CN102428721A

CN102428721A - 中继网络资源重用的方法以及相应的基站

Info

Publication number: CN102428721A
Application number: CN2009801592704A
Authority: CN
Inventors: 王伟; 王栋耀; 沈钢; 陈继明; 郑武
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: WO2011020240A1; CN102428721B

Abstract

本发明提供了一种在基站处确定中继节点RN的资源重用的方法以及相应的基站。方法包括：分配步骤，向扇区内的所有用户设备UE分配初始资源；以及确定步骤，基于资源重用将导致的干扰，确定适合执行资源重用的用户设备UE。本发明为RN资源重用提供了简单而有效的机制，提高了资源重用概率，并且改善了系统容量。

Description

中继网络资源重用的方法以及相应的基站技术领域

本发明一般涉及无线通信系统，更具体地，涉及无线多跳中继网络的资源重用的方法以及相应的基站。景技术

如下定义本说明书和 /或附图中出现的各种缩写及术语

DL 下行链路

EUT AN 演进的 UTRAN

eNB EUTRAN节点 B, 支持中继网络組网的基站

HARQ 混合自动请求重传

LTE 长期演进

MCS 调制编码方案

MR网络多跳中继网络（ Multi-hop Relay network )

OFDMA 正交频分多址

QoS 服务质量

RB 资源块

RN 中继节点，通过无线方式在 eNB和 UE之间进行信号传输

UE 用户设备

中继小区, 中继节点的信号覆盖区域,中继小区的编号对应其中继节点的编号。

• 中继链路，其两端的通信对象不含用户设备，包括 eNB<→中继节点，中继节点 ^中继节点（出现在釆用两级或更多级中继节点的中继网络中）两种链路。

• 接入链路，其两端的通信对象有一端为用户设备，包括 eNB<→用户设备、中继节点<→用户设备两种链路。

随着用户对高速无线多媒体服务的需求的与日俱增，新兴宽带无线通信技术得到迅猛发展。无线通信技术的发展旨在于最小化位置和移动速度等条件的影响，为用户提供性能卓越的多媒体服务体验。传统单跳（single-hop )蜂窝网络釆用基站与用户直接通信的方式。但是由于功率、地形等因素的影响，单跳蜂窝网络阻碍了这一发展。

随着网络部署的进一步革新，无线多跳中继（MR ) 网络作为未来无线通信最有前途的解决方案之一，已经获得了全球的认可。多跳中继网络使用一级或多级中继节点通过无线方式在 eNB和用户设备之间进行信号转发。多跳中继网络通过多级链路的方式增加了小区覆盖范围，增大了吞吐量。当前，在 IEEE 802.16家族以及 3GPP LTE-A中已经考虑了对中继的支持。

为了进一步增大吞吐量和 /或提高频谱效率，在蜂窝移动系统中的一个重要概念是频率重用，或者概括地说，资源重用。

基站 eNB或者中继节点 RN可以与公共的时基同步，然后在发射和 /或接收时经由所分配的时隙来共享可用频率。在实际的部署中， RN通常安置在屋顶上，以便有更多的接收功率来保证良好的回程链路质量。在这种情况下，在中继链路上使用较高阶的调制编码方案 ( MCS ) 。如果接入链路的质量不足以保证相同的 MCS , 则数据将会在 RN处累积。这时候，希望在中继网络中从 RN到 UE的接入链路上实现资源重用，从而进一步改善系统频谱效率。

然而，在多跳中继网络中，在同一个小区内可能部署多个 RN, 这些 RN的覆盖范围很容易与小区内或小区间的相邻 RN的覆盖范围相重叠。相比于传统的蜂窝网络，这种干扰环境变得更为复杂。当共同使用相同的资源时 , 潜在的干扰会限制频率的重用。

在当前的 LTE- A标准化进程中，中继技术及其增强技术仍在讨论与研究中。迄今为止，还没有确切的 RN资源重用解决方案，相应的结果也未知。发明内容因此，为了允许尽可能多的 UE重用相同的资源，同时获得满意的接收效果，需要提供一种在二者之间提供平衡的有效机制。本发明提供了一种针对 RN资源重用的简单而有效的机制，从而提高了资源重用概率，并且从综合角度看，改善了系统容量。

根据本发明的一个示例性方面，提供一种在基站处确定中继节点 RN的资源重用的方法，包括：分配步骤，向扇区内的所有用户设备 UE分配初始资源；以及确定步骤，基于资源重用将导致的干扰，确定适合执行资源重用的用户设备 UE。

