CN102948234B - 包括中继器的系统中的无线电资源分配 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种分配无线通信系统的无线电资源的方法。无线通信系统包括至少一个网络节点和与网络节点相关联的至少一个中继器。方法包括基于终端到网络节点链路、至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路中的每个链路的状态参数，分配无线电资源到终端到网络节点链路、至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路至少之一。本文也公开了对应的装置、调度器和计算机程序产品。

Description

包括中继器的系统中的无线电资源分配
技术领域
本发明一般涉及包括至少一个网络节点和与网络节点相关联的至少一个中继器的无线通信系统领域。更具体地说，它涉及在此类系统中的无线电资源的分配。
背景技术
一些无线通信系统（特别是许多高度演进的通信系统）应用中继功能性。此类系统的一个示例是根据由3GPP（第三代合作伙伴计划）提倡并旨在满足国际电信联盟(ITU)对下一代移动系统（IMT高级）的要求的LTE高级（长期演进高级）操作的系统。中继功能性已在2008年4月7-8日在中国深圳举行的3GPP TSG RAN IMT高级研讨会报告(Report of 3GPPTSG RAN IMT Advanced Workshop) 3GPP RP-080236、REV-080060中以及在爱立信于TSG-RAN WGl #53的稿件Rl-082024“有关用于LTE高级的一些技术组件的讨论”(A discussionon some technology components for LTE- Advanced)中讨论。
存在用于中继功能性的过多选项，例如
●如在爱立信于TSG-RAN WGl #53 bis的稿件Rl-082470“自回程和更低层中继”(Self backhauling and lower layer relaying)中所述的第1层中继器（转发器），
●如在3GPP标准中所述的类型一中继器，以及
●如在沃达丰（vodafone）、CMCC、华为、爱立信等于TSG-RAN WG1 #56bis的稿件Rl-091632“类型II中继器框架定义”(Type II relay frame-work definition)中所述的类型二中继器。
图1是示出采用中继器的示例网络设置的一部分的示意图。基站站点110包括与所谓的施主小区（donor cell）115相关联的基站111。基站111可以是任何适用的基站，例如，eNodeB（演进NodeB）。基站111可连接到网络控制器140和示例网络的其余部分。施主小区115是终端112、113、114的服务或驻留小区。在基站111与终端112、113、114之间的通信通过由箭头119表示的基站接入链路（下行链路DL和上行链路UL）进行。
施主小区115的基站111与两个中继器站点120和130相关联，每个中继器站点分别包括中继器121和131。
中继器121可以是任何适用的中继器，例如，类型一中继器。中继器121与小区125相关联。小区125是终端122、123的服务或驻留小区。在中继器121与终端122、123之间的通信通过由箭头128表示的中继器接入链路（下行链路DL和上行链路UL）进行，而在中继器121与基站111之间的通信通过由箭头129表示的中继器回程链路（下行链路DL和上行链路UL）进行。
中继器131可以是任何适用的中继器，例如，类型一中继器。中继器131与三个小区135、136、137相关联。小区137是终端132的服务或驻留小区。在中继器131与终端132之间的通信通过中继器接入链路（未示出）进行，而在中继器131与基站111之间的通信通过中继器回程链路（未示出）进行。
中继对LTE高级而言被视为是改进例如高数据率的覆盖、群组移动性、临时网络部署、小区边缘吞吐量和/或在新区域中提供覆盖的工具。至少类型一中继器节点功能性是LTE高级的一部分。
类型一中继器节点可控制一个或若干小区，每个小区具有独特的物理层小区身份，并且对终端而言显得是与施主小区不同的单独小区。相同的RRM（无线电资源管理）机制在eNodeB和类型一中继器均可用。一般情况下，类型一中继器控制的小区可具有它们应能够也支持LTE Rel-8终端的附加要求。
如结合图1所述，中继器节点一般经施主小区无线地连接到无线电接入网络。在施主小区的基站(eNodeB)与中继器节点之间的无线电链路称为中继器回程链路。在中继器节点和与中继器节点相关联的终端之间的无线电链路称为中继器接入链路。
终端（经中继器节点）到无线电接入网络的连接能够是带内或带外的，这取决于例如应用的通信标准和如通信标准或网络的运营商指定的其它参数和/或条件。
在带内中继的情况中，中继器回程链路在与中继器接入链路相同的频谱中操作。因此，如果不进行测量，则存在以下风险：在中继器同时传送和接收时将在中继器节点有严重的输出对输入干扰。此障碍的一个解决方案是将中继器回程链路和中继器接入链路进行时间复用。此解决方案的一个实现包括引入专用于中继器回程传送的一个或多个“回程”子帧。
在LTE高级中，此类实现可包括在不同子帧中调度中继器接入上行链路传送和中继器回程上行链路传送。此外，MBSFN（Multimedia Broadcast over a Single FrequencyNetwork，基于单频网络的多媒体广播）子帧可用于促进在LTE高级中的中继器回程下行链路传送。在该情况下，中继器回程下行链路传送的性能能够通过除在少数若干OFDM符号（例如，传送控制信令的前面一个或两个OFDM符号）中外不允许任何中继器接入下行链路传送而得到保证。可半静态指派中继器回程上行链路和/或下行链路子帧集（即，在其期间可发生中继器回程传送的子帧）。
图2示出MBSFN子帧210、220用于与中继器节点有关的下行链路传送的情况。子帧210、220中的每个子帧包括控制部分211、221和数据部分212、222。子帧210可以以常规方式用于中继器接入下行链路传送，而子帧220可用于中继器回程下行链路传送。在子帧220中可允许中继器接入下行链路传送，但只在子帧220的第一部分221中。因此，在此情况下，在时间间隔223中没有中继器接入下行链路传送，并且可接收中继器回程下行链路传送而在中继器节点无输出对输入干扰。
