WO2012037819A1 - 下行中继回程资源分配设备和方法 - Google Patents

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WO2012037819A1
WO2012037819A1 PCT/CN2011/075730 CN2011075730W WO2012037819A1 WO 2012037819 A1 WO2012037819 A1 WO 2012037819A1 CN 2011075730 W CN2011075730 W CN 2011075730W WO 2012037819 A1 WO2012037819 A1 WO 2012037819A1
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relay node
resource
resource allocation
resources
downlink backhaul
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PCT/CN2011/075730
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Inventor
易粟
雷鸣
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日电（中国）有限公司
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/52—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on load
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
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    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
    • H04W84/047—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using dedicated repeater stations

Definitions

  • the present invention relates to the field of wireless communications, and in particular, to a downlink backhaul resource allocation apparatus and method for a relay communication system. Background technique
  • LTE-A LTE Subsequent Evolution
  • the use of relay technology can improve system performance, such as improving high data rate coverage, group mobility, temporary network deployment, cell edge throughput, etc., or providing coverage for new areas.
  • Reference 1 (3GPP TR 36. 814 v9. 0. 0) has a detailed description of this.
  • a relay node is wirelessly connected to the wireless access network via a donor cell (Donor cell).
  • the operation of the relay node can be classified as follows according to the spectrum usage range of the relay node:
  • Evolved Node B eNB
  • the link of the relay node and the relay node e.g., The link of the User Equipment (UE) shares the same carrier frequency.
  • the Rel-8 UE should be able to connect to the donor cell.
  • the link of the eNB relay node and the link of the relay node UE operate at different carrier frequencies. In this case, the Rel-8 UE should be able to connect to the donor cell.
  • the link between the eNB-relay node and the eNB-UE should be able to operate on the same carrier frequency.
  • the "Type 1" relay node is an in-band relay node with the following characteristics:
  • each cell being seen by the UE as a separate cell from the host cell;
  • the relay node transmits its own synchronization channel, reference symbols, and the like;
  • the UE directly receives scheduling information and Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) feedback from the relay node, and sends its control channel to the relay node;
  • Rel 8 UE treats the "Type 1" relay node as a Rel 8 eNB (ie, backward compatible);
  • the "Type 1" relay node should be considered different from the Rel-8 eNB to allow for further performance improvements.
  • the relay node since the transmitter of the relay node may be disturbed by the receiver of the relay node itself, unless the outgoing signal and the incoming signal are sufficiently isolated (for example by means of a specific A well-isolated antenna structure), otherwise it is difficult to simultaneously perform transmission of the eNB-relay node and transmission of the relay node-UE on the same carrier resource. Similarly, the relay node may not be able to send a signal to the eNB while receiving the UE transmission.
  • a relay node receives data from a donor eNB (ie, an eNB currently serving a relay node), no data is transmitted to the terminal; that is, at the relay node-UE Create a "gap" in the transfer.
  • a "gap" can be created by configuring a Multicast Broadcast Single Frequency (MBSFN) subframe (in the meantime, it is assumed that the terminal will not perform any data transmission with the relay node).
  • MMSFN Multicast Broadcast Single Frequency
  • These subframes are called backhaul subframes.
  • a subframe other than the backhaul subframe is referred to as an access subframe, and in the access subframe, the terminal can perform data communication with the relay node.
  • the transmission of the relay node eNB is facilitated by disabling data transmission between the terminal and the relay node in certain subframes.
  • An interference model 200 commonly used in an LTE A standardization organization is shown in FIG. 2, and includes a plurality of eNBs 201, a relay node 202, a macro user equipment (MUE, ie, a UE served by an eNB) 203, and Relay User Equipment (RUE) 204o
  • the eNB 201 in the relay backhaul subframe, the eNB 201 also schedules data for the MUE 203 at the same time.
  • the interference in these backhaul subframes comes from the eNB 201.
  • the eNB 201 transmits data to the MUE 203
  • the relay node 202 transmits data to the RUE 204.
  • the interference in these access subframes comes from the eNB 201 and the RN 202.
