CN106211341A - 一种无线中继系统中的带宽分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种无线中继系统中的带宽分配方法和装置。该方法应用于宏基站，该方法包括：当接收到中继设备服务的终端发出的数据请求时，获取当前场景参数；根据当前场景参数，确定当前带宽分配周期内的带宽预分配方案；根据带宽预分配方案，计算无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量：判断该吞吐量是否大于预设的吞吐量阈值；若是，在当前带宽分配周期内，按照带宽预分配方案，对宏基站的带宽进行分配，否则，按照常规带宽分配方案，对宏基站的带宽进行分配。可以看出，本发明实施例可以有效地提高无线中继系统的吞吐量，并缩短无线中继系统对数据请求的响应时间，从而较好的满足了用户需求。

Description

一种无线中继系统中的带宽分配方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种无线中继系统中的带宽分配方法及装置。

背景技术

随着通信技术的发展，无线中继系统的应用变得越来越广泛。一般而言，无线中继系统通常包括：宏基站和多个中继设备。现有技术中通常采用常规带宽预分配方案对宏基站的带宽进行分配，具体地，常规带宽分配方案为：宏基站将其带宽中的一部分分配给其自身服务的终端，并将其带宽中的其余部分通过中继设备分配给各中继设备服务的终端，这样可以使该无线中继系统覆盖信号较差的区域，以实现各终端归属的用户的收发信号增强。但是，当采用上述方式进行带宽分配时，整个无线中继系统的系统吞吐量一般较小，无法较好地满足用户的实际需求，故如何提高无线中继系统的吞吐量是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种无线中继系统中的带宽分配方法和装置，以提高无线中继系统的吞吐量。

本发明实施例提供了一种无线中继系统中的带宽分配方法，应用于宏基站，所述方法包括如下步骤：

当宏基站接收到中继设备服务的终端发出的数据请求时，获取当前场景参数；

根据当前场景参数，确定当前带宽分配周期内的带宽预分配方案；

根据所述带宽预分配方案，计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量：

判断该吞吐量是否大于预设的吞吐量阈值，其中，所述吞吐量阈值为采用常规带宽分配方案时，所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量；

若是，在当前带宽分配周期内，按照所述带宽预分配方案，对所述宏基站的带宽进行分配，否则，按照所述常规带宽分配方案，对所述宏基站的带宽进行分配。

可选地，各所述中继设备分别具有一缓存器，相应地，所述带宽预分配方案为：在当前带宽分配周期的第一阶段中，将所述宏基站的带宽中的一部分按照一定的带宽比例分配给各所述缓存器以缓存与所述数据请求相对应的数据，并将所述宏基站的带宽中的其余部分等分给所述宏基站和所述中继设备服务的终端，在当前带宽分配周期的第二阶段中，将所述宏基站的带宽等分给所述宏基站服务的终端，并将各所述缓存器缓存的数据分别发送给与该缓存器对应的所述中继设备服务的终端，其中，所述宏基站在所述第一阶段中分配给各所述缓存器的带宽比例通过预设的带宽比例求解公式获得，所述第一阶段的时长和所述第二阶段的时长通过预设的时长求解公式获得。

可选地，所述计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，包括：

根据公式计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，其中，为所述吞吐量，T为当前带宽分配周期的时长，为所述宏基站和各所述中继设备服务的终端的第一集合，为在所述第一阶段中所述第一集合中的第k个终端分得的带宽，c_ik为所述宏基站向第K个终端传输数据的单位带宽速率，t₁为所述第一阶段的时长，为所述宏基站服务的终端的第二集合，为所述第二阶段中所述第二集合中的第K个终端分得的带宽，t₂为所述第二阶段的时长，为所述中继设备服务的终端的第三集合，为所述第二阶段中，所述中继设备向所述第三集合中的第K个终端传输数据的速率，α_j为在所述第一阶段中所述宏基站向第j个缓存器分配的带宽占所述宏基站带宽的比例，U_i为所述宏基站与所述中继设备服务的终端的总量，为所述宏基站服务的终端数量，W为所述宏基站的带宽。

可选地，所述带宽比例求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\max }=1-\frac{R^{th}{U}_i}{\min \left(c_{iu}\right)W}\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:\mathrm{...}:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:\mathrm{...}:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\\ \mathrm{\α}1+\mathrm{\α}2+\mathrm{...}+\mathrm{\α}j={\mathrm{\α}}_{\max }\end{array}\right.$

