据γ的不同对应不同的调度准则，使得不同的调度准则可以采用相同的调度方式(第一函数取得最大值)，所以当调度准则改变时，无需重新设计调度方法，可以提高适用性，使得该调度方法更具通用性。

图2为本发明第一实施例基于的系统结构示意图，参见图2，包括一个BS 21、多个RS 22和多个UE 23。假设每个节点均使用单天线，且RS 22工作在AF模式。本发明实施例中，将以一个RS为例，对于多个RS的情况，BS可以为每个RS分配互不重叠或互不干扰的时频资源，可以依据本发明实施例所述的方法从单一的RS扩展到多个RS的网络中。

图3为本发明第一实施例基于的系统中的RS结构示意图，参见图3，AF模式的RS包括接收模块(Rx)301、模数转换模块(A/D)302、并串转换模块(P/S)303、傅里叶变换模块(FFT)304、缓存模块(Buffer)305、重映射模块306、反傅里叶变换模块(IFFT)307、串并转换模块(S/P)308、数模转换模块(D/A)309和发送模块(Tx)310。

以下行(BS-RS-UE方向)为例，该RS的工作流程大致如下：首先，RS的接收模块301接收BS发送的信号并进行采样，之后，由模数转换模块302及并串转换模块303对采样后的信号分别进行模数转换及并串转换；其次，RS的傅里叶变换模块304对该采样信号进行傅里叶变换，并保存在缓冲区的缓存模块305中。其中，假设每个RE的时间长度为T_b秒，则RS接收到T_b秒的数据后，RS在每个子信道上有一个RE信号；之后，RS可以将接收到的RE信号通过重映射模块306重映射到其他的子信道上；然后，通过反傅里叶变换模块307进行反傅里叶变换，之后，由串并转换模块308及数模转换模块309分别进行串并转换机数模转换，得到发送信号，并由发送模块310发送。通常而言，RS发送数据之前，每个子信道上可以缓存

个RE，允许在不同的时间和子信道上调度多个用户的数据，其中，T为每个传输帧包含的时隙的个数。

图4为本发明第一实施例中AF模式的RS调度示意图，参见图4，以N＝6个子信道，T＝20个时隙的下行传输为例。其中，

表示针对编号为m的UE，RS的输入子信道的编号为i，输出子信道的编号为j，分配的RE的个数为X。本发明实施例的分配方法即对应于每个用户设备m及每个子信道配对(i，j)，找到最优的X。

图5为本发明第二实施例的方法流程示意图，本实施例以下行传输(BS-RS-UE)为例，对于上行传输(UE-RS-BS)可以采用相似的方法。

参见图5，本实施例包括：

步骤51：获取信道信息。

其中，信道信息包括BS与RS之间的通信链路在子信道i上的信噪比

RS与编号为m的UE之间的通信链路在子信道j上的信噪比

步骤52：根据信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；

其中，资源使用信息可以为能够承载的比特数，例如，用

表示用户设备m在子信道配对(i，j)上的每个RE中能够承载的比特数。

该

可以采用如下过程从信道信息得到：

首先，两跳链路的等效SNR可以表示如下：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=\frac{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}{\mathrm{SNR}}_j^{\left(m\right)}}{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}+{\mathrm{SNR}}_j^{\left(m\right)}+1};$

其次，

为编号为m的UE在编号为(i，j)的子信道配对上的传输速率，

其中，W_b是每个RE的带宽；

再次， $b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=f\left(R_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)$

其中，f(*)表示根据自适应编码调制(AMC)的映射，至此，可以计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息

本发明实施例中，为了提高适用性，采用了一个通用的分配规则，该通用的分配规则为UE的效用函数，具体如下：

在计算得到比特数后，编号为m的UE的速率可以表达为：

T_c为一个传输帧的时间长度，为用户设备m在子信道配对(i，j)上分配的RE的个数。

该编号为m的UE的效用函数可以表达为：

$U_m(...,x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)},...,\mathrm{\γ})=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}}& \mathrm{\γ}\≠1\\ \log \left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)& \mathrm{\γ}=1\end{array}\right.;$