根据本发明的另一示例性方面，提供一种基站，其配置用于确定中继节点 RN的资源重用，包括：资源分配单元，用于向扇区内的所有用户设备 UE分配初始资源；以及确定单元，用于基于资源重用将导致的干扰来确定适合执行资源重用的用户设备 UE。附图说明

当结合附图阅读时，在下文的详细描述中，本发明实施方式的上述以及其他方面将变得更加清楚和易于理解，其中：

图 1示出了本发明可以在其中实施的环境的示例；

图 2示出了根椐本发明实施方式的方法的示意性逻辑流程图；图 3 ( a ) -图 3 ( b ) 示出了典型的干扰场景；

图 4示出了对图 3 ( b ) 的千扰场景的进一步分析；

图 5示出了根据本发明的一个实施方式的基站 eNB的示意性框图；以及

图 6示出了根据本发明的实施方式的仿真结果比较。

在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。具体实施方式

本发明的基本思想是在考虑资源重用所可能导致的干扰的情况下，决定是否进行资源重用。参考图 1 , 其示出了本发明可以在其中实施的环境的示例。

如图 1所示，该环境包括基站 eNB 100，属于该基站 eNB 100 的 3个中继节点 RN 101、 102、 103 , 分别属于这些中继节点的用户设备 UE 1 1 1、 1 12、 113 (也称为中继 UE ) ，以及属于基站 eNB 100 的用户设备 UE 1 14。

在下行方向上，基站 eNB 100向中继节点 RN 101、 102和 103 以及用户设备 UE 114传输各种控制信号和数据信号，中继节点 RN 101、 102和 103向各自的用户设备 UE 111、 112和 113传输各种控制信号和数据信号。在上行方向上，用户设备 UE 111、 112、 113和 1 14向基站 eNB 100传输各种控制信号（诸如链路质量测量报告等）和数据信号，中继节点 RN 101、 102和 103也向基站 eNB 100传输各种控制信号（诸如链路质量测量报告、数据累积信息等）和数据信号。

尽管在图 1中只示出了一个基站 eNB 100，属于该基站 eNB 100 的三个中继节点 RN 101、 102、 103 , 以及四个用户设备 UE 111、 1 Π、 1 13、 1 14, 但是本领域的技术人员应当理解，可以存在更多或更少的中继节点 RN和用户设备 UE。另外，本领域的技术人员可以理解，虽然在下文中采用基站 eNB作为基站的具体实现来描述本发明的实施方式，但是，本发明不局限于基站 eNB。

现在参考图 2,其示出了根椐本发明实施方式的方法的示意性逻辑流程图。

如图 2所示，在步骤 201中， eNB向扇区内的所有 UE分配初始资源。具体地， eNB可以基于某种调度策略（诸如比例公平，轮询调度等）以及信道质量，将正交资源块 RB分配给扇区内的所有 UE。

对于中继 UE，诸如图 1中的 UE 111、 112和 1 13 , 可以基于链路质量以及所属 RN处的数据队列的大小来确定所分配的资源块 RB 是在中继链路上使用还是在接入链路上使用。例如，可以优先将资源块 RB分配给接入链路。在一种示例性实施方式中，当中继节点 RN处存储有针对中继 UE的数据并且接入链路的链路质量支持此传输时，优先地在接入链路上使用所分配的资源块 RB, 以便将数据直接运送到用户设备 UE。否则，将此资源块 RB分配给中继链路。有关链路质量以及 RN处的数据队列的大小的信息可以由 UE和 RN上报给 eNB。

接着，在步骤 202中，基于资源重用将导致的干扰，确定适合执行资源重用的用户设备 UE。

具体地， eNB确定可能需要重用资源的 UE及其所属 RN。此处，将这种 UE称为服务 UE，这种 RN称为服务 RN。

继而， eNB可以针对所确定的良务 UE和服务 RN, 基于以下两个方面来考虑资源重用所导致的千扰，也即判断是否满足干扰条件： ( 1 ) 服务 RN对非服务的相邻 UE产生较小干扰；以及（2 )服务 UE受到来自非服务的相邻 RN的较小干扰。基于上述条件，可以确定适合执行资源重用的用户设备 UE。

在确定可能需要重用资源的服务 UE时，将在 RN处所存储的用于用户设备 UE的数据的大小与一个预先设置的阈值进行比较。如本领域技术人员将会理解的，阈值的选取可以基于多种因素，例如传输速率、用户需求、信道条件、时延要求等。

如果针对某个 UE，在 RN处累积的数据的大小超过阈值并且该 UE已被调度处于接收状态，则确定谅 UE可能需要与其他 RN下的 UE重用资源。比较步骤可以在 RN处执行，然后由 RN将比较结果上才艮给 eNB。比较步骤也可以在 eNB处执行，由 RN将有关数据大小的信息上报给 eNB , 然后 eNB将其与阔值进行比较。