其中，α_max为在所述第一阶段中分配给各所述缓存器的带宽分别占所述宏基站的带宽的比例的总和，R^th为所述宏基站向终端传输数据的最低速率，U_i为所述宏基站和各所述中继设备服务的终端的总量，min(c_iu)为所述宏基站分别向所述宏基站和各所述中继设备服务的终端传输数据的各个单位带宽速率中的最小值，W为所述宏基站的带宽，αj为在所述第一阶段中所述宏基站向第j个缓存器分配的带宽占所述宏基站带宽的比例，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备所服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

可选地，所述时长求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_1+t_2=T\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:...:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:...:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\end{array}\right.$

其中，t₁为所述第一阶段的时长，t₂为所述第二阶段的时长，T为当前带宽分配周期的时长，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

本发明实施例还提供了一种无线中继系统中的带宽分配装置，应用于宏基站，所述装置包括：

场景参数获取模块，用于当宏基站接收到中继设备服务的终端发出的数据请求时，获取当前场景参数；

带宽预分配方案确定模块，用于根据当前场景参数，确定当前带宽分配周期内的带宽预分配方案；

吞吐量计算模块，用于根据所述带宽预分配方案，计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量：

判断触发模块，用于判断该吞吐量是否大于预设的吞吐量阈值，若为是，触发第一带宽分配模块，否则，触发第二带宽分配模块，其中，所述吞吐量阈值为采用常规带宽分配方案时，所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量；

第一带宽分配模块，用于按照所述带宽预分配方案，对所述宏基站的带宽进行分配；

第二带宽分配模块，用于按照所述常规带宽分配方案，对所述宏基站的带宽进行分配。

可选地，各所述中继设备分别具有一缓存器，相应地，所述带宽预分配方案为：在当前带宽分配周期的第一阶段中，将所述宏基站的带宽中的一部分按照一定的带宽比例分配给各所述缓存器以缓存与所述数据请求相对应的数据，并将所述宏基站的带宽中的其余部分等分给所述宏基站和所述中继设备服务的终端，在当前带宽分配周期的第二阶段中，将所述宏基站的带宽等分给所述宏基站服务的终端，并将各所述缓存器缓存的数据分别发送给与该缓存器对应的所述中继设备服务的终端，其中，所述宏基站在所述第一阶段中分配给各所述缓存器的带宽比例通过预设的带宽比例求解公式获得，所述第一阶段的时长和所述第二阶段的时长通过预设的时长求解公式获得。

可选地，所述吞吐量计算模块，包括：

根据公式计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，其中，为所述吞吐量，T为当前带宽分配周期的时长，为所述宏基站和各所述中继设备服务的终端的第一集合，为在所述第一阶段中所述第一集合中的第k个终端分得的带宽，c_ik为所述宏基站向第K个终端传输数据的单位带宽速率，t₁为所述第一阶段的时长，为所述宏基站服务的终端的第二集合，为所述第二阶段中所述第二集合中的第K个终端分得的带宽，t₂为所述第二阶段的时长，为所述中继设备服务的终端的第三集合，为所述第二阶段中，所述中继设备向所述第三集合中的第K个终端传输数据的速率，α_j为在所述第一阶段中所述宏基站向第j个缓存器分配的带宽占所述宏基站带宽的比例，U_i为所述宏基站与所述中继设备服务的终端的总量，为所述宏基站服务的终端数量，W为所述宏基站的带宽。

可选地，所述带宽比例求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\max }=1-\frac{R^{th}{U}_i}{\min \left(c_{iu}\right)W}\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:\mathrm{...}:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:\mathrm{...}:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\\ \mathrm{\α}1+\mathrm{\α}2+\mathrm{...}+\mathrm{\α}j={\mathrm{\α}}_{\max }\end{array}\right.$

其中，α_max为在所述第一阶段中分配给各所述缓存器的带宽分别占所述宏基站的带宽的比例的总和，R^th为所述宏基站向终端传输数据的最低速率，U_i为所述宏基站和各所述中继设备服务的终端的总量，min(c_iu)为所述宏基站分别向所述宏基站和各所述中继设备服务的终端传输数据的各个单位带宽速率中的最小值，W为所述宏基站的带宽，αj为在所述第一阶段中所述宏基站向第j个缓存器分配的带宽占所述宏基站带宽的比例，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备所服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