γ≥0，是一个影响公平性的因子，因此网络的效用函数为所有UE的效用之和：

通过改变γ的值可以在网络容量和用户公平性之间获得折中。具体而言：

当γ＝0时，网络效用等同于容量，如下式所示：

$U_N(...,x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)},...,\mathrm{\γ})\underset{\mathrm{\γ}\→0}{=}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)};$

当γ＝1时，最大化网络效用对应的用户速率是比例公平的，如下式所示：

$U_N(...,x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)},...,\mathrm{\γ})\underset{\mathrm{\γ}\→1}{=}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\log \left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)$

当γ＝2时，最大化网络效用调度相当于最小化时延，如下式所示：

$U_N(...,x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)},...,\mathrm{\γ})\underset{\mathrm{\γ}\→2}{=}-\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}};$

当γ→∞时，网络效用趋于max-min公平调度。

可见，通过改变γ的值可以获得不同的调度准则。

基于上述的分析，该包含γ的函数的分配优化问题可以归结为：

$\max \left\{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}}\right\};$

且 $\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\≤\frac{T}{2},1\≤i\≤N,$

$\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\≤\frac{T}{2},1\≤j\≤N,$

$x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\∈\{0,...,\frac{T}{2}\},1\≤i\≤N,1\≤m\≤M.$

其中，N为子信道的个数，M为用户设备的个数，T_c为一个传输帧的时间长度，γ为公平因子，

为用户设备m在子信道配对(i，j)上的每个RE中分配的比特数，

为用户设备m在子信道配对(i，j)上分配的RE的个数，T为每个传输帧包含的时隙的个数，也即每个子信道上的RE个数。

上述优化问题是一个复杂的突函数优化问题，最优求解复杂度非常高。为此，本发明实施例提出基于梯度的启发式方法来进行最优资源分配和调度。该基于梯度的启发式方法的主要思想是：逐个RE地将各RE分配给目标函数最大梯度方向的用户。

假设需要分配一个RE给编号为m的UE的(i，j)子信道配对上，则根据泰勒级数展开式得到：

$U_N(...,x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}+1,...)\≈U_N(...,x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)},...)+\frac{\∂}{\∂x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}}{U}_N(...,x_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)},...)$

其中，

该表达式是严格的正数。

为了解决上述归结的最优化问题，可以通过求解该偏导表达式的最大值得到。通过求解该偏导表达式的最大值，可以逐个将RE分配给最优UE的最优子信道配对上。

即，本实施例采用迭代的方式，获取各UE在各子信道配对上分配的RE的个数

其中，每次迭代时，根据该资源使用信息及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值，获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息，将最优UE在最优子信道配对上分配的RE的个数增加一个，并作为下次迭代时的输入值；迭代的次数为RS能够缓存的RE的个数。

该具体的迭代过程可以为：

步骤53：在每次迭代时，判断已经发生的迭代次数是否小于RS能够缓存的RE的个数，若是，执行步骤54，否则，执行步骤56。

步骤54：根据资源使用信息

(1≤i0，j0≤N，1≤i，j≤N)及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值

(1≤i0，j0≤N)，得到最优UE的信息m及最优子信道配对的信息i、j；

其中，该最优的i、j、m可以分别用i^*，j^*，m^*表示，计算公式可以为：

$\{i^{*},j^{*},m^{*}\}=\underset{1\≤i,j\≤N}{\underset{1\≤m\≤M,}{\arg \max }}\left\{\frac{b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}/T_c}{{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right)}^{\mathrm{\γ}}}\right\};$

即，i^*，j^*，m^*分别为使得函数

取得最大值时的i、j、m。

步骤55：将最优UE在最优子信道配对上分配的RE的个数增加一个

并作为下次迭代时的输入值。之后，将已经发生的迭代次数增加一个，之后，从步骤53重复执行。

步骤56：完成分配。

上述的步骤54-56可以对应如下代码：

初始值：1≤i，j≤N，1≤m≤M，1≤i0，j0≤N：

$x_{i0j0}^{\left(m\right)}=0.01;$

$1:\∀i,j,m:{\tilde{b}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\←b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}$

$2:\mathrm{while}\∃T_i^{\left(\mathrm{BS}\right)}>0\mathrm{and}\∃T_j^{\left(\mathrm{BS}\right)}>0\mathrm{do}$