接着，针对该可能需要重用资源的 UE及其 RN, 判断是否满足干扰条件，从而确定适合进行资源重用的用户设备 UE。在下文中，将结合图 3-图 4详细描述各种干扰条件。

干扰检测技术对于无线通信领域的技术人员来说是熟知的，本发明仅需要利用干扰检测的结果。因此，出于筒洁起见，在此处不再赘述各种干扰检测技术。

继续图 2, 当在步骤 202中确定没有适合进行资源重用的用户设 09 073340 备 UE时，前进到步骤 203 , 也即，相关的用户设备 UE及中继节点 RN不执行资源重用。

若在步骤 202中确定存在适合进行资源重用的用户设备 UE, 则可以前进到步骤 204。在步骤 204中，由所确定的用户设备 UE及中继节点 RN执行资源重用。

附加地，在本发明的一种实施方式中，当在步骤 202中确定存在适合进行资源重用的用户设备 UE后，还可以包括步骤 205。在可选的步骤 205中，确定同一 RN内是否存在多个适合进行资源重用的用户设备 UE。若不存在，则前进到步骤 204，即由所确定的用户设备 UE及其中继节点 RN执行资源重用。若存在，则前进到步骤 206。

在步骤 206中，选择一个最适合进行资源重用的 UE。例如，基于在 RN处针对用户设备 UE的数据队列的大小以及将进行资源重用的链路质量，来选择最适合的 UE。

最后，在步骤 204中，由所选择的用户设备 UE及其中继节点执行资源重用。

下面参考图 3-图 4进一步详细地阐述本发明的实施方式。

图 3 ( a ) 示出的一种典型的干扰场景，其中在基站 eNB 300的小区内分别部署有两个中继节点 RN 301和 302。用户设备 UE 311 和 UE 312分别由中继节点 RN 301和 RN 302提供服务。所有的中继节点 RN都由基站 eNB集中控制。

在图 3 ( a )的干扰场景中，由于中继节点 RN 301和 302在地理位置上分离得足够远，相互的千扰较小，其各自的用户设备 UE 311 和 312就可以在接入链路上直接使用相同的资源（例如，频率）进行操作。这样，可以进一步提高频谱效率。

图 3 ( b )示出了另一种典型的干扰场景，其部署类似于图 3 ( a )，不同之处在于，在基站 eNB 300的小区内所部署的两个中继节点 RN 301和 302相互比较靠近，存在重叠的覆盖区域。这使得当重用相同资源时，位于重叠覆盖区域内的用户设备 UE (例如 UE 311 ) 会受到非服务的相邻 RN的干扰。因此，需要仔细选择适合于进行重用资源的 UE对。

在一种实施方式中，可以基于在将要重用的链路上的链路盾量，例如某一资源块上各个 UE的信号干扰噪声比 SINR, 来确定适合重用资源的 UE。基站 eNb可以通过 UE的 SINR报告来获得 SINR。

图 4示出了对图 3 (b) 的干扰场景的进一步分析，其中考虑在两个中继节点的重叠覆盖区域内存在至少一个 UE的情形。

在某一子帧期间，假设调度 UE411和 UE412分别使用资源块 RB1和 RB2从各自的 RN接收数据。是否在 UE411和 UE412之间执行资源重用取决于实际的干扰条件。换言之，如果两个 UE重用相同的资源，则在这两个 UE之间可能会有很强的下行链路干扰。因此，重用的资源块 RB必须能够在服务 UE处提供良好的接收效果，同时不会对扇区内被重用的相邻 UE产生很强的干扰。

不妨假设在很长一段的下行链路传输之后， RN401处存储有大量用于 UE411的数据，因此 UE411可能希望与 UE412重用相同的资源块 RB2。

图 4 (a) -图 4 (b) 示出了三种可能的干扰场景。

在图 4 (a) 所示的第一场景中，服务 UE411 受到来自相邻的非服务 RN 402的干扰，而服务 RN 401对非服务的相邻 UE412产生较小的干扰。这种情况下，仅 UE411需要报告其在资源块 RB2上的 SINR。

在图 4 (b) 所示的第二场景中，服务 UE411 受到来自相邻的非服务 RN402的较小干扰，而服务 RN 401对非服务的相邻 UE412 产生干扰。这种情况下，仅 UE 412需要报告其在资源块 RB2上的 SI皿。