可选地，所述时长求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_1+t_2=T\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:...:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:...:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\end{array}\right.$

其中，t₁为所述第一阶段的时长，t₂为所述第二阶段的时长，T为当前带宽分配周期的时长，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

在本发明实施例中，宏基站在接收到数据请求后，其不会立即进行带宽的实际分配，而是获取当前场景参数，并根据当前场景参数确定带宽预分配方案，在带宽预分配方案所对应的吞吐量大于现有技术中提供的带宽分配方法所对应的吞吐量阈值时，即采用本发明实施例提供的带宽预分配方案进行带宽的实际分配，这样可以有效地提高无线中继系统的系统吞吐量，此外，本发明实施例还可以有效地缩短无线中继系统对数据请求的响应时间，从而较好的满足了用户的实际需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的无线中继系统中的带宽分配方法的流程图；

图2为现有技术中无线中继系统的场景图；

图3为本发明实施例中无线中继系统的场景图；

图4为吞吐量—中继设备服务的终端占整个无线中继系统服务的终端的比例的关系示意图；

图5为吞吐量—宏基站与中继设备之间的平均距离的关系示意图；

图6为吞吐量—请求相同数据的终端占整个无线中继系统服务的终端的比例的关系示意图；

图7为本发明实施例提供的无线中继系统中的带宽分配装置的结构框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种无线中继系统中的带宽分配方法和装置。

下面首先对本发明实施例所提供的一种无线中继系统中的带宽分配方法进行介绍。

需要说明的是，本发明实施例所提供的一种无线中继系统中的带宽分配方法可以应用于无线中继系统中的宏基站，该无线中继系统还可以包括多个中继设备，宏基站与各中继设备之间可以通过通信链路进行连接。

参见图1，图中示出了本发明实施例所提供的一种无线中继系统中的带宽分配方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括：

S101，当宏基站接收到中继设备服务的终端发出的数据请求时，获取当前场景参数。

其中，当前场景参数可以包括各中继设备与宏基站间的距离d_ij、宏基站所服务的终端与宏基间的平均距离各中继设备服务的终端数量以及宏基站服务的终端数量U_i。当然，当前场景参数还可以包括其他的参数，只需保证根据这些参数在后续过程中能够确定当前带宽分配周期内的带宽预分配方案即可，本实施例对当前场景参数的具体类型不做任何限定。

S102，根据当前场景参数，确定当前带宽分配周期内的带宽预分配方案。

其中，带宽预分配方案的具体分配方式多样。举例而言，各中继设备可以分别具有一缓存器，相应地，带宽预分配方案可以为：在当前带宽分配周期的第一阶段中，将宏基站的带宽中的一部分按照一定的带宽比例分配给各缓存器以缓存与数据请求相对应的数据，并将宏基站的带宽中的其余部分等分给宏基站和中继设备服务的终端，在当前带宽分配周期的第二阶段中，将宏基站的带宽等分给宏基站服务的终端，并将各缓存器缓存的数据分别发送给与该缓存器对应的中继设备服务的终端，其中，宏基站在第一阶段中分配给各缓存器的带宽比例通过预设的带宽比例求解公式获得，第一阶段的时长和第二阶段的时长通过预设的时长求解公式获得。下述实施例均以带宽预分配方案为上述分配方式的情况为例对本实施例提供的带宽分配方法进行说明。

需要强调的是，由于在当前带宽分配周期的第一阶段中，各缓存器获得带宽是用来缓存与数据请求相对应的数据。这样，在当前带宽分配周期的第二阶段中，若中继设备服务的终端请求的数据与其在第一阶段中请求的数据相同，此时宏基站无需分配带宽给该终端以使该终端获得相应的数据，而只需要将缓存器内缓存的与该请求相对应的数据下发给该终端即可。也就是说，对于中继设备服务的终端来说，当其发出的请求为重复请求时，可以由缓存器直接为该终端提供服务，这样可以有效地缩短无线中继系统对数据请求的响应时间，从而使无线中继设备能够更好地满足终端所归属的用户的实际需求。

S103，根据带宽预分配方案，计算无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量。

其中，根据带宽预分配方案，计算无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量的具体实现形式多样。举例而言，计算无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，可以包括：