中继器回程链路（每个与相应中继器节点相关联）和基站（例如，eNodeB）接入链路可以相对于彼此进行时间复用或频率复用。
如上所提及的一样，可将中继引入到系统以改进例如高数据率的覆盖、群组移动性、临时网络部署、小区边缘吞吐量和/或在新区域提供覆盖的工具。这些目的能够只通过对各种链路分配适当无线电资源而得以实现。
中继系统中的无线电资源分配的问题已在2008年北京邮电大学学报15(3)的DaiQin-yun、Rong Lu、Hu Hong-lin、Su Gang所著“无线中继器网络内使用时分多址的资源分配”("Resource allocation using time division multiple access over wirelessrelay networks", The Journal of China Universities of Posts andTelecommunications, 2008, 15(3))中，在2009年5月VTC的Kaneko M.、Popovski P.、Hayashi K.所著“用于中继器辅助蜂窝OFDMA系统的吞吐量保证的资源分配算法”("Throughput-Guaranteed Resource- Allocation Algorithms for Relay- AidedCellular OFDMA System," VTC, May 2009)中和在US 2009/0163220 A1（Chiu Ngo、YongLiu所著“中继器增强蜂窝系统中用于资源分配的方法和系统(Method and system forresource allocation in relay enhanced cellular systems)”）中讨论。
在带有中继器功能性的系统中，适当优化无线电资源到每个中继器接入链路、每个中继器回程链路和基站接入链路的分配是困难的任务。
需要的是备选（以及优选是改进的）方法和装置，以进行包括至少一个网络节点和与网络节点相关联的至少一个中继器的无线通信系统的无线电资源分配。
发明内容
应强调的是，术语“包括”在本说明书中使用时用于指定所述特征、整体、步骤或组件的存在，而不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、组件或其组合。
本发明的目的是减轻至少一些上述缺点，并提供备选方法和装置，以进行包括至少一个网络节点和与网络节点相关联的至少一个中继器的无线通信系统的无线电资源分配。
根据本发明的第一方面，这通过一种分配包括至少一个网络节点和与网络节点相关联的至少一个中继器的无线通信系统的无线电资源的方法而得以实现。方法包括分配无线电资源到终端到网络节点链路、至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路至少之一。分配是基于以下每项的状态参数：终端到网络节点链路、至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路。
在一些实施例中，方法可包括通过平衡至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的性能和对应终端到中继器通信链路的性能，确定第一无线电资源分配，以及通过平衡至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的性能和终端到网络节点通信链路的性能，确定第二无线电资源分配。方法也可包括计算第一和第二无线电资源分配的加权平均值和根据对应计算的加权平均，分配无线电资源。性能可定义为每时间和频率单位的数据量。
在一些实施例中，中继器到网络节点通信链路的无线电资源可包括具有用于至少一个中继器的每个中继器的对应时间频率块大小的时间频率块。方法可包括从至少一个中继器的每个中继器接收包括对应状态参数的至少一个状态指示，其中，对应状态参数至少包括有关对应中继器服务的终端数量的信息、有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量的信息、有关对应中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息及有关对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息。方法可还包括至少基于有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量和对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息，（为至少一个中继器的每个中继器）确定第一时间频率块大小，以及至少基于至少一个中继器的每个中继器服务的终端数量、网络节点服务的终端数量、至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的频谱效率及终端到网络节点通信链路的频谱效率，（为至少一个中继器的每个中继器）确定第二时间频率块大小。在此类实施例中，方法可还包括：至少基于有关至少一个中继器的每个中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息，为至少一个中继器的每个中继器计算第一和第二时间频率块大小的加权平均值；根据对应计算的加权平均值，分配无线电资源到至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路；以及传送对应分配的无线电资源的指示到至少一个中继器的每个中继器。
根据一些实施例，方法可还包括从网络节点接收状态指示，其中，状态指示至少包括有关网络节点服务的终端数量的信息和有关终端到网络节点通信链路的频谱效率的信息。
计算加权平均值的步骤可包括如果特殊中继器到网络节点通信链路的平均频谱效率小于终端到网络节点通信链路的平均频谱效率，则最小化用于该特殊中继器到网络节点通信链路的时间频率块大小；以及否则，最大化用于该特殊中继器到网络节点通信链路的时间频率块大小。
无线通信系统可遵照电信标准E-UTRAN（演进通用地面无线电接入网络）操作，网络节点可以是eNodeB，并且至少一个中继器可以是类型一中继器。