  • the desired link and the interfering link are shown in Figure 2 for the backhaul subframe and the access subframe, respectively.
  • relay is an important technology for extending cell coverage and increasing capacity.
  • the backhaul link and access link of the relay node use the same frequency band as the macro cell.
  • Some of the subframes in the radio frame are configured as backhaul subframes for data transmission from the donor eNB to the relay node. In these backhaul subframes, the donor eNB may also go to the macro UE transfer data. How to share resources between relay nodes and macro UEs becomes a challenging problem.
  • Reference 2 (3GPP RAN1#60, R1-101273, Panasonic, "Downl Ink Relay Performance Evaluation,”, February 2010, San Franci sco) proposes that the eNB relays according to the number of macro UEs and each relay node.
  • the number of UEs is used to calculate the resource size (ie, the number of RBs) of each relay node, so that the resource sizes allocated to each UE become equal.
  • the allocation of resources from the eNB to the relay node in the prior art is shown in FIG. Specifically, as shown in Figure 3, at 301, the relay node feeds back the number of UEs it serves to its donor eNB. Then at 302, the donor eNB calculates the resources of the RN according to the number of UEs.
  • the size is such that the resource size allocated to each UE becomes equal.
  • the donor eNB allocates the calculated resource size to the RN before allocating resources to the macro UE.
  • the donor eNB passes some Specific control channel sends resource allocation information to the relay node
  • the present invention proposes: First, the resource demand of each relay node is determined according to the data buffer usage level of the relay node, and then appropriate resources are allocated according to the requirements and channel conditions of each relay node.
  • the allocating unit allocates resources to the relay node according to resource requirements and channel condition information of the relay node, so that resources used by the relay node are minimized.
  • the allocating unit allocates funds according to resource requirements and channel condition information of the relay node.
  • the relay node whose source requirement is not satisfied allocates resources, so that the relay node that minimizes the ratio of the currently allocated resource to the requested resource obtains the resource having the largest transmission rate among the current resources.
  • the allocating unit allocates the remaining resources to the macro user equipment after allocating resources to the relay node.
  • the data buffer occupancy level comprises a queue of data bits in the data buffer.
  • the channel condition information comprises signal to interference and noise ratio information or channel quality information.
  • control channel comprises a relay physical downlink control channel (Relay Physical Downl ink Control Channel, R-PDCCH) 0
  • the resource comprises a physical resource block.
  • a downlink backhaul resource allocation method for a relay communication system including: receiving a data buffer occupancy level and channel condition information fed back by a relay node; and occupying a data buffer according to feedback Leveling to calculate resource requirements of the relay node; allocating resources to the relay node according to the calculated resource requirements and channel condition information of the relay node; and transmitting the resource allocation information to the relay node via the control channel.
  • resources are allocated to the relay node according to resource requirements and channel condition information of the relay node, so that resources used by the relay node are minimized.
  • resources are allocated to the relay node whose resource requirement is not satisfied, so that the relay node with the smallest ratio of the currently allocated resource and the requested resource obtains the largest among the current resources.
  • the resource of the transfer rate is not satisfied.
  • the data buffer occupancy level includes a queue length of data bits in the data buffer.
  • the channel condition information includes signal to interference and noise ratio information or channel quality information.
  • control channel comprises a relay physical downlink control channel.
  • the resource comprises a physical resource block.
  • a base station including the downlink backhaul resource allocation apparatus of the present invention is provided.
  • the downlink backhaul resource allocation apparatus and method of the present invention can meet the actual traffic demand requirements in consideration of the link quality of the backhaul link and the access link, and optimize resource allocation between the relay and the macro UE.
  • 1 is a schematic diagram showing communication of a relay node UE using a regular subframe and communication of an eNB-relay node using an MBSFN subframe;
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an interference model commonly used in an LTE-A standardization organization
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a process in which an eNB allocates a backhaul resource to a relay node in the prior art
  • FIG. 4 is a block diagram showing a downlink backhaul resource allocation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a process diagram showing downlink backhaul resource allocation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a downlink backhaul resource allocation method according to an embodiment of the present invention. Detailed ways
  • the downlink backhaul resource allocation device 40 includes a receiving unit 402, a calculating unit 404, an allocating unit 406, and a transmitting unit 408.