根据公式计算无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，其中，为吞吐量，T为当前带宽分配周期的时长，为宏基站和各中继设备服务的终端的第一集合，为在第一阶段中第一集合中的第k个终端分得的带宽，c_ik为宏基站向第K个终端传输数据的单位带宽速率，t₁为第一阶段的时长，为宏基站服务的终端的第二集合，为第二阶段中第二集合中的第K个终端分得的带宽，t₂为第二阶段的时长，为中继设备服务的终端的第三集合，为第二阶段中，中继设备向第三集合中的第K个终端传输数据的速率，α_j为在第一阶段中宏基站向第j个缓存器分配的带宽占宏基站带宽的比例，U_i为宏基站与中继设备服务的终端的总量，为宏基站服务的终端数量，W为宏基站的带宽。

本领域技术人员可以理解的是，无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量的计算公式一般为：

其中，为第一阶段中，中继设备向第三集合中的第K个终端传输数据的速率。

可以理解的是，根据香农公式，c_ik可以表示一般为信噪比SNR的函数。假设第一阶段中，宏基站向中继设备传输数据的传输速率为中继设备向其服务的终端传输数据的传输速率为因此中继设备服务的终端的数据接收速率为由于中继设备与其服务的终端之间的距离较短，为了有效地降低干扰，以增加数据传输速率，在传输数据时一般采用资源充足的高频段来进行传输，因此可以假设故可以认为中继设备服务的终端的数据接收速率只与宏基站到中继设备的数据传输速率有关，此时可以认为中继设备服务的终端的数据接收速率为相应地，可以认为：

此时，下述公式

经过简化后可以变为：

在本发明实施例的一种具体实施方式中，带宽比例求解公式可以为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\max }=1-\frac{R^{th}{U}_i}{\min \left(c_{iu}\right)W}\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:\mathrm{...}:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:\mathrm{...}:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\\ \mathrm{\α}1+\mathrm{\α}2+\mathrm{...}+\mathrm{\α}j={\mathrm{\α}}_{\max }\end{array}\right.$

其中，α_max为在第一阶段中分配给各缓存器的带宽分别占宏基站的带宽的比例的总和，R^th为宏基站向终端传输数据的最低速率，U_i为宏基站和各中继设备服务的终端的总量，min(c_iu)为宏基站分别向宏基站和各中继设备服务的终端传输数据的各个单位带宽速率中的最小值，W为宏基站的带宽，αj为在第一阶段中宏基站向第j个缓存器分配的带宽占宏基站带宽的比例，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备所服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为第一阶段中宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

一般而言，为了给终端所归属的用户带来较好的使用体验，必须保证宏基站向终端传输数据的速率不至于过小，即令该数据传输速率至少达到最低速率，该速率可以通过经验预先确定好。在最低速率确定好之后，宏基站可以根据公式确定第一阶段中宏基站分配给各缓存器的带宽分别占宏基站的带宽的比例的总和。当确定α_max之后，需要确定宏基站向各个缓存器分配的带宽占宏基站带宽的比例。具体地，可以令不同中继设备的缓存时间相同，即每一中继设备所对应的第一阶段的时长均相等，每一中继设备所对应的第二阶段的时长也均相等，经分析可知，宏基站向各个缓存器分配的带宽占宏基站带宽的比例与中继设备所服务的终端数量呈正比，且与中继设备到宏基站的距离成反比，因此，宏基站向各个缓存器分配的带宽占宏基站带宽的比例满足这样，在等值都确定之后，结合之前求得的α_max即可以非常容易地确定α1、α2、…、αj的值，相应地，宏基站在第一阶段中分配给各个缓存器的带宽也就确定了。

需要强调的是，宏基站向各个缓存器分配的带宽占宏基站带宽的比例除了可以通过上述公式来获得之外，其也可以通过其他的方式来获得，具体获得方式可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限定。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，时长求解公式可以为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_1+t_2=T\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:...:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:...:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\end{array}\right.$

其中，t₁为第一阶段的时长，t₂为第二阶段的时长，T为当前带宽分配周期的时长，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为第一阶段中宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

这样，通过上述时长求解公式，即可得到：

$t_1=\frac{{\Σ}_N\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}}{\mathrm{\α}W+{\Σ}_N\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}}T,t_2=\frac{\mathrm{\α}W}{\mathrm{\α}W+{\Σ}_N\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}}T$

可以理解的是，上述两式中除了t₁和t₂的参数都可以作为已知参数，故这些参数都可以非常容易地获得，这样，在这些参数均确定后，即可最终求得t₁和t₂。

需要说明的是，第一阶段的时长和第二阶段的时长除了可以通过上述公式来获得之外，其也可以通过其他的方式来获得，具体获得方式可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限定。