在图 4 (c)所示的第三场景中，两个 UE411和 412都受到来自相部 RN的千扰。换言之，服务 RN 401对非服务的相邻 UE 412产生干扰，服务 UE411受到来自相邻非服务 RN402的干扰。这种情况下， UE 411和 412都需要报告其在资源块 RB2上的 SINR。如果根据 UE所报告的 SINR，发现不满足最低 MCS要求或者 UE的 QoS要求，则决定 UE 411不进行资源重用。

从上述场景的描述中可以看出，在确定适合执行资源重用的用户设备时，不仅仅需要 RN服务区域内收集的信息，还需要在 eNB 与其他 RN和 UE之间的信令交换。

类似地，如果 UE 412希望与 UE 411重用相同的资源，则可以针对 UE 412及其 RN 402执行相同的过程。

在本发明进一步的实施方式中，当一个 RN内有多个 UE, 并且多个 UE可以同时被调度以从 RN接收数据时，所有这些 UE都可能需要重用资源。这种情况下，选择一个最适合进行资源重用的 UE 来执行资源重用。可以有多种标准来选择最适合的 UE。例如，可以考虑这两个因素：此 UE在 RN处的数据队列的大小 V_size, 以及用于重用的链路的链路质量，例如该链路所支持的 MCS的值 V_MCS。可选择具有最大比值 V_MCS/V_siz 々 UE来执行资源重用。

图 5示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的基站 eNB的框图。

如图 5所示，基站 eNB 500包括资源分配单元 510, 用于向扇区内的所有 UE分配资源。

基站 eNB 500还包括确定单元 520,用于基于资源重用将导致的干扰，确定适合进行资源重用的用户设备 UE。

其中，确定单元 520可以进一步配置用于：将 RN处所存储的用于 UE的数据的大小与预先设置的阈值进行比较，从而确定需要重用资源的服务用户设备 UE及其服务中继节点 RN; 以及针对所述服务用户设备 UE以及服务中继节点 RN, 基于 UE上报的链路质量信息来判断是否满足干扰条件。

干扰条件例如包括：服务 RN对非服务的相邻 UE产生较小干扰，以及服务 UE收到来自非服务的相邻 RN的较小干扰。

确定单元 520还可以配置用于：确定同一中继节点 RN内是否存在多个适合进行资源重用的用户设备 UE; 以及如果存在多个适合进 3340 行资源重用的用户设备 UE, 则基于在 RN处针对 UE的数据队列的大 ' j、以及将进行资源重用的链路盾量，选择一个最适合进行资源重用的 UE。

从前面描述可以看出，本发明提供了一种在中继网络的中继 UE 之间执行资源重用的有效方法。系统频谱效率可能得到提高而不会引入较多的干扰。本发明的技术预期可以应用于 3GPP LTE和 IEEE 802.16m标准中。

此外，尽管在本发明的实施方式中提供了小区内进行资源重用的场景，但是本领域技术人员可以很容易预见到，本发明的方法同样可以扩展到小区间的场景。在小区间的场景中，相邻 RN归属于不同的 eNB。在不同 eNB之间的信息交换可以通过骨干网来实现。

下面的表格提供了吞吐量仿真结果以与现有技术进行比较，显示了本发明的技术所带来的优势。表 1给出了仿真所使用的系统参数及其值。

表 1

参数值

小区布局具有环绕的六角形布局， 7个 eNB, 每个 eNB有

3个扇区

系统带宽 10 MHz, 下行链路

基站间距 500 m (3GPP Case 1)

eNB Tx功率 46 dBm

RN Tx功率 30 dBm

RN位置 2/3 半径

每个扇区的 RN数目 2

每个扇区的 UE数目每个扇区 10个 UE

调度轮询

信道 3GPP 的 SCM信道

eNB 天线配置 1 Tx 天线，扇区天线

R 天线配置 1 Tx 天线， 2 Rx 天线，发送、接收均为全向天线

UE 天线配置 2 R 天线（O dBi 天线增益，全向）

下行接收机类型最大比合并基于 chase合并的异步 HARQ, 最大三次重传，下行 HARQ

中继网络采用逐跳 HARQ

路径损耗模型参见 3GPP TR 36.814 vi.0.1 图 6示出了根据本发明的实施方式的仿真结果比较。如图 6所示，其中横坐标表示用户吞吐量，纵坐标表示用户吞吐量累积分布。图中实线表示在中继节点之间未采用资源重用的结果，也即资源正交；虛线表示在中继节点之间釆用资源重用的结果。与资源完全正交分配的情况相比，在中继节点间使用资源重用，可以使小区内平均用户吞吐量提高 9.46%。