  • the downlink backhaul resource allocation device 40 includes a receiving unit 402, a calculating unit 404, an allocating unit 406, and a transmitting unit 408.
  • the downlink backhaul resource allocation device 40 according to the present embodiment is included in the end of the donor eNB.
  • the receiving unit 402 in the donor eNB receives the data buffer occupancy level and channel condition information fed back by the relay node (RN) and transmits it to the computing unit 404.
  • the data buffer occupancy level is a queue length of data bits in the data buffer
  • the channel condition information is signal to interference plus noise ratio information or channel quality information.
  • the computing unit 404 in the donor eNB calculates the resource requirements of each of the relay nodes according to the data buffer occupancy level of the relay node, and transmits the calculation result to the allocation unit 406 along with the channel status information.
  • computing unit 404 can calculate the resource requirements of each relay node as follows:
  • PRB Physical Resource Block
  • Update C, - q,., The final upper limit cannot exceed the queue length of the relay node r in the eNB buffer, and the lower limit cannot be less than 0.
  • the buffer node usage level of the relay node reflects this very directly. If there is more data in the buffer, it indicates that the transmission capacity of the relay node is worse, so it should be reduced by data allocation; on the contrary, if there is an empty physical resource block PRB, it means that the relay node can transmit more Data, should increase its resource allocation.
  • the goal of the final optimization is to expect the buffer's queue to approach zero.
  • the allocating unit 406 in the donor eNB allocates appropriate resources to the relay node before allocating resources to the macro UE according to the resource requirements and channel conditions of each of the relay nodes calculated by the computing unit 404. To minimize the PRB used in the backhaul subframe. For example, allocation unit 406 allocates resources to the relay node:
  • N the number of RPBs in the subframe
  • R represents the number of relay nodes
  • / indicates the allocation matrix of the PRB to the relay node
  • N c represents the noise power spectral density
  • p represents the power of the PRB
  • Equation (3) embodies the constraints of the pair. It can be seen that the actual rate of the relay node r on the PRB n in equation (1) is given. Equation (2) aims to allocate the relay node by reasonable selection. The matrix is such that the sum of PRBs used by all relay nodes is minimal. Equation (4) states that one PRB can only be used by at most one relay node at a time. Inequality (5) indicates the resources allocated to each relay node ( Represented by the predicted transmittable data bits) The needs of the relay node must be met.
  • the downlink backhaul resource allocation principle in this embodiment is: by accurately estimating the capability of the relay node and optimizing the resource allocation, the relay node is used as much as possible while satisfying the requirements of each relay node. Minimize resources.
  • the allocating unit 406 can allocate the remaining resources to the macro UE.
  • the allocation may be implemented using an existing scheduling technique, which is not described in detail herein.
  • the transmitting unit 408 in the donor eNB transmits the resource allocation information to the medium via a specific control channel. Following the node.
  • the control channel is a relay physical downlink control channel.
  • ⁇ be the set of PRBs assigned to the relay node r;
  • ⁇ represents the set of RPBs that have been assigned to the relay node r, indicating the set of remaining PRBs at this time.
  • the resource has not been allocated.
  • the loop is entered until the resource allocation is completed or the requirements of all relay nodes are satisfied.
  • a relay node having the smallest ratio of the currently allocated resource to the requested resource ie, a relay node having a relatively smallest resource allocation rate
  • the relay node if the existing allocation cannot meet the preset requirements, look for a PRB n that can maximize the transmission rate in the remaining PRBs, then mark the PRB, and update the relevant variables and sets. Then go to the next cycle.
  • the above suboptimal allocation process attempts to match each relay node with a PRB having a maximum transmission rate (maximum signal to interference and noise ratio) as much as possible, and guarantees a certain fairness.
  • the suboptimal allocation process has low computational complexity and is therefore computationally efficient.