在通过上述带宽比例求解公式和时长求解公式，得到α1、α2、…、αj、t₁和t₂的值之后，将上述参数分别代入下列式子：

即可最终得到无限中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量。

S104，判断该吞吐量是否大于预设的吞吐量阈值，其中，吞吐量阈值为采用常规带宽分配方案时，无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，若是，执行S105，否则，执行S106。

本实施例中，若S104中计算出来的吞吐量大于吞吐量阈值，即说明本实施例提供的带宽预分配方案要优于常规带宽分配方案，即现有技术中提供的带宽分配方案，此时，宏基站可以执行S105，即按照本实施例提供的带宽预分配方案进行实际的带宽分配，从而提高无线中继系统的系统吞吐量，从而较好地满足用户的实际需求。相反，若S104中计算出来的吞吐量不大于吞吐量阈值，即说明本实施例提供的带宽预分配方案并不优于常规带宽分配方案，即现有技术中提供的带宽分配方案，此时，宏基站可以执行S106，即直接按照现有技术提供的带宽分配方案进行实际的带宽分配方案即可。

S105，在当前带宽分配周期内，按照带宽预分配方案，对宏基站的带宽进行分配。

S106，按照常规带宽分配方案，对宏基站的带宽进行分配。

在本实施例中，宏基站在接收到数据请求后，其不会立即进行带宽的实际分配，而是获取当前场景参数，并根据当前场景参数确定带宽预分配方案，在带宽预分配方案所对应的吞吐量大于现有技术中提供的带宽分配方法所对应的吞吐量阈值时，即采用本实施例提供的带宽预分配方案进行带宽的实际分配，这样可以有效地提高无线中继系统的系统吞吐量，此外，本实施例还可以有效地缩短无线中继系统对数据请求的响应时间，从而较好的满足了用户的实际需求。

下面以一个具体的例子对本发明实施例提供的带宽分配方法的效果进行验证。

参见图2，图中示出了现有技术中无线中继系统的场景图。如图2所示，小区中心可以有一个宏基站，小区内部宏基站覆盖范围内的其他区域可以随机分布有多个中继设备，以增强小区内的信号。

参见图3，图中示出了本发明中无线中继系统的场景图。如图3所示，该无线中继系统中包括1个宏基站和3个固定位置的中继设备。其中，宏基站服务的终端数量为30个，宏基站与其服务的各终端之间的平均距离为200米。各中继设备到宏基站的距离分别为150米、100米和50米，即其平均距离为100米，各中继设备服务的终端数量分别为8各个、14个、8个，故该无线中继系统中所服务的终端总量为60。下表中列出了该无线中继系统的相关参数。

图4中示出了吞吐量—中继设备服务的终端占整个无线中继系统服务的终端的比例的关系示意图，即分别采用常规带宽分配方案与带宽预分配方案时吞吐量随着中继用户服务的终端占整个无线中继系统服务的终端的比例的变化的变化趋势。其中，横坐标为中继设备服务的终端占整个无线中继系统的比例，纵坐标为吞吐量。一般而言，中继设备服务的终端的信噪比均高于宏基站服务的终端的信噪比，故在整个无线中继系统服务的终端的数量不变的情况下，不管是常规带宽分配方案，还是带宽预分配方案，吞吐量均随着中继设备服务的终端占整个无线中继系统的比例的增大而增大。此外，由图4还可以看出，在中继设备服务的终端占整个无线中继系统的比例小于某一比例时(即两个曲线的交点所对应的横坐标)，带宽预分配方案要优于常规带宽分配方案。

参见图5，图中示出了吞吐量—宏基站与中继设备之间的平均距离的关系示意图，即分别采用常规带宽分配方案与带宽预分配方案时吞吐量随着宏基站与中继设备之间的平均距离变化的变化趋势。其中，横坐标为宏基站与中继设备之间的平均距离，纵坐标为吞吐量。由图5可以看出，不管是常规带宽分配方案，还是带宽预分配方案，吞吐量均随着宏基站与中继设备之间的平均距离的增加而降低，并且，当宏基站与中继设备之间的平均距离小于某一值(即两个曲线的交点所对应的横坐标)时，带宽预分配方案要优于常规带宽分配方案。