本发明的第二方面是一种计算机程序产品，包括在其上具有计算机程序的计算机可读介质，计算机程序包括程序指令，计算机程序可加载到无线通信系统的数据处理单元，无线通信系统包括至少一个网络节点和与网络节点相关联的至少一个中继器，并且适用于在计算机程序由处理单元运行时，通过执行根据本发明的第一方面的方法，促使数据处理单元分配无线电资源。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于分配无线通信系统的无线电资源的装置，其中，无线通信系统包括至少一个网络节点和与网络节点相关联的至少一个中继器，所述装置包括处理器，适用于基于终端到网络节点链路、至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路中的每个链路的状态参数，确定无线电资源分配。装置也包括分配器，分配器适用于应用确定的无线电资源分配到终端到网络节点链路、至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路至少之一。
在一些实施例中，装置可还包括适用于从至少一个中继器的每个中继器接收包括对应状态参数的至少一个状态指示的接收器，其中，对应状态参数至少包括有关对应中继器服务的终端数量的信息、有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量的信息、有关对应中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息及有关对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息。装置也可包括适用于传送对应分配的无线电资源的指示到至少一个中继器的每个中继器的传送器。
本发明的第四方面是包括根据本发明的第三方面所述的装置的调度器。
在一些实施例中，本发明的第三和第四方面可另外具有与如上为本发明的第一方面所说明的任何各种特征相同或对应的特征。
本发明的一些实施例的优点是提供了中继功能性的益处的更有效利用。
本发明的一些实施例的另一优点是改进的系统吞吐量。
本发明的一些实施例的另一优点是可更好地平衡不同用户体验到的性能。
本发明的一些实施例的另一优点是后向兼容性是可能的。
本发明的一些实施例的另一优点是无需增大系统复杂性。
本发明的一些实施例的另一优点是简单的实现是可能的。
附图说明
从下面参照附图的本发明的实施例的详细描述中，将明白本发明的另外目的、特征和优点，其中：
图1是示出包括中继器的网络的示例设置的示意图；
图2是示出与中继器节点功能性有关的各种传送间隔的示意图；
图3是示出根据本发明的一些实施例的示例方法步骤的流程图；
图4A-C是示出根据本发明的一些实施例的在时间和/或频率中的资源分配的示意图；
图5是示出根据本发明的一些实施例的示例装置的框图；以及
图6是示出根据本发明的一些实施例的计算机可读介质的示意图。
具体实施方式
使用与LTE高级相关联的术语来描述上面给出的一些通用示例。同样，将在下面中使用LTE高级术语来描述本发明的实施例。然而，应理解的是，这些示例和实施例只用于说明目的，并且决不限制本发明。相反，本发明的实施例同样适用于包括中继功能性的任何通信系统。
管理带有一个或多个中继器的系统的一个重要问题是应分配多少可用无线电资源到每个中继器回程链路。在本上下文中，有若干方面要考虑。
例如，可能希望匹配每个中继器回程链路的性能和对应中继器接入链路的性能。这是因为以下事实：中继器用户性能（中继器服务的终端的用户体验到的性能）受中继器回程链路和中继器接入链路两者限制。因此，如果中继器回程链路和中继器接入链路之一的性能差，则中继器用户性能也将是差的。
要考虑的另一方面是可能希望最大化从中继器功能性的应用可实现的容量益处（例如，总吞吐量）。
在本上下文中要考虑的另外方面是可能优选的是中继器用户性能（中继器服务的终端的用户体验到的性能）和基站用户性能（施主小区的基站直接服务的终端的用户体验到的性能）相同或至少类似。
根据本发明的一些实施例，在资源分配中联合考虑了这些方面的两个或更多个方面。
在下面，将描述本发明的实施例，其中基于以下每个链路的状态参数，分配无线电资源到以下链路至少之一：
●终端到网络节点（基站接入）链路，
●在考虑的每个中继器的终端到中继器（中继器接入）链路，以及
●在考虑的每个中继器的中继器到网络节点（中继器回程）链路，
例如，可基于基站接入链路、每个中继器回程链路和特殊中继器接入链路的状态参数，分配资源到对应特殊中继器回程链路。
如上所提及的一样，中继器回程链路及其对应中继器接入链路一般可以进行时间复用以避免严重的输出对输入干扰。因此，根据一些实施例，可在中继器回程子帧中传送中继器回程链路，并且可在中继器接入子帧中传送对应中继器接入链路。
此外，根据本发明的实施例，中继器回程链路和基站接入链路可相对于彼此在时间中、在频率中或在时间和频率两者中进行复用。
因此，在每个中继器回程子帧中，不同中继器的中继器回程链路可进行时间复用（例如，因为不同中继器回程链路分配到不同中继器回程子帧）或者进行频率复用（例如，因为不同中继器回程链路分配到相同中继器回程子帧但在不同频带中）。在一些实施例中，不同中继器的中继器回程链路可在时间和频率两者中进行复用。
此外，根据一些实施例，在中继器回程子帧中，eNodeB接入链路可与不同中继器的中继器回程链路进行时间和/或频率复用。
在中继器接入子帧中，eNodeB接入链路和中继器接入链路能够共享相同的无线电资源。在实施例的以下描述中，采用频率再用一(frequency reuse one)（即，eNodeB接入链路和中继器接入链路可使用中继器接入子帧中的整个可用带宽）。然而，要注意的是，本发明的实施例同样适用于不（或不完全）采用频率再用的情况。此外，在一些实施例中，eNodeB接入链路可使用任何空闲资源（即，中继器回程链路或中继器接入链路未使用的任何资源）。
根据本发明的一些实施例，基于以下项来确定无线电资源到中继器回程链路的假设分配：无线电资源到对应中继器接入链路的分配和/或到中继器接入链路和中继器回程链路的总无线电资源分配。随后，优化准则可用于从假设分配确定优化的无线电资源分配。示例优化准则可能涉及优化施主小区的总吞吐量，平衡中继器用户和基站用户的体验到的用户性能，和/或平衡中继器接入和回程链路的资源。