  • the suboptimal allocation process naturally solves the problem that the above constraint inequality (5) may not be satisfied.
  • the suboptimal allocation process ends, although inequality (5) may not be All relay nodes are established, but the sub-optimal allocation process ensures that existing resources are maximized to meet the needs of the relay nodes.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a downlink backhaul resource allocation method 60 in accordance with one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, method 60 begins at step 602.
  • the data buffer occupancy level is a queue length of data bits in the data buffer
  • the channel condition information is signal to interference and noise ratio information or channel quality information.
  • the resource requirements of each of the relay nodes are calculated based on the data buffer occupancy levels of the relay nodes.
  • the data buffer occupancy level is the queue length of the data bits in the data buffer.
  • appropriate resources are allocated to the relay nodes prior to allocating resources to the macro UEs to minimize the PRBs used in the backhaul subframes.
  • resources may be allocated to the relay node by performing the optimal allocation process or the sub-optimal allocation process described above. After allocating the appropriate resources to the relay node, the remaining resources can be allocated to the macro UE.
  • the resource allocation information is sent to the relay node via a particular control channel.
  • the control channel is a relay physical downlink control channel.
  • method 60 ends at step 612.
  • the downlink backhaul resource allocation apparatus and method of the present invention can satisfy the actual traffic demand considering the link quality of the backhaul link and the access link, and optimize the resource allocation between the relay node and the macro UE.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于中继通信系统的下行回程资源分配设备，包括：接收单元，用于接收中继节点反馈的数据缓冲器占用水平和信道状况信息；计算单元，用于根据反馈的数据缓冲器占用水平来计算中继节点的资源需求；分配单元，用于根据计算的中继节点的资源需求和信道状况信息，向中继节点分配资源；以及发送单元，用于将资源分配信息经由控制信道发送至中继节点。本发明还提供了一种用于中继通信系统的下行回程资源分配方法。本发明的下行回程资源分配设备和方法考虑到回程链路和接入链路的链路质量，能够满足实际的业务量需求，并且优化了中继节点和宏UE之间的资源分配。