参见图6，图中示出了吞吐量—请求相同数据的终端占整个无线中继系统服务的终端的比例的关系示意图，即分别采用常规带宽分配方案与带宽预分配方案时吞吐量随着请求相同数据的终端占整个无线中继系统服务的终端的比例的变化的变化趋势。其中，横坐标为请求相同数据的终端占整个无线中继系统服务的终端的比例，纵坐标为吞吐量。由图6可以看出，当采用常规带宽分配方案时，无线中继系统的吞吐量不会随着请求相同数据的终端所占的比例的变化而变化，而当采用带宽预分配方案时，随着请求相同数据的终端所占的比例的增大，无线中继系统的吞吐量会有非常明显的提高，当所有终端均请求不同数据时，无线中继系统的吞吐量为131Mbps，当所有终端均请求相同数据时，无线中继系统的吞吐量为352Mbps。容易看出，当采用带宽预分配方案进行实际贷款分配时，无线中继系统的吞吐量将会有非常明显的提高。

综上，本发明实施例可以有效地提高无线中继系统的系统吞吐量，此外，本实施例还可以有效地缩短无线中继系统对数据请求的响应时间，从而较好的满足了用户的实际需求。

相应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种无线中继系统中的带宽分配装置，下面对该带宽分配装置进行介绍。

需要说明的是，本发明实施例所提供的一种带宽分配装置可以应用于宏基站。

参见图7，图中示出了本发明实施例所提供的一种无线中继系统中的带宽分配装置的结构框图。如图7所示，该装置可以包括：

场景参数获取模块71，用于当宏基站接收到中继设备服务的终端发出的数据请求时，获取当前场景参数；

带宽预分配方案确定模块72，用于根据当前场景参数，确定当前带宽分配周期内的带宽预分配方案；

吞吐量计算模块73，用于根据带宽预分配方案，计算无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量：

判断触发模块74，用于判断该吞吐量是否大于预设的吞吐量阈值，若为是，触发第一带宽分配模块75，否则，触发第二带宽分配模块76，其中，吞吐量阈值为采用常规带宽分配方案时，无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量；

第一带宽分配模块75，用于在当前带宽分配周期内，按照带宽预分配方案，对宏基站的带宽进行分配。

第二带宽分配模块76，用于按照常规带宽分配方案，对宏基站的带宽进行分配。

可以看出，本发明实施例可以有效地提高无线中继系统的系统吞吐量，此外，本实施例还可以有效地缩短无线中继系统对数据请求的响应时间，从而较好的满足了用户的实际需求。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，各所述中继设备分别具有一缓存器，相应地，带宽预分配方案可以为：在当前带宽分配周期的第一阶段中，将宏基站的带宽中的一部分按照一定的带宽比例分配给各缓存器以缓存与数据请求相对应的数据，并将宏基站的带宽中的其余部分等分给宏基站和中继设备服务的终端，在当前带宽分配周期的第二阶段中，将宏基站的带宽等分给宏基站服务的终端，并将各缓存器缓存的数据分别发送给与该缓存器对应的中继设备服务的终端，其中，宏基站在第一阶段中分配给各缓存器的带宽比例通过预设的带宽比例求解公式获得，第一阶段的时长和第二阶段的时长通过预设的时长求解公式获得。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，吞吐量计算模块，可以包括：

根据公式计算无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，其中，为吞吐量，T为当前带宽分配周期的时长，为宏基站和各中继设备服务的终端的第一集合，为在第一阶段中第一集合中的第k个终端分得的带宽，c_ik为宏基站向第K个终端传输数据的单位带宽速率，t₁为第一阶段的时长，为宏基站服务的终端的第二集合，为第二阶段中第二集合中的第K个终端分得的带宽，t₂为第二阶段的时长，为中继设备服务的终端的第三集合，为第二阶段中，中继设备向第三集合中的第K个终端传输数据的速率，α_j为在第一阶段中宏基站向第j个缓存器分配的带宽占宏基站带宽的比例，U_i为宏基站与中继设备服务的终端的总量，为宏基站服务的终端数量，W为宏基站的带宽。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，带宽比例求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\max }=1-\frac{R^{th}{U}_i}{\min \left(c_{iu}\right)W}\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:\mathrm{...}:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:\mathrm{...}:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\\ \mathrm{\α}1+\mathrm{\α}2+\mathrm{...}+\mathrm{\α}j={\mathrm{\α}}_{\max }\end{array}\right.$