$3:\{i^{*},j^{*},m^{*}\}=\underset{1\≤i,j\≤N}{\underset{1\≤m\≤M,}{\arg \max }}\left\{\frac{{\tilde{b}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}/T_c}{{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right)}^{\mathrm{\γ}}}\right\}$

$4:x_{i^{*}{j}^{*}}^{m^{*}}\←x_{i^{*}{j}^{*}}^{m^{*}}+1$

$5:T_{i^{*}}^{\left(\mathrm{BS}\right)}\←T_{i^{*}}^{\left(\mathrm{BS}\right)}-1$

$6:T_{j^{*}}^{\left(\mathrm{RS}\right)}\←T_{j^{*}}^{\left(\mathrm{RS}\right)}-1$

$7:\mathrm{if}{T}_{i^{*}}^{\left(\mathrm{BS}\right)}=0\mathrm{then}$

$8:{\tilde{b}}_{i^{*}j}^{\left(m\right)}\←0,1\≤m\≤M,1\≤j\≤N$

9：end if

$10:\mathrm{if}{T}_{j^{*}}^{\left(\mathrm{RS}\right)}=0\mathrm{then}$

$11:{\tilde{b}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\←0,1\≤m\≤M,1\≤i\≤N$

12：end if

13：end while

本实施例通过以RE为单位分配系统资源，可以提高系统使用效率；通过采用上述的函数可以提高适用性。

在求解上述的偏导函数最大值时，如果γ→∞，由于上述的偏导函数的数值非常小，则按照第五实施例的算法得到的结果可能不够准确，为了提高准确性，可以采用如下的方法。

图6为本发明第三实施例的方法流程示意图，包括：

步骤61-62：与步骤51-52对应相同。

步骤63：在每次迭代时，判断已经发生的迭代次数是否小于RS能够缓存的RE的个数，若是，执行步骤64，否则，执行步骤67。

步骤64：根据资源使用信息

(1≤i0，j0≤N，1≤i，j≤N)及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值

(1≤i0，j0≤N)，得到最优UE的信息m；

其中，该最优的m可以分别用m^*表示，计算公式可以为：

$m^{*}=\underset{1\≤m\≤M}{\arg \min }\left\{\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right\};$

即，m^*为使得函数

取得最小值时的m。

步骤65：得到基于最优UE的信息m的最优子信道配对的信息i、j；

其中，该最优的i、j可以分别用i^*，j^*表示，计算公式可以为：

$\{i^{*},j^{*}\}=\arg \underset{1\≤i,j\≤N}{\max }\left\{b_{\mathrm{ij}}^{\left(m^{*}\right)}\right\};$

即，i^*，j^*分别为使得函数

取得最大值时的i、j。

步骤66：将最优UE在最优子信道配对上分配的RE的个数增加一个

并作为下次迭代时的输入值。之后，将已经发生的迭代次数增加一个，之后，从步骤63重复执行。

步骤67：完成分配。

上述的步骤64-67可以对应如下代码：

初始值：1≤i，j≤N，1≤m≤M，1≤i0，j0≤N：

$x_{i0j0}^{\left(m\right)}=0.01;$

$1:\∀i,j,m:{\tilde{b}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\←b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}$

$2:\mathrm{while}\∃T_i^{\left(\mathrm{BS}\right)}>0\mathrm{and}\∃T_j^{\left(\mathrm{BS}\right)}>0\mathrm{do}$

$3:m^{*}\←\underset{1\≤m\≤M}{\arg \min }\left\{\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right\}$

$4:\{i^{*},j^{*}\}\←\underset{1\≤i,j\≤N}{\arg \max }{\tilde{b}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m^{*}\right)}$