图3是示出根据本发明的一些实施例的示例方法300的流程图。此示例方法在步骤310开始，在该步骤中，接收有关每个链路的相应状态的指示。状态指示可包括有关各种状态参数的信息，如链路的吞吐量、链路的频谱效率和链路服务的用户数量。
在步骤320中，至少基于特殊中继器回程链路和对应中继器接入链路的参数，为特殊中继器回程链路确定第一资源分配。确定可旨在平衡在特殊中继器回程链路与对应中继器接入链路之间的性能（例如，在吞吐量方面）。如果有与施主小区相关联的若干中继器，则为每个中继器执行步骤320。此外，如果有与施主小区相关联的若干中继器，则在为特殊中继器确定第一资源分配中也可使用其它中继器回程链路和其它中继器接入链路的参数。
在步骤330中，至少基于中继器回程链路和中继器接入链路任意之一（优选在性能方面表示瓶颈的链路）和基站接入链路的性能，为每个中继器回程链路确定第二资源分配。确定可旨在平衡每个中继器服务的用户与基站服务的用户之间的性能（例如，在吞吐量方面）。
在步骤340中为每个中继器确定第一和第二资源分配的加权平均值。指派到第一和第二资源分配中的每个资源分配的权重可对所有中继器相同，或者可在不同中继器之间不同。权重可基于在系统吞吐量与QoS（服务质量）要求之间的妥协（折衷）。
在步骤350中，根据计算的平均值来分配无线电资源，并且在步骤360中，传送分配的指示到每个中继器。
在步骤320、330和340的一个或多个步骤中可使用各种边界条件。例如，可将可用于每个中继器链路（接入和回程）的无线电资源的总量考虑在内，以及或备选地可将一起可用于中继器回程链路和基站接入链路的无线电资源的总量考虑在内。
方法300例如可在无线通信网络的基站控制器中和/或基站中的调度器中执行。
现在将在包括一个eNodeB和特殊数量的中继器的示例系统中的下行链路资源分配的上下文中描述本发明的实施例。图4A-C示出带有三个中继器的情形，并且给出的一些下面的公式将用于两个中继器。要强调的是，这些实施例只是说明性示例，并且决无意限制本发明。
下面的定义将用于示例实施例的描述：
●Ttot：总可用时间资源。已知参数。[s]
●Ftot：总可用频率资源。已知参数。[Hz]
●Ti：用于中继器i的中继器接入链路传送的普通子帧的长度。待确定，涉及Ri。[s]
●Ri：用于中继器i的中继器回程链路传送的无线电资源量。待确定，涉及Ti。[sHz]
●：用于eNodeB接入链路传送的无线电资源量。待确定。[s Hz]
●：在调度eNodeB接入链路的期间内eNodeB接入链路的平均频谱效率。已知参数，已通过信号发送（与图3的步骤310比较）。[bps/Hz]
●：在调度中继器i的中继器回程链路的期间内中继器i的中继器回程链路的平均频谱效率。已知参数，已通过信号发送（与图3的步骤310比较）。[bps/Hz]
●：在调度中继器i的中继器接入链路的期间内中继器i的中继器接入链路的平均吞吐量。已知参数，已通过信号发送（与图3的步骤310比较）。[bps]
●：eNodeB小区服务的平均用户数量。已知参数，已通过信号发送（与图3的步骤310比较）。
●：中继器小区i服务的平均用户数量。已知参数，已通过信号发送（与图3的步骤310比较）。
●用于中继器i的平均回程吞吐量：。[比特/s]
●用于中继器i的平均接入吞吐量：。[比特/s]
●平均基站小区吞吐量（eNodeB接入链路）： 。[比特/s]
●中继器i的平均小区吞吐量（接入和回程吞吐量的最小值）：
要注意的是，平均频谱效率和吞吐量取决于链路质量和数据特性两者。
现在，将给出通过在中继器接入链路与对应中继器回程链路之间的性能（例如，吞吐量）匹配来确定用于每个中继器回程链路的资源分配的各种示例（与图3的步骤320比较）。因此，
这对应于无线电资源到中继器回程链路的分配：
另外，可对Ri设置以下两个约束：
对于每个中继器，由中继器回程链路和中继器接入链路使用的无线电资源总量不能超过总可用无线电资源，即
相同eNodeB服务的所有中继器的中继器回程链路使用的无线电资源的总量不能超过总可用无线电资源，即
图4A示出通过在中继器接入链路与对应中继器回程链路之间的吞吐量匹配来确定用于每个中继器回程链路的资源分配的示例。在图4A中，中继器回程链路在回程时间间隔内进行时间复用。在此示例中，第一无线电资源量411分配到第一中继器的回程链路，并且第二无线电资源量413分配到第二中继器的回程链路。如以前所提及的一样，中继器接入链路优选与其对应中继器回程链路进行时间复用。因此，第一中继器的接入链路不应使用与第一无线电资源量411相同的时间间隔，并且第二中继器的接入链路不应使用与第二无线电资源量413相同的时间间隔。在此示例中，第一中继器的接入链路占用时间间隔412，并且第二中继器的接入链路占用时间间隔414。401指示Ttot，并且402指示Ftot。
考虑到中继器的平均小区吞吐量受中继器接入吞吐量和中继器回程吞吐量的最小值限制，以及考虑到分配更多无线电资源到中继器回程链路和中继器接入链路之一暗示着分配更少无线电资源到另一链路，可断定在中继器回程链路和中继器接入链路相互匹配（参见等式(1)）时，以及在中继器回程链路和中继器接入链路使用所有可用无线电资源时，中继器实现其最大吞吐量，即
这产生了，其暗示中继器i的回程链路将占用在相应回程子帧中的所有可用带宽。如果有不止一个中继器，则用于这些中继器的回程子帧只能进行时间复用。
为Ri和Ti解(1)和(5)提供用于时间复用回程子帧的以下最佳Ri和Ti：
如果eNodeB只服务于一个中继器，则始终可能如等式(6)和(7)中所示分配用于此中继器的无线电资源，这是因为显然，并且。然而，如果eNodeB服务于不止一个中继器，则在所有中继器回程链路的所希望无线电资源之和超过总可用无线电资源时（与等式(4)比较），即在以下等式成立时，等式(6)和(7)的最佳分配不能得到支持：
图4B示出通过在中继器接入链路与对应中继器回程链路之间的吞吐量匹配来确定用于每个中继器回程链路的资源分配的示例。在图4B中，中继器回程链路在回程时间间隔内进行频率复用。在此示例中，第一无线电资源量431分配到第一中继器的回程链路，并且第二无线电资源量433分配到第二中继器的回程链路。如以前所提及的一样，中继器接入链路优选与其对应中继器回程链路进行时间复用。因此，中继器的接入链路不应使用与无线电资源量431和433相同的时间间隔。在此示例中，中继器的接入链路占用对应于接入时间间隔的时间间隔432。421指示Ttot，并且422指示Ftot。