其中，α_max为在第一阶段中分配给各缓存器的带宽分别占宏基站的带宽的比例的总和，R^th为宏基站向终端传输数据的最低速率，U_i为宏基站和各中继设备服务的终端的总量，min(c_iu)为宏基站分别向宏基站和各中继设备服务的终端传输数据的各个单位带宽速率中的最小值，W为宏基站的带宽，αj为在第一阶段中宏基站向第j个缓存器分配的带宽占宏基站带宽的比例，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备所服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为第一阶段中宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，时长求解公式可以为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_1+t_2=T\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:...:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:...:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\end{array}\right.$

其中，t₁为所述第一阶段的时长，t₂为所述第二阶段的时长，T为当前带宽分配周期的时长，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

综上，本发明实施例可以有效地提高无线中继系统的系统吞吐量，此外，本实施例还可以有效地缩短无线中继系统对数据请求的响应时间，从而较好的满足了用户的实际需求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线中继系统中的带宽分配方法，其特征在于，应用于宏基站，所述方法包括如下步骤：

当宏基站接收到中继设备服务的终端发出的数据请求时，获取当前场景参数；

根据当前场景参数，确定当前带宽分配周期内的带宽预分配方案；

根据所述带宽预分配方案，计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量：

判断该吞吐量是否大于预设的吞吐量阈值，其中，所述吞吐量阈值为采用常规带宽分配方案时，所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量；

若是，在当前带宽分配周期内，按照所述带宽预分配方案，对所述宏基站的带宽进行分配，否则，按照所述常规带宽分配方案，对所述宏基站的带宽进行分配。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述中继设备分别具有一缓存器，相应地，所述带宽预分配方案为：在当前带宽分配周期的第一阶段中，将所述宏基站的带宽中的一部分按照一定的带宽比例分配给各所述缓存器以缓存与所述数据请求相对应的数据，并将所述宏基站的带宽中的其余部分等分给所述宏基站和所述中继设备服务的终端，在当前带宽分配周期的第二阶段中，将所述宏基站的带宽等分给所述宏基站服务的终端，并将各所述缓存器缓存的数据分别发送给与该缓存器对应的所述中继设备服务的终端，其中，所述宏基站在所述第一阶段中分配给各所述缓存器的带宽比例通过预设的带宽比例求解公式获得，所述第一阶段的时长和所述第二阶段的时长通过预设的时长求解公式获得。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，包括：

根据公式计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，其中，为所述吞吐量，T为当前带宽分配周期的时长，u为所述宏基站和各所述中继设备服务的终端的第一集合，为在所述第一阶段中所述第一集合中的第k个终端分得的带宽，c_ik为所述宏基站向第K个终端传输数据的单位带宽速率，t₁为所述第一阶段的时长，u^out为所述宏基站服务的终端的第二集合，为所述第二阶段中所述第二集合中的第K个终端分得的带宽，t₂为所述第二阶段的时长，uⁱⁿ为所述中继设备服务的终端的第三集合，为所述第二阶段中，所述中继设备向所述第三集合中的第K个终端传输数据的速率，α_j为在所述第一阶段中所述宏基站向第j个缓存器分配的带宽占所述宏基站带宽的比例，U_i为所述宏基站与所述中继设备服务的终端的总量，为所述宏基站服务的终端数量，W为所述宏基站的带宽。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述带宽比例求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{a}_{\max }=1-\frac{R^{th}{U}_i}{\min \left(c_{iu}\right)W}\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:\mathrm{...}:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:\mathrm{...}:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\\ \mathrm{\α}1+\mathrm{\α}2+\mathrm{...}+\mathrm{\α}j={\mathrm{\α}}_{\max }\end{array}\right.$

其中，α_max为在所述第一阶段中分配给各所述缓存器的带宽分别占所述宏基站的带宽的比例的总和，R^th为所述宏基站向终端传输数据的最低速率，U_i为所述宏基站和各所述中继设备服务的终端的总量，min(c_iu)为所述宏基站分别向所述宏基站和各所述中继设备服务的终端传输数据的各个单位带宽速率中的最小值，W为所述宏基站的带宽，αj为在所述第一阶段中所述宏基站向第j个缓存器分配的带宽占所述宏基站带宽的比例，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备所服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述时长求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_1+t_2=T\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:\mathrm{...}:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:\mathrm{...}:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\end{array}\right.$

其中，t₁为所述第一阶段的时长，t₂为所述第二阶段的时长，T为当前带宽分配周期的时长，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