Description

下行中继回程资源分配设备和方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域， 具体涉及一种用于中继通信系统的下行 回程资源分配设备和方法。 背景技术
在 LTE后续演进（LTE- A) 中， 使用中继技术能够提升系统性能， 例 如能够改善高数据速率的覆盖范围、 组移动性、 临时网络部署、 小区边 缘吞吐量等， 或者提供新区域的覆盖。 参考文献 1 (3GPP TR 36. 814 v9. 0. 0) 对此有详细的描述。
中继节点 (Relay Node, RN) 经由宿主小区 (Donor cell ) 与无线 接入网络无线连接。 按照中继节点的频谱使用范围， 可将中继节点的操 作归类如下：
-带内操作： 演进型基站 （Evolved Node B， eNB) -中继节点的链 路与中继节点 -用户设备（User Equipment, UE) 的链路共享相同的载波 频率。 在此情况中， Rel-8 UE应当能够连接至宿主小区。
-带外操作： eNB 中继节点的链路与中继节点 UE的链路在不同的载 波频率上工作。 在此情况中， Rel- 8 UE应当能够连接至宿主小区。
对于带内中继和带外中继两种操作方式来说， eNB-中继节点的链路 与 eNB- UE的链路应当能够在相同的载波频率上工作。
在 LTE- A中， "Type 1 "中继节点是一种具有如下特征的带内中继节 点：
-能够控制多个小区， 每一个小区在 UE看来是不同于宿主小区的单 独小区；
-多个小区具有其自身的物理小区 ID (在 LTE Rel- 8中定义）， 中继 节点发送其自身的同步信道、 参考符号， 等等；
-在单小区操作的环境中， UE直接从中继节点接收调度信息和混合 自动重传请求 (Hybrid Automatic Repeat Request , HARQ) 反馈， 并将 其控制信道发送至中继节点； Rel 8 UE将 "Type 1 " 中继节点看作 Rel 8 eNB (即， 后向兼容）；
-对于 LTE-A UE, 应当能够把 "Type 1 " 中继节点看作与 Rel- 8 eNB 不同， 以允许进一步的性能提升。
对于 "Type 1 " 中继节点， 由于中继节点的发射机可能会对该中继 节点自身的接收机造成千扰， 因此， 除非把出局信号和入局信号进行充 分的隔离（例如借助于特定的、 良好隔离的天线结构）， 否则难以实现在 相同的载波资源上同时进行 eNB-中继节点的传输和中继节点 -UE的传 输。 类似地， 中继节点可能无法在接收 UE传输的同时向 eNB发送信号。
解决上述问题的一种可能方案是： 假定在中继节点从宿主 eNB (即， 当前为中继节点提供服务的 eNB)接收数据时， 不向终端发送数据； 即， 在中继节点- UE的传输中创建 "间隙"。 如图 1中所示， 可以通过配置多 播广播单频网络 （Multicast Broadcast Single Frequency, MBSFN) 子 帧来创建"间隙"（在此期间，假定终端不会进行任何与中继节点的数据 传输），这些子帧被称为回程子帧。回程子帧以外的子帧被称为接入子帧， 在接入子帧中， 终端可以与中继节点进行数据通信。 这样， 通过在某些 子帧中禁止终端与中继节点之间的数据传输， 为中继节点 eNB的传输提 供了便利。
图 2中示出了 LTE A标准化组织中通常使用的干扰模型 200， 包括 多个 eNB 201、 中继节点 202、宏用户设备（Marco User Equipment；， MUE， 即被 eNB所服务的 UE) 203以及中继用户设备 （Relay User Equipment , RUE) 204o 如图 2所示， 在中继回程子帧中， eNB 201还同时为 MUE 203 调度数据。这些回程子帧中的干扰来自 eNB 201。在接入子帧中， eNB 201 向 MUE 203传输数据， 并且中继节点 202向 RUE 204传输数据。 这些接 入子帧中的干扰来自 eNB 201和 RN 202。 图 2中针对回程子帧和接入子 帧分别示出了期望链路和干扰链路。