很显然，对于小区内资源重用（例如，频谱重用）来说，更多 R 以及更多与 RN相关联的 UE可以提供更多的系统性能增益。

尽管已经在 E-UTRAN ( UTRAN-LTE ) 系统的上下文中描述了示例性实施方式，但是可以理解本发明的示例性实施方式不限于仅与这一种特定类型的无线通信系统一起使用，它们在其他无线通信系统中也可以产生良好效杲。例如，本领域技术人员可以认识到，本发明的技术方案可以用于在 LTE-A或 WiMAX产品中设计或实现中继节点 RN资源重用，以便提高频谱效率。本发明的技术方案可以用于大部分的无线多址接入系统中，诸如 802.16m和 LTE中的〇FDMA。

应当注意，为了使本发明更容易理解，上面的描述省略了对于本领域的技术人员来说是公知的、并且对于本发明的实现可能是必需的更具体的一些技术细节。

提供本发明的说明书的目的是为了说明和描述，而不是用来穷举或将本发明限制为所公开的形式。对本领域的普通技术人员而言，许多修改和变更都是显而易见的。

因此，选择并描述实施方式是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，并使本领域普通技术人员明白，在不脱离本发明实质的前提下，所有修改和变更均落入由权利要求所限定的本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1. 一种在基站处确定中继节点 RN的资源重用的方法，包括：分配步骤，向扇区内的所有用户设备 UE分配初始资源；以及确定步骤，基于资源重用将导致的干扰，确定适合执行资源重用的用户设备 UE。
2. 如权利要求 1所述的方法，其中所述确定步骤包括：确定需要重用资源的服务用户设备 UE及其服务中继节点 RN；以及

针对所述服务用户设备 UE以及服务中继节点 RN, 判断是否满足干扰条件。
3. 如权利要求 2所述的方法，其中确定需要重用资源的服务用户设备 UE及其服务中继节点 RN包括：

将中继节点 RN处所存储的用于用户设备 UE的数据的大小与预先设置的阔值进行比较，若超过阈值，则所述用户设备 UE需要重用资源。
4. 如权利要求 2所述的方法，其中所述干扰条件包括：所述服务中继节点 RN对非服务的相邻用户设备 UE产生较小干扰；以及所述服务用户设备 UE受到来自非服务的相邻中继节点 RN 的较小干扰。
5. 如权利要求 2所述的方法，其中判断是否满足千扰条件包括：基于用户设备 UE上报的链路质量信息来判断是否满足干扰条件。
6. 如权利要求 1所述的方法，其中在所述确定步骤之后还包括：确定同一中继节点 RN内是否存在多个适合进行资源重用的用户设备 UE; 以及

如果存在多个适合进行资源重用的用户设备 UE, 则选择一个最适合进行资源重用的用户设备 UE。
7. 如权利要求 6所述的方法，其中所述选择一个最适合进行资源重用的用户设备 UE包括：

基于在所述中继节点 RN处针对用户设备 UE的数据队列的大小以及将进行资源重用的链路质量，来选择最适合的用户设备 UE。
8. 一种基站，其配置用于确定中继节点 RN的资源重用，包括：资源分配单元，用于向扇区内的所有用户设备 UE分配初始资源；以及

确定单元，用于基于资源重用将导致的千扰来确定适合执行资源重用的用户设备 UE。
9. 如权利要求 8所述的基站，其中所述确定单元进一步配置用于：

确定需要重用资源的服务用户设备 UE及其服务中继节点 RN; 以及

针对所述服务用户设备 UE以及服务中继节点 RN，判断是否满足干扰条件。
10. 如权利要求 9所述的基站，其中所述确定单元进一步配置用于：将中继节点 RN处所存储的用于用户设备 UE的数据的大小与预先设置的阈值进行比较，若超过阈值，则确定所述用户设备 UE需要重用资源。
11. 如权利要求 9所述的基站，其中所述干扰奈件包括：所述服务中继节点 RN对非服务的相邻用户设备 UE产生较小干扰；以及所述服务用户设备 UE受到来自非服务的相邻中继节点 RN 的较小干扰。
12. 如权利要求 9所述的基站，其中所述确定单元配置用于：基于用户设备 U E上报的链路质量信息来判断是否满足干扰条件。
13. 如权利要求 8所述的基站，其中所述确定单元进一步配置用于：

确定同一中继节点 RN内是否存在多个适合进行资源重用的用户设备 UE; 以及如果存在多个适合进行资源重用的用户设备 UE，则选择一个最适合进行资源重用的用户设备 UE。
14. 如权利要求 13所述的基站，其中所述确定单元配置用于：基于在所述中继节点 RN处针对用户设备 UE的数据队列的大小以及将进行资源重用的链路质量，来选择最适合的用户设备 UE。