$5:x_{i^{*}{j}^{*}}^{m^{*}}\←x_{i^{*}{j}^{*}}^{m^{*}}+1$

$6:T_{i^{*}}^{\left(\mathrm{BS}\right)}\←T_{i^{*}}^{\left(\mathrm{BS}\right)}-1$

$7:T_{j^{*}}^{\left(\mathrm{RS}\right)}\←T_{j^{*}}^{\left(\mathrm{RS}\right)}-1$

$8:\mathrm{if}{T}_{i^{*}}^{\left(\mathrm{BS}\right)}=0\mathrm{then}$

$9:{\tilde{b}}_{i^{*}j}^{\left(m\right)}\←0,1\≤m\≤M,1\≤j\≤N$

10：end if

$11:\mathrm{if}{T}_{j^{*}}^{\left(\mathrm{RS}\right)}=0\mathrm{then}$

$12:{\tilde{b}}_{i{j}^{*}}^{\left(m\right)}\←\mathrm{0,1}\≤m\≤M,1\≤i\≤N$

13：end if

14：end while

本实施例在第二实施例的基础上可以进一步适用于γ→∞时的场景。

本实施例通过以RE为单位分配系统资源，可以提高系统使用效率；通过采用上述的函数可以提高适用性。进一步，在γ→∞时的场景，通过本实施例算法得到的结果更加准确，提高了准确性。

图7为本发明第四实施例的设备结构示意图，包括信道信息获取模块71、使用信息获取模块72和分配模块73；信道信息获取模块71用于获取信道信息，该信道信息包括BS与RS之间的信道信息及RS与各UE之间的信道信息；使用信息获取模块72用于根据该信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；分配模块73用于根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元RE的个数，所述获取的RE的个数能够使得预先设定的第一函数取得最大值。

其中，第一函数能够对应不同的调度准则，具体可以为：

$\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}};$

其中，N为子信道的个数，M为UE的个数，T_c为一个传输帧的时间长度，γ为公平因子，不同的γ对应不同的调度准则，

为编号为m的UE在编号为(i，j)的子信道配对上分配的RE的个数。

其中，使用信息获取模块72可以采用的计算公式为：

$b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=f\left(R_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right);$

其中，

为用户设备m在子信道配对(i，j)上的每个RE中能够承载的比特数，f(*)表示根据自适应编码调制的映射，为编号为m的UE在编号为(i，j)的子信道配对上的传输速率，

的计算公式如下：

$R_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=W_b\log (1+{{\mathrm{SNR}}^{\left(m\right)}}_{\mathrm{ij}});$

其中，W_b是每个RE的带宽，

的计算公式如下：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=\frac{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}{\mathrm{SNR}}_j^{\left(m\right)}}{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}+{\mathrm{SNR}}_j^{\left(m\right)}+1};$

其中，为BS与RS之间的通信链路在子信道i上的信噪比，

为RS与用户设备m之间的通信链路在子信道j上的信噪比。

其中，该第一函数的表达式可以为：

$\max \left\{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}}\right\};$

其中，1≤i，j≤N，1≤m≤M，

为用户设备m在子信道配对(i，j)上的每个RE中能够承载的比特数，N为子信道的个数，M为用户设备的个数，T_c为一个传输子帧的时间长度，γ为公平因子，不同的γ对应不同的调度准则，

为用户设备m在子信道配对(i，j)上分配的RE的个数。

该分配模块73具体用于采用迭代的方式，获取各UE在各子信道配对上分配的RE的个数，其中，在每次迭代时，根据所述资源使用信息及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值，获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息，将最优UE在最优子信道配对上分配的RE的个数增加一个，并作为下次迭代时的输入值；迭代的次数为RS能够缓存的RE的个数。

分配模块73包括用于获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息的如下单元：第一单元731；

第一单元731用于采用如下计算公式得到i^*，j^*，m^*：

$\{i^{*},j^{*},m^{*}\}=\underset{1\≤i,j\≤N}{\underset{1\≤m\≤M,}{\arg \max }}\left\{\frac{b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}/T_c}{{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right)}^{\mathrm{\γ}}}\right\};$

其中，m^*为最优UE的编号，(i^*，j^*)为最优子信道配对的编号，

为编号为m的UE在编号为(i0，j0)的子信道配对上的每个RE中能够承载的比特数，

为编号为m的UE在编号为(i0，j0)的子信道配对上分配的RE的个数的输入值，即上次迭代后所分配的RE的个数；

进一步地，本实施例的设备可以位于RS侧，也可以位于BS侧，当位于RS侧时，该信道信息获取模块71具体用于通过测量得到RS与BS之间的信道信息，及接收UE上报的由UE测量得到的RS与UE之间的信道；当位于BS侧时，该信道信息获取模块71具体用于接收RS上报的由RS测量得到的RS与BS之间的信道信息，及接收UE直接上报或UE通过RS上报的，由UE测量得到的RS与UE之间的信道信息。