在 3GPP LTE-A中， 中继是用于扩展小区覆盖范围和提升容量的重要 技术。 对于带内中继来说， 中继节点的回程链路和接入链路与宏小区使 用相同的频段。无线帧中的一些子帧被配置为回程子帧，用于从宿主 eNB 到中继节点的数据传输。 在这些回程子帧中， 宿主 eNB可能还向宏 UE 传输数据。 如何在中继节点和宏 UE之间共享资源成为具有挑战性的问 题。
参考文献 2 ( 3GPP RAN1#60, R1- 101273, Panasonic, "Downl ink Relay Performance Evaluation,，， 2010年 2月， San Franci sco ) 中 提出， eNB根据宏 UE的数目和各中继节点的中继 UE的数目来计算各中 继节点的资源大小（即 RB的数目）， 使得分配给每一个 UE的资源大小变 得相等。 图 3中示出了现有技术中由 eNB向中继节点分配资源的过程示 意图。 具体地， 如图 3所示， 在 301处， 中继节点将其所服务的 UE的数 目反馈给其宿主 eNB。然后在 302处，宿主 eNB根据 UE的数目来计算 RN 的资源大小， 使得分配给每一个 UE的资源大小变得相等。在 303处， 在 向宏 UE分配资源之前， 宿主 eNB将所计算的资源大小分配给 RN。 最后， 在 304处， 宿主 eNB经由某个特定控制信道将资源分配信息发送至中继 节点
然而， 由于中继 UE的个数可能无法正确反映中继节点的业务量需 求，也无法反映中继接入链路的信道质量， 因此仅仅基于 UE的个数来分 配资源是不准确的。 发明内容
为了解决上述问题， 本发明提出： 首先根据中继节点的数据缓冲器 使用水平来确定每一个中继节点的资源需求， 然后根据每一个中继节点 的需求和信道状况来分配合适的资源。
根据本发明的一个方面， 提供了一种用于中继通信系统的下行回程 资源分配设备， 包括： 接收单元， 用于接收中继节点反馈的数据缓冲器 占用水平和信道状况信息； 计算单元， 用于根据反馈的数据缓冲器占用 水平来计算中继节点的资源需求； 分配单元， 用于根据计算的中继节点 的资源需求和信道状况信息， 向中继节点分配资源； 以及发送单元， 用 于将资源分配信息经由控制信道发送至中继节点。
优选地， 分配单元根据中继节点的资源需求和信道状况信息向中继 节点分配资源， 使得中继节点使用的资源最小化。
优选地， 分配单元根据中继节点的资源需求和信道状况信息， 向资 源需求没有得到满足的中继节点分配资源， 使得当前已分配资源与所请 求资源的比例最小的中继节点获得当前资源中具有最大传输速率的资 源。
优选地， 分配单元在向中继节点分配资源后， 向宏用户设备分配余 下的资源。
优选地， 数据缓冲器占用水平包括数据缓冲器中的数据比特的队列 优选地， 信道状况信息包括信干噪比信息或信道质量信息。
优选地， 控制信道包括中继物理下行控制信道 （Relay Physical Downl ink Control Channel , R-PDCCH) 0
优选地， 资源包括物理资源块。
根据本发明的另一方面， 提供了一种用于中继通信系统的下行回程 资源分配方法， 包括： 接收中继节点反馈的数据缓冲器占用水平和信道 状况信息;根据反馈的数据缓冲器占用水平来计算中继节点的资源需求; 根据计算的中继节点的资源需求和信道状况信息，向中继节点分配资源; 以及将资源分配信息经由控制信道发送至中继节点。
优选地， 根据中继节点的资源需求和信道状况信息向中继节点分配 资源， 使得中继节点使用的资源最小化。
优选地， 根据中继节点的资源需求和信道状况信息， 向资源需求没 有得到满足的中继节点分配资源， 使得当前己分配资源与所请求资源的 比例最小的中继节点获得当前资源中具有最大传输速率的资源。
优选地，在向中继节点分配资源后，向宏用户设备分配余下的资源。 优选地， 数据缓冲器占用水平包括数据缓冲器中的数据比特的队列 长度。
优选地， 信道状况信息包括信干噪比信息或信道质量信息。
优选地， 控制信道包括中继物理下行控制信道。
优选地， 资源包括物理资源块。
根据本发明的又一方面， 提供了一种包括本发明的下行回程资源分 配设备的基站。 本发明的下行回程资源分配设备和方法考虑到回程链路和接入链路 的链路质量， 能够满足实际的业务量需求，并且优化了中继和宏 UE之间 的资源分配。 附图说明