再次，可断定在使用所有可用无线电资源时（与(5)比较），实现了最大吞吐量。在频率复用的中继器回程链路的情况中，子帧的长度(Ti)一般对于不同中继器是相同的。因此，我们得出：
其中，相等对应于使用所有可用无线电资源。这产生了：
对于两个中继器的情况，等式(2)和(10)给出：
假设最大T（即，(10)中的相等，其对应于使用所有可用无线电资源）并使用等式(1)，我们得到：
显然，，这暗示（原则上）始终可能根据等式(12)为频率复用的中继器回程链路分配资源，而不论eNodeB服务的中继器数量。
也能够注意到的是，对于每个中继器，分配到用于频率复用选项的回程链路的无线电资源（等式(12)）少于分配到用于时间复用选项的回程链路的无线电资源（等式(6)）。
通常，在时间域和频率域中均复用回程子帧提供比时间复用和频率复用情况中的每种情况更灵活的方案。到用于时间和频率复用情况的中继器回程链路的无线电资源分配一般将介于纯时间复用的无线电资源分配与纯频率复用的无线电资源分配之间。
图4C示出通过在中继器接入链路与对应中继器回程链路之间的吞吐量匹配来确定用于每个中继器回程链路的资源分配的示例。在图4C中，中继器回程链路进行时间和频率复用。在此示例中，第一无线电资源量451分配到第一中继器的回程链路，并且第二无线电资源量453分配到第二中继器的回程链路。如以前所提及的一样，中继器接入链路优选与其对应中继器回程链路进行时间复用。因此，第一中继器的接入链路不应使用与第一无线电资源量451相同的时间间隔，并且第二中继器的接入链路不应使用与第二无线电资源量453相同的时间间隔。在此示例中，第一中继器的接入链路占用时间间隔452，并且第二中继器的接入链路占用时间间隔454。441指示Ttot，并且442指示Ftot。
假设对于中继器i，分配到其回程链路的ki百分比的无线电资源（即，Ri）与分配到其它中继器回程链路（和/或eNodeB接入链路）的无线电资源进行时间复用，而剩余无线电资源进行频率复用，一种可能的确定准则可以是（与(5)和(9)比较）：
如果频率复用部分占用所有可用频率资源，则等式(13)的相等对所有中继器成立。类似于纯时间复用情况和纯频率复用情况，通过解(13)和(1)，能够找到最佳Ri。
在无线电资源到每个中继器回程链路的第一假设分配已确定（参阅等式(6)、(12)和(13)）并且用于中继器接入链路的子帧长度(Ti)的对应确定已做出时，本发明的实施例转为由各种中继器服务并且由基站直接服务的终端的性能平衡。因此，本发明的实施例确定在用于每个中继器回程链路的资源分配与用于基站接入链路的资源分配之间的关系（与图3的步骤330比较）。
在本发明的一些实施例中，也将系统吞吐量的最大化考虑在内。用于带有中继器的施主小区的（平均）系统吞吐量是
如果受中继器接入链路限制，则增大Ri将减少和两者。因此，在受中继器回程链路限制时，最大（平均）系统吞吐量一般得以实现。因此，(14)可编写为：
等式(15)的研究指示，（为优化系统吞吐量），如果（同时保持中继器回程链路和中继器接入链路的平衡），则分配到中继器i的回程链路的无线电资源应最大化。另一方面，如果，则分配到中继器i的回程链路的无线电资源应最小化。
在本发明的实施例的所述算法中，假设中继器部署适当，使得。这也是在现实应用中的合理假设。因此，为最大化在此类情况中的平均系统吞吐量，可建议的是平衡中继器回程链路和对应中继器接入链路，并且分配尽可能多的资源到中继器回程链路。
此外，以上分析也显示，使得中继器回程链路作为用于中继器的限制链路一般可对系统吞吐量是有益的。因此，在本发明的一些实施例的所述算法中，先为每个中继器的两个链路找到平衡。随后，保持用于中继器接入链路的推导的资源分配不变，并且只降低用于中继器回程链路的资源（如果实现用户性能平衡需要）。这样，中继器回程链路变成限制链路。
如果，则在原则上基于用于与中继器相关联的终端的eNodeB接入链路的（平均）频谱效率和中继器回程链路的（平均）频谱效率的比较来分配资源可更有益。
作为注释，（通过适当的中继器部署）（平均）中继器回程链路质量不应极可能比（平均）eNodeB接入链路质量更差。
假设中继器性能受回程链路限制，中继器用户和eNodeB用户的（平均）吞吐量性能的平衡对应于：
使用等式(4)，可解等式(16)以实现对应的最佳Ri:s（无线电资源到每个中继器回程链路的第二假设分配，这可与等式(6)、(12)和(13)实现的Ri:s相同或不同）。
最后，本发明的一些实施例可确定在第一与第二假设分配之间的折衷。例如，可应用加权平均值（与图3的步骤340比较）。在此步骤中也可考虑一个或多个边界条件（例如，等式(3)和/或(4)）。
作为另外注释，在中继器的用户与基站的直接用户之间的最佳平衡的性能不是始终可能实现。例如，如果平均eNodeB用户性能比平均中继器用户性能更佳，并且中继器已达到其最大吞吐量（这暗示中继器回程链路与中继器接入链路匹配），则即使通过进一步增大用于中继器回程链路的资源，用户性能平衡也不能得以改进。
此类情况可视为触发改进性能的其它方式的指示，例如，以下所述的一项或多项：
●经例如小区选择和切换的负载平衡。
●通过以下操作增大中继器回程和/或中继器接入能力：引入更高级的传送器/接收器算法，例如，MIMO。
●为中继器和/或eNodeB添加CoMP（协调的多点传送/接收）功能性。随后，中继器和/或eNodeB可协调地执行RRM。
●部署更多中继器。
●为中继器回程传送采用带外中继器回程或固定连接。
现在将描述本发明的一更详细实施例，其中应用了上面更一般的教导。
1. 每个中继器发送其回程链路和接入链路的状态到服务eNodeB（与图3的步骤310比较）。状态能够定期报告或由事件触发。状态信息例如可包括以下的一项或多项：
●（平均）吞吐量和/或（平均）频谱效率，
●业务类型（或QoS要求），
●中继器缓冲器状态，
●服务的用户数量。
2. eNodeB确定用于每个服务的中继器的回程链路的最佳无线电资源分配的两个集（与图3的步骤320和330及等式(6)、(12)、(13)和(16)比较）。
A. 平均系统吞吐量的最大化（这暗示如果中继器适当部署，则中继器回程链路和中继器接入链路应平衡（与图3的步骤320比较））：
●首先，对于每个中继器，为其回程链路确定最佳无线电资源分配（表示为），使得平衡中继器回程链路和中继器接入链路，同时假设分配到每个中继器回程链路的k%的无线电资源进行时间复用，而剩余无线电资源进行频率复用（与等式(13)比较）。