6.一种无线中继系统中的带宽分配装置，其特征在于，应用于宏基站，所述装置包括：

场景参数获取模块，用于当宏基站接收到中继设备服务的终端发出的数据请求时，获取当前场景参数；

带宽预分配方案确定模块，用于根据当前场景参数，确定当前带宽分配周期内的带宽预分配方案；

吞吐量计算模块，用于根据所述带宽预分配方案，计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量：

判断触发模块，用于判断该吞吐量是否大于预设的吞吐量阈值，若为是，触发第一带宽分配模块，否则，触发第二带宽分配模块，其中，所述吞吐量阈值为采用常规带宽分配方案时，所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量；

第一带宽分配模块，用于按照所述带宽预分配方案，对所述宏基站的带宽进行分配；

第二带宽分配模块，用于按照所述常规带宽分配方案，对所述宏基站的带宽进行分配。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，各所述中继设备分别具有一缓存器，相应地，所述带宽预分配方案为：在当前带宽分配周期的第一阶段中，将所述宏基站的带宽中的一部分按照一定的带宽比例分配给各所述缓存器以缓存与所述数据请求相对应的数据，并将所述宏基站的带宽中的其余部分等分给所述宏基站和所述中继设备服务的终端，在当前带宽分配周期的第二阶段中，将所述宏基站的带宽等分给所述宏基站服务的终端，并将各所述缓存器缓存的数据分别发送给与该缓存器对应的所述中继设备服务的终端，其中，所述宏基站在所述第一阶段中分配给各所述缓存器的带宽比例通过预设的带宽比例求解公式获得，所述第一阶段的时长和所述第二阶段的时长通过预设的时长求解公式获得。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述吞吐量计算模块，包括：

根据公式计算所述无线中继系统在当前带宽分配周期内的吞吐量，其中，为所述吞吐量，T为当前带宽分配周期的时长，u为所述宏基站和各所述中继设备服务的终端的第一集合，为在所述第一阶段中所述第一集合中的第k个终端分得的带宽，c_ik为所述宏基站向第K个终端传输数据的单位带宽速率，t₁为所述第一阶段的时长，u^out为所述宏基站服务的终端的第二集合，为所述第二阶段中所述第二集合中的第K个终端分得的带宽，t₂为所述第二阶段的时长，uⁱⁿ为所述中继设备服务的终端的第三集合，为所述第二阶段中，所述中继设备向所述第三集合中的第K个终端传输数据的速率，α_j为在所述第一阶段中所述宏基站向第j个缓存器分配的带宽占所述宏基站带宽的比例，U_i为所述宏基站与所述中继设备服务的终端的总量，为所述宏基站服务的终端数量，W为所述宏基站的带宽。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述带宽比例求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{a}_{\max }=1-\frac{R^{th}{U}_i}{\min \left(c_{iu}\right)W}\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:\mathrm{...}:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:\mathrm{...}:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\\ \mathrm{\α}1+\mathrm{\α}2+\mathrm{...}+\mathrm{\α}j={\mathrm{\α}}_{\max }\end{array}\right.$

其中，α_max为在所述第一阶段中分配给各所述缓存器的带宽分别占所述宏基站的带宽的比例的总和，R^th为所述宏基站向终端传输数据的最低速率，U_i为所述宏基站和各所述中继设备服务的终端的总量，min(c_iu)为所述宏基站分别向所述宏基站和各所述中继设备服务的终端传输数据的各个单位带宽速率中的最小值，W为所述宏基站的带宽，αj为在所述第一阶段中所述宏基站向第j个缓存器分配的带宽占所述宏基站带宽的比例，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备所服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述时长求解公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_1+t_2=T\\ \mathrm{\α}1:\mathrm{\α}2:\mathrm{...}:\mathrm{\α}j=\frac{R_{1u}{U}_1}{c_{i1}}:\frac{R_{2u}{U}_2}{c_{i2}}:\mathrm{...}:\frac{R_{ju}{U}_j}{c_{ij}}\end{array}\right.$

其中，t₁为所述第一阶段的时长，t₂为所述第二阶段的时长，T为当前带宽分配周期的时长，R_ju为第j个缓存器向与其相对应的中继设备服务的终端传输数据的速率，U_j为第j个中继设备服务的终端数量，c_ij为所述第一阶段中所述宏基站向第j个中继设备传输数据的单位带宽速率。