通过下文结合附图的详细描述， 本发明的上述和其它特征将会变得 更加明显， 其中：
图 1是示出了使用常规子帧进行中继节点 UE的通信以及使用 MBSFN 子帧进行 eNB-中继节点的通信的示意图；
图 2是示出了 LTE- A标准化组织中通常使用的干扰模型的示意图； 图 3是示出了现有技术中 eNB向中继节点分配回程资源的过程示意 图；
图 4是示出了根据本发明一个实施例的下行回程资源分配设备的框 图；
图 5是示出了根据本发明一个实施例的下行回程资源分配的过程示 意图； 以及
图 6是示出了根据本发明一个实施例的下行回程资源分配方法的流 程图。 具体实施方式
下面， 通过结合附图对本发明的具体实施例的描述， 本发明的原理 和实现将会变得明显。 应当注意的是， 本发明不应局限于下文所述的具 体实施例。 另外， 为了简便起见， 省略了与本发明无直接关联的公知元 件和步骤的描述。
图 4是示出了根据本发明一个实施例的下行回程资源分配设备 40 的框图。 如图 4中所示， 下行回程资源分配设备 40包括接收单元 402、 计算单元 404、 分配单元 406和发送单元 408。下面， 结合附图 5来详细 描述下行回程资源分配设备 40中各个组件的操作。需要注意的是，在图 5中，根据本实施例的下行回程资源分配设备 40被包含在宿主 eNB这一 端中。 旨先， 在图 5中的 501处， 宿主 eNB中的接收单元 402接收由中继 ΪΪ点 （RN) 反馈的数据缓冲器占用水平和信道状况信息， 并将其传送至 计算单元 404。 在一个实施例中， 数据缓冲器占用水平是数据缓冲器中 的数据比特的队列长度，信道状况信息是信干噪比信息或信道质量信息。
在图 5中的 502处， 宿主 eNB中的计算单元 404根据中继节点的数 据缓冲器占用水平来计算每一个中继节点的资源需求， 并将该计算结果 连同信道状况信息传送至分配单元 406。 例如， 计算单元 404可通过如 下方式来计算每一个中继节点的资源需求：
首先， 初始化每一个中继节点的资源需求 C, (r表示中继节点的序 号）。
如果中继节点 r的数据缓冲器中含有大于 0比特的队列长度， 则设 q,. : 队列长度 （单位是比特）； 否则， 如果中继节点 r的队列为空， 则 设^ = - (空的物理资源块（Physical Resource Block, PRB)上能够承 载的比特数的估计）。
更新 C, = - q,., 最终 的上限不能超过 eNB缓冲器中中继节点 r 的队列长度， 下限不能小于 0。
以上是对中继节点的传输能力和需求的预测。 很显然， 中继节点的 缓冲器使用水平非常直接地反映了这点。 如果缓冲器中的数据越多， 说 明该中继节点的传输能力越差， 所以应该给其减少数据分配； 反之， 如 果有空的物理资源块 PRB， 则说明该中继节点可以传输更多的数据， 应 该增加其资源分配。 最终优化的目标是希望缓冲器的队列趋近于 0。
在图 5中的 503处， 宿主 eNB中的分配单元 406根据计算单元 404 所计算的每一个中继节点的资源需求和信道状况，在向宏 UE分配资源之 前先向中继节点分配合适的资源， 以最小化回程子帧中使用的 PRB。 例 如， 分配单元 406 来向中继节点分配资源：
-先， 设 = ( 1 )
Figure imgf000007_0001
目标是： min ( 2 ) 满足约束条件: xm e {0,l} - = l,2,...,R; n = l,2,..., N ( 3 )
Figure imgf000008_0001
∑c,n≥C,. , r=l ,2,...,R. ( 5 )
¾中二
N表示子帧中的 RPB的个数；
R表示中继节点的个数；
/表示 PRB向中继节点的分配矩阵；
β表示系统带宽 ·，
Nc表示噪声功率谱密度；
p表示 PRB的功率；
表示 PRB n中的中 增益; 注意， 等式 （1 ) 中的 (也就是！ 表示相应的 PRB
Figure imgf000008_0002
的容量， 这是根据中继节点的信干噪比推算得出的。 在具体实现中， 该 分可以被所使用的链路自适配函数来取代。 ^如果为 1， 则表示中继 节点 r在 PRB /7上被调度， 因而会占用该资源； 相反， x„如果为 0， 则 表示中继节点 r在该 PRB上没有被调度。 另外， 等式 （3 ) 体现了对 的约束。 由此可见， 等式 （1 ) 中的 表示中继节点 r在 PRB n上的实 际速率。等式（2 ) 旨在通过合理选择对中继节点的分配矩阵 而使得所 有中继节点使用的 PRB之和为最小。等式（4 )说明一个 PRB同时只能被 最多一个中继节点所使用。不等式（5 )表明向每个中继节点分配的资源 (用预测的可传输的数据比特表示） 必须满足中继节点的需求。