也可确定用于每个中继器的普通子帧的最佳长度（表示为）（与等式(1)比较）。
普通子帧的最佳数量例如能够设成，其中，是帧的长度，并且是帧中子帧的数量。
●随后，确定根据公式(3)和公式(4)定义的约束能够支持的最大值k。对应于最大值k的最佳、和表示为、和。
B. 平均中继器用户性能和eNodeB用户性能的平衡（与图3的步骤330比较）：
●首先，对于每个中继器，根据公式(16)为其回程链路确定最佳无线电资源分配（表示为）。
普通子帧的长度（或数量）设成与在前一步骤中确定的长度（或数量）相同的值（即，（或））。
●随后，对于每个中继器，如果不能支持用于回程链路的最佳分配，即，如果，则将最佳分配设成最大化平均系统吞吐量的分配，即，设置。
（可选的是，此类情况可如上所详细描述的一样，用作触发进一步改进系统性能的其它方法的准则）。
3. 对于每个中继器，将用于其回程链路的最终最佳无线电资源分配确定为和的加权和：
参数m可以是可配置参数，并且它可以可选地设为对不同中继器不同。参数m提供了在用户性能的平衡与容量之间实行折衷的可能性。在一些实施例中，根据例如QoS要求（其可以对不同中继器服务的不同用户不同）来设置它。
普通子帧的最佳长度（或数量）可设成（或）。对应地，回程子帧的最佳长度（或数量）为（或）。
4. 如果，则中继器能够消减（mute）分配到其接入链路的部分无线电资源的传送。
现在已在下行链路传送的上下文中描述本发明的实施例。可注意的是，最佳无线电资源分配可在上行链路与下行链路之间不同。上面为下行链路给出的示例方案可单独应用于上行链路和下行链路优化任意之一或两者。
也值得注意的是，虽然以上示例一直涉及与施主小区的网络节点相关联的两个或更多个中继器，但在只一个中继器与基站相关联时，实施例同样适用。在此类情形中，上述方案可用于平衡在中继器链路与基站接入链路之间的资源以及也平衡在中继器接入链路与中继器回程链路之间的资源。
图5是根据本发明的一些实施例的示例装置的框图。图5的示例装置例如可适用于执行如结合图3所述的一个或多个方法步骤和/或上述详细描述的任何其它方法步骤。
装置包括连接到接收器510和传送器560的一个或多个天线580。
接收器适用于从一个或多个中继器接收状态指示（与图3的步骤310比较）。接收器510也可适用于接收其它信息，其可被转发到其它处理单元570。
转发状态指示到调度器500，调度器500适用于使用状态指示来分配无线电资源到一个或多个中继器的链路。调度器500包括处理器590和分配器550。处理器590又包括两个确定单元520和530以及加权单元540。
确定单元520可适用于基于中继器接入和回程链路的性能的平衡来确定第一资源分配（与图的步骤320比较）。
确定单元530可适用于基于中继器链路和基站链路的用户性能的平衡来确定第二资源分配（与图的步骤330比较）。
加权单元540可适用于计算第一和第二资源分配的加权平均值（与图3的步骤340比较）。
分配器550可适用于基于计算的加权平均值来分配资源。
传送器560适用于传送有关调度器500分配的资源的指示到一个或多个中继器（与图3的步骤360比较）。传送器560也可适用于传送其它信息，其可由其它处理单元570供应。
天线580、接收器510和传送器560一般位于基站站点，并且接收器510和传送器560一般被包括在基站（例如，eNodeB）中。然而，在一些实施例中，接收器510和传送器560可被包括在网络控制器或类似网络节点中。调度器500可被包括在基站或网络控制器或类似网络节点中。如果调度器500被包括在网络控制器或类似网络节点中，则应也有有关基站接入链路的状态的信息到调度器500的传递。此类状态指示例如可包括有关服务的终端数量的信息和有关基站接入链路的频谱效率的信息。如果调度器500被包括在基站中，则此类状态指示一般已经在基站内可用。
本发明的所述实施例及其等效物可以用软件或硬件或其组合来实现。它们可由诸如数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、协处理器单元、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程硬件等与通信装置相关联或作为通信装置器组成部分的通用电路执行，或者由诸如专用集成电路(ASIC)等专用电路执行。所有此类形式均预期在本发明的范围内。
本发明可在包括电路/逻辑或执行根据本发明的任何实施例的方法的电子设备内实施。电子设备例如可以是基站（NodeB、eNodeB)、中继器或网络控制器。
根据本发明的一些实施例，计算机程序产品包括诸如软磁盘或CD-ROM等计算机可读介质。计算机可读介质可在其上存储有包括程序指令的计算机程序。计算机程序可加载到数据处理单元中，数据处理单元例如可被包括在基站或网络控制器中。在加载到数据处理单元中时，计算机程序可存储在与数据处理单元相关联或是其组成部分的存储器中。根据一些实施例，计算机程序在加载到数据处理单元中并由其运行时可促使数据处理单元运行根据例如图3中所示方法的方法步骤。
图6是示出CD-ROM 600形式的此类计算机可读介质的示意图。CD- ROM 600可在其上存储有包括程序指令的计算机程序。计算机程序可加载（如箭头610所示）到包括处理单元640和可能单独的存储器单元630的电子装置620中。在加载到电子装置620中时，计算机程序可存储在存储器单元630中。根据一些实施例，计算机程序可在加载到电子装置620中并由处理单元640运行时，促使电子装置620运行根据例如任何上述方法的方法步骤。
已在本文中参照各种实施例描述本发明。然而，本领域的技术人员会认识到所述实施例的许多变化，这些变化会仍落在本发明的范围内。例如，本文中所述的方法实施例描述通过以某个顺序执行的方法步骤的示例方法。然而，可认识到，事件的这些序列可以另一顺序进行而不脱离本发明的范围。此外，一些方法步骤即使已描述为按顺序执行，但它们也可并行执行。
同样地，应注意到，在本发明的实施例的描述中，将功能块划分成特殊单元决不是限制本发明。相反，这些划分只是示例。在本文中描述为一个单元的功能块可分割成两个或更多个单元。同样地，在本文中描述为作为两个或更多个单元实现的功能块可作为单个单元实现而不脱离本发明的范围。
因此，应理解的是，所述实施例的限制只是为了说明而决不是限制。相反，本发明的范围由随附权利要求书而不是描述定义，并且落在权利要求书范围内的所有变化要包含在内。