本实施例通过基于RE分配资源，可以提高系统使用效率；通过采用上述的函数可以提高适用性。

图8为本发明第五实施例的设备结构示意图，包括信道信息获取模块81、使用信息获取模块82和分配模块83；信道信息获取模块81用于获取信道信息，该信道信息包括BS与RS之间的信道信息及RS与各UE之间的信道信息；使用信息获取模块82用于根据该信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；分配模块83用于根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元RE的个数，所述获取的RE的个数能够使得预先设定的第一函数取得最大值。

其中，第一函数能够对应不同的调度准则，具体可以为：

$\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}};$

其中，N为子信道的个数，M为UE的个数，T_c为一个传输帧的时间长度，γ为公平因子，不同的γ对应不同的调度准则，

为编号为m的UE在编号为(i，j)的子信道配对上分配的RE的个数。

其中，使用信息获取模块82可以采用的计算公式为：

其中，

为用户设备m在子信道配对(i，j)上的每个RE中能够承载的比特数，f(*)表示根据自适应编码调制的映射，为编号为m的UE在编号为(i，j)的子信道配对上的传输速率，

的计算公式如下：

$R_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=W_b\log (1+{{\mathrm{SNR}}^{\left(m\right)}}_{\mathrm{ij}});$

其中，W_b是每个RE的带宽，

的计算公式如下：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=\frac{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}{\mathrm{SNR}}_j^{\left(m\right)}}{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}+{\mathrm{SNR}}_j^{\left(m\right)}+1};$

其中，

为BS与RS之间的通信链路在子信道i上的信噪比，

为RS与用户设备m之间的通信链路在子信道j上的信噪比。

其中，该第一函数的表达式可以为：

$\max \left\{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}}\right\};$

其中，1≤i，j≤N，1≤m≤M，为用户设备m在子信道配对(i，j)上的每个RE中能够承载的比特数，N为子信道的个数，M为用户设备的个数，T_c为一个传输子帧的时间长度，γ为公平因子，不同的γ对应不同的调度准则，

为用户设备m在子信道配对(i，j)上分配的RE的个数。

该分配模块83具体用于采用迭代的方式，获取各UE在各子信道配对上分配的RE的个数，其中，在每次迭代时，根据所述资源使用信息及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值，获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息，将最优UE在最优子信道配对上分配的RE的个数增加一个，并作为下次迭代时的输入值；迭代的次数为RS能够缓存的RE的个数。

分配模块83包括用于获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息的如下单元：第二单元831和第三单元832；

第二单元831用于采用如下计算公式得到m^*：

$m^{*}=\underset{1\≤m\≤M}{\arg \min }\left\{\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right\};$

所述第三单元832用于基于m^*采用如下计算公式得到i^*，j^*：

$\{i^{*},j^{*}\}=\arg \underset{1\≤i,j\≤N}{\max }\left\{b_{\mathrm{ij}}^{\left(m^{*}\right)}\right\};$

其中，m^*为最优UE的编号，(i^*，j^*)为最优子信道配对的编号，

为编号为m的UE在编号为(i0，j0)的子信道配对上的每个RE中能够承载的比特数，

为编号为m的UE在编号为(i0，j0)的子信道配对上分配的RE的个数的输入值，即上次迭代后所分配的RE的个数。

进一步地，本实施例的设备可以位于RS侧，也可以位于BS侧，当位于RS侧时，该信道信息获取模块81具体用于通过测量得到RS与BS之间的信道信息，及接收UE上报的由UE测量得到的RS与UE之间的信道信息；当位于BS侧时，该信道信息获取模块81具体用于接收RS上报的由RS测量得到的RS与BS之间的信道信息，及接收UE直接上报或UE通过RS上报的，由UE测量得到的RS与UE之间的信道信息。