Claims (21)

1.一种分配包括至少一个网络节点和与所述网络节点相关联的至少一个中继器的无线通信系统的无线电资源的方法，包括基于以下每项的状态参数，分配无线电资源到终端到网络节点链路、所述至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路至少之一：
所述终端到网络节点链路；
所述至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路；以及
所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路。
2.如权利要求1所述的方法，包括：
通过平衡所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的性能和对应终端到中继器通信链路的性能，确定第一无线电资源分配；
通过平衡所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的性能和所述终端到网络节点通信链路的性能，确定第二无线电资源分配；
计算所述第一和第二无线电资源分配的加权平均值；以及
根据对应计算的加权平均来分配无线电资源。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述性能被定义为每时间和频率单位的数据量。
4.如权利要求1所述的方法，其中中继器到网络节点通信链路的无线电资源包括具有用于所述至少一个中继器的每个中继器的对应时间频率块大小的时间频率块，所述方法包括：
从所述至少一个中继器的每个中继器接收包括对应状态参数的至少一个状态指示，其中所述对应状态参数至少包括有关对应中继器服务的终端数量的信息、有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量的信息、有关对应中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息及有关对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息；
至少基于有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量和对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息，为所述至少一个中继器的每个中继器确定第一时间频率块大小；
至少基于所述至少一个中继器的每个中继器服务的终端数量、所述网络节点服务的终端数量、所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的频谱效率及终端到网络节点通信链路的频谱效率，为所述至少一个中继器的每个中继器确定第二时间频率块大小；
至少基于有关所述至少一个中继器的每个中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息，为所述至少一个中继器的每个中继器计算所述第一和第二时间频率块大小的加权平均值；
根据对应计算的加权平均值，分配无线电资源到所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路；以及
传送对应分配的无线电资源的指示到所述至少一个中继器的每个中继器。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
从所述网络节点接收状态指示，其中所述状态指示至少包括有关所述网络节点服务的终端数量的信息和有关所述终端到网络节点通信链路的频谱效率的信息。
6.如权利要求4到5任一项所述的方法，其中计算加权平均值的步骤包括：
如果中继器到网络节点通信链路的平均频谱效率小于所述终端到网络节点通信链路的平均频谱效率，则最小化用于所述中继器到网络节点通信链路的时间频率块大小；以及
否则，最大化用于所述中继器到网络节点通信链路的时间频率块大小。
7.如权利要求1到5任一项所述的方法，其中所述无线通信系统遵照电信标准E-UTRAN—演进通用地面无线电接入网络—操作，所述网络节点是eNodeB，并且所述至少一个中继器是类型一中继器。
8.一种用于分配无线通信系统的无线电资源的装置，其中所述无线通信系统包括至少一个网络节点和与所述网络节点相关联的至少一个中继器，所述装置包括：
处理器，适用于基于以下每项的状态参数，确定无线电资源分配：
终端到网络节点链路；
所述至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路；以及
所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路；以及
分配器，适用于应用所确定的无线电资源分配到所述终端到网络节点链路、所述至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路至少之一。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述处理器包括：
适用于通过平衡所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的性能和对应终端到中继器通信链路的性能来确定第一无线电资源分配的电路；
适用于通过平衡所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的性能和所述终端到网络节点通信链路的性能来确定第二无线电资源分配的电路；以及
适用于计算所述第一和第二无线电资源分配的加权平均值的电路。
10.如权利要求8所述的装置，其中中继器到网络节点通信链路的无线电资源包括具有用于所述至少一个中继器的每个中继器的对应时间频率块大小的时间频率块，其中：
所述处理器适用于：
至少基于有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量的信息和有关对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息，为所述至少一个中继器的每个中继器确定第一时间频率块大小；