本实施例在第四实施例的基础上可以进一步适用于γ→∞时的场景。

本实施例通过以RE为单位分配系统资源，可以提高系统使用效率；通过采用上述的函数可以提高适用性。进一步，在γ→∞时的场景，通过本实施例算法得到的结果更加准确，提高了准确性。

需要说明的是，本发明实施例中的“第一”、“第二”等是为了区分各实施例，并不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种放大转发中继网络的资源分配方法，其特征在于，包括：

获取信道信息，所述信道信息包括基站BS与中继站RS之间的信道信息及RS与各用户设备UE之间的信道信息；

根据所述信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；

其中，所述信道信息为信噪比，所述资源使用信息为比特数，所述根据所述信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息的计算公式为：

$b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=f\left(R_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right);$

其中，为编号为m的UE在编号为(i,j)的子信道配对上的每个RE中能够承载的比特数，f(*)表示根据自适应编码调制的映射，

为编号为m的UE在编号为(i,j)的子信道配对上的传输速率，

的计算公式如下：

$R_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=W_b\log (1+{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)});$

其中，W_b是每个RE的带宽，

的计算公式如下：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=\frac{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}{\mathrm{SNR}}_j^{\left(m\right)}}{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}+S{\mathrm{NR}}_j^{\left(m\right)}+1};$

其中，

为BS与RS之间的通信链路在编号为i的子信道上的信噪比，

为RS与编号为m的UE之间的通信链路在编号为j的子信道上的信噪比；

根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元RE的个数，所述获取的RE的个数能够使得预先设定的第一函数取得最大值；

其中，所述第一函数的表达式为：

$\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}};$

其中，N为子信道的个数，M为UE的个数，T_c为一个传输帧的时间长度，γ为公平因子，不同的γ对应不同的调度准则，

为编号为m的UE在编号为(i,j)的子信道配对上分配的RE的个数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元RE的个数，包括：

采用迭代的方式，获取各UE在各子信道配对上分配的RE的个数，其中，在每次迭代时，根据所述资源使用信息及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值，获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息，将最优UE在最优子信道配对上分配的RE的个数增加一个，并作为下次迭代时的输入值；迭代的次数为RS能够缓存的RE的个数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述资源使用信息及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值，获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息，包括：

采用如下计算公式得到i^*,j^*,m^*：

$\{i^{*},j^{*},m^{*}\}=\underset{\underset{1\≤i,j\≤N}{1\≤m\≤M,}}{\arg \max }\left\{\frac{b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}/T_c}{{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right)}^{\mathrm{\γ}}}\right\};$

其中，m^*为最优UE的编号，(i^*,j^*)为最优子信道配对的编号，

为编号为m的UE在编号为(i0,j0)的子信道配对上的每个RE中能够承载的比特数，

为编号为m的UE在编号为(i0,j0)的子信道配对上分配的RE的个数的输入值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述资源使用信息及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值，获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息，包括：

采用如下计算公式得到m^*：

$m^{*}=\underset{1\≤m\≤M}{\arg \min }\left\{\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right\};$

基于m^*采用如下计算公式得到i^*,j^*：

$\{i^{*},J^{*}\}=\arg \underset{1\≤i,j\≤N}{\max }\left\{b_{\mathrm{ij}}^{\left(m^{*}\right)}\right\};$

其中，m^*为最优UE的编号，(i^*,j^*)为最优子信道配对的编号，

为编号为m的UE在编号为(i0,j0)的子信道配对上的每个RE中能够承载的比特数，

为编号为m的UE在编号为(i0,j0)的子信道配对上分配的RE的个数的输入值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取信道信息，包括：

RS通过测量得到RS与BS之间的信道信息，RS接收UE上报的由UE测量得到的RS与UE之间的信道信息；或者，

BS接收RS上报的由RS测量得到的RS与BS之间的信道信息，及BS接收UE直接上报或UE通过RS上报的，由UE测量得到的RS与UE之间的信道信息。

6.一种放大转发中继网络的资源分配设备，其特征在于，包括：

信道信息获取模块，用于获取信道信息，所述信道信息包括基站BS与中继站RS之间的信道信息及RS与各用户设备UE之间的信道信息；

使用信息获取模块，用于根据所述信道信息计算得到各UE在各子信道配对上的资源使用信息；

其中，所述信道信息为信噪比，所述资源使用信息为比特数，所述使用信息获取模块采用的计算公式为：

$b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=f\left(R_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right);$

其中，

为编号为m的UE在编号为(i,j)的子信道配对上的每个RE中能够承载的比特数，f(*)表示根据自适应编码调制的映射，

为编号为m的UE在编号为(i,j)的子信道配对上的传输速率，

的计算公式如下：

$R_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=W_b\log (1+{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)});$

其中，W_b是每个RE的带宽，

的计算公式如下：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}=\frac{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}{\mathrm{SNR}}_j^{\left(m\right)}}{{\mathrm{SNR}}_i^{\left(R\right)}+S{\mathrm{NR}}_j^{\left(m\right)}+1};$ 其中，

为BS与RS之间的通信链路在编号为i的子信道上的信噪比，

为RS与编号为m的UE之间的通信链路在编号为j的子信道上的信噪比；

分配模块，用于根据所述资源使用信息获取各UE在各子信道配对上分配的资源单元RE的个数，所述获取的RE的个数能够使得预先设定的第一函数取得最大值；

其中，所述第一函数的表达式为：

$\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{1-\mathrm{\γ}}{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}{x}_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}\right)}^{1-\mathrm{\γ}};$

其中，N为子信道的个数，M为UE的个数，T_c为一个传输帧的时间长度，γ为公平因子，不同的γ对应不同的调度准则，为编号为m的UE在编号为(i,j)的子信道配对上分配的RE的个数。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述分配模块具体用于采用迭代的方式，获取各UE在各子信道配对上分配的RE的个数，其中，在每次迭代时，根据所述资源使用信息及各UE在各子信道配对上分配的RE的个数的输入值，获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息，将最优UE在最优子信道配对上分配的RE的个数增加一个，并作为下次迭代时的输入值；迭代的次数为RS能够缓存的RE的个数。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述分配模块包括用于获取最优UE的信息及最优子信道配对的信息的如下单元：

第一单元，或者，第二单元及第三单元；

所述第一单元用于采用如下计算公式得到i^*,j^*,m^*：

$\{i^{*},j^{*},m^{*}\}=\underset{\underset{1\≤i,j\≤N}{1\≤m\≤M,}}{\arg \max }\left\{\frac{b_{\mathrm{ij}}^{\left(m\right)}/T_c}{{\left(\frac{1}{T_c}\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right)}^{\mathrm{\γ}}}\right\};$

其中，m^*为最优UE的编号，(i^*,j^*)为最优子信道配对的编号，

为编号为m的UE在编号为(i0,j0)的子信道配对上的每个RE中能够承载的比特数，

为编号为m的UE在编号为(i0,j0)的子信道配对上分配的RE的个数的输入值；

所述第二单元用于采用如下计算公式得到m^*：

$m^{*}=\underset{1\≤m\≤M}{\arg \min }\left\{\underset{i0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j0=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{i0j0}^{\left(m\right)}{x}_{i0j0}^{\left(m\right)}\right\};$

所述第三单元用于基于m^*采用如下计算公式得到i^*,j^*：

$\{i^{*},J^{*}\}=\arg \underset{1\≤i,j\≤N}{\max }\left\{b_{\mathrm{ij}}^{\left(m^{*}\right)}\right\};$

其中，m^*为最优UE的编号，(i^*,j^*)为最优子信道配对的编号，

为编号为m的UE在编号为(i0,j0)的子信道配对上的每个RE中能够承载的比特数，为编号为m的UE在编号为(i0,j0)的子信道配对上分配的RE的个数的输入值。

9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，

所述设备位于RS中，所述信道信息获取模块具体用于通过测量得到RS与BS之间的信道信息，及接收UE上报的由UE测量得到的RS与UE之间的信道信息；或者，

所述设备位于BS中，所述信道信息获取模块具体用于接收RS上报的由RS测量得到的RS与BS之间的信道信息，及接收UE直接上报或UE通过RS上报的，由UE测量得到的RS与UE之间的信道信息。

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