至少基于有关所述至少一个中继器的每个中继器服务的终端数量的信息、有关所述网络节点服务的终端数量的信息、有关所述中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息及有关所述终端到网络节点通信链路的频谱效率的信息，为所述至少一个中继器的每个中继器确定第二时间频率块大小；以及
至少基于有关所述至少一个中继器的每个中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息，为所述至少一个中继器的每个中继器计算所述第一和第二时间频率块大小的加权平均值；以及
所述分配器适用于根据对应计算的加权平均值，分配无线电资源到所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路。
11.如权利要求8到10任一项所述的装置，还包括：
接收器，适用于从所述至少一个中继器的每个中继器接收包括对应状态参数的至少一个状态指示，其中所述对应状态参数至少包括有关对应中继器服务的终端数量的信息、有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量的信息、有关对应中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息及有关对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息；以及
传送器，适用于传送对应分配的无线电资源的指示到所述至少一个中继器的每个中继器。
12.如权利要求10所述的装置，其中所述处理器适用于通过以下操作来计算所述加权平均值：
如果中继器到网络节点通信链路的平均频谱效率小于所述终端到网络节点通信链路的平均频谱效率，则最小化用于所述中继器到网络节点通信链路的时间频率块大小；以及
否则，最大化用于所述中继器到网络节点通信链路的时间频率块大小。
13.一种包括根据权利要求8到12任一项所述装置的调度器。
14.如权利要求13所述的调度器，其中所述无线通信系统和所述调度器遵照电信标准E-UTRAN—演进通用地面无线电接入网络—操作，所述网络节点是eNodeB，并且所述至少一个中继器是类型一中继器。
15.一种分配包括至少一个网络节点和与所述网络节点相关联的至少一个中继器的无线通信系统的无线电资源的装置，包括用于基于以下每项的状态参数，分配无线电资源到终端到网络节点链路、所述至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路及所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路至少之一的部件：
所述终端到网络节点链路；
所述至少一个中继器的每个中继器的终端到中继器链路；以及
所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点链路。
16.如权利要求15所述的装置，包括：
用于通过平衡所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的性能和对应终端到中继器通信链路的性能，确定第一无线电资源分配的部件；
用于通过平衡所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的性能和所述终端到网络节点通信链路的性能，确定第二无线电资源分配的部件；
用于计算所述第一和第二无线电资源分配的加权平均值的部件；以及
用于根据对应计算的加权平均来分配无线电资源的部件。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述性能被定义为每时间和频率单位的数据量。
18.如权利要求15所述的装置，其中中继器到网络节点通信链路的无线电资源包括具有用于所述至少一个中继器的每个中继器的对应时间频率块大小的时间频率块，所述装置包括：
用于从所述至少一个中继器的每个中继器接收包括对应状态参数的至少一个状态指示的部件，其中所述对应状态参数至少包括有关对应中继器服务的终端数量的信息、有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量的信息、有关对应中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息及有关对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息；
用于至少基于有关对应终端到中继器通信链路的吞吐量和对应中继器到网络节点通信链路的频谱效率的信息，为所述至少一个中继器的每个中继器确定第一时间频率块大小的部件；
用于至少基于所述至少一个中继器的每个中继器服务的终端数量、所述网络节点服务的终端数量、所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的频谱效率及终端到网络节点通信链路的频谱效率，为所述至少一个中继器的每个中继器确定第二时间频率块大小的部件；
用于至少基于有关所述至少一个中继器的每个中继器服务的终端的服务质量要求和业务类型至少之一的信息，为所述至少一个中继器的每个中继器计算所述第一和第二时间频率块大小的加权平均值的部件；
用于根据对应计算的加权平均值，分配无线电资源到所述至少一个中继器的每个中继器的中继器到网络节点通信链路的部件；以及
用于传送对应分配的无线电资源的指示到所述至少一个中继器的每个中继器的部件。
19.如权利要求18所述的装置，还包括：
从所述网络节点接收状态指示，其中所述状态指示至少包括有关所述网络节点服务的终端数量的信息和有关所述终端到网络节点通信链路的频谱效率的信息。
20.如权利要求18到19任一项所述的装置，其中用于计算加权平均值的部件包括：
用于如果中继器到网络节点通信链路的平均频谱效率小于所述终端到网络节点通信链路的平均频谱效率，则最小化用于所述中继器到网络节点通信链路的时间频率块大小的部件；以及
用于否则最大化用于所述中继器到网络节点通信链路的时间频率块大小的部件。
21.如权利要求15到19任一项所述的装置，其中所述无线通信系统遵照电信标准E-UTRAN—演进通用地面无线电接入网络—操作，所述网络节点是eNodeB，并且所述至少一个中继器是类型一中继器。
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