因此， 本实施例中的下行回程资源分配原则是： 通过精确地估计中 继节点的能力以及最优化资源分配， 在满足每一个中继节点的需求的前 提下， 尽可能使中继节点使用的资源最小化。
在向中继节点分配合适的资源之后， 分配单元 406可将余下的资源 力厶、配给宏 UE。 该分配可使用现有的调度技术来实现， 此处不再详述, 最后， 在图 5中的 503处， 宿主 eNB中的发送单元 408将资源分配 信息经由某个特定的控制信道发送至中继节点。 在一个实施例中， 该控 制信道是中继物理下行控制信道。
需要指出， 从具体实现的角度来看， 分配单元 406执行的上述最优 单元 406中执行次优分配过程（局部搜索）,
码的形式说明该次优分配过程： 设^是分配给中继节点 r的 PRB的集合；
初始化： ¾ xm = 0, Ω, = ^ ^ = {1,2,...,N} ;
While Α≠φ
Ν 找到^的值为最小的中继节点 r;
N
if g „, <C,
查找满足约束条件 } ,≥}；， ^的
设 xril = 1 , 更新 Ω, = Ω,. ^ {η}, Α = Α - {"}；
else
break;
end if end while 其中， Ω，·表示已经被分配给中继节点 r的 RPB的集合， 表示此时 余下的 PRB的集合。 在初始化时， 资源还未被分配。 之后， 进入循环， 直到资源分配完或者所有中继节点的需求被满足后才结束。 在每一次循 环中， 首先选择具有当前已分配资源与所请求资源的比例最小的中继节 点（即资源分配率相对最小的中继节点），以确保公平。对于该中继节点， 如果现有的分配不能满足预先设置的需求， 则在剩下的 PRB中寻找一个 能最大化传输速率的 PRB n, 然后把该 PRB进行标志， 更新相关变量和 集合。 然后进入下一循环。
上述次优分配过程尝试尽可能地把每一个中继节点与具有最大化传 输速率 （最大信干噪比） 的 PRB相匹配， 并保证了一定的公平性。 该次 优分配过程的计算复杂度低， 因此在计算上是有效率的。 此外， 次优分 配过程很自然地解决了上述约束条件不等式（5 )可能无法被满足的问题。 当所有资源分配完成后， 次优分配过程结束， 尽管不等式（5 )可能不是 对于所有中继节点都得以成立， 但次优分配过程能够保证使已有资源最 大限度地满足中继节点的需求。
图 6是示出了根据本发明一个实施例的下行回程资源分配方法 60 的流程图。 如图 6所示， 方法 60在步骤 602处开始。
在步骤 604， 接收由中继节点 （RN ) 反馈的数据缓冲器占用水平和 信道状况信息。 在一个实施例中， 数据缓冲器占用水平是数据缓冲器中 的数据比特的队列长度，信道状况信息是信干噪比信息或信道质量信息。
在步骤 606， 根据中继节点的数据缓冲器占用水平来计算每一个中 继节点的资源需求。 在一个实施例中， 数据缓冲器占用水平是数据缓冲 器中的数据比特的队列长度。
在步骤 608， 根据所计算的每一个中继节点的需求和信道状况， 在 向宏 UE分配资源之前先向中继节点分配合适的资源，以最小化回程子帧 中使用的 PRB。 具体地， 可以通过执行上文所述的最优分配过程或次优 分配过程向中继节点分配资源。 在向中继节点分配合适的资源之后， 可 再将余下的资源分配给宏 UE。
在步骤 610， 将资源分配信息经由某个特定的控制信道发送至中继 节点。 在一个实施例中， 该控制信道是中继物理下行控制信道。
最后， 方法 60在步骤 612处结束。
本发明的下行回程资源分配设备和方法考虑到回程链路和接入链路 的链路质量， 能够满足实际的业务量需求， 并且优化了中继节点和宏 UE 之间的资源分配。
尽管以上己经结合本发明的优选实施例示出了本发明， 但是本领域 的技术人员将会理解， 在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 可以对 本发明进行各种修改、 替换和改变。 因此， 本发明不应由上述实施例来 限定， 而应由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims

权 利 要 求
1. 一种用于中继通信系统的下行回程资源分配设备， 包括： 接收单元， 用于接收中继节点反馈的数据缓冲器占用水平和信道状
J u I口 Έ、；
计算单元， 用于根据反馈的数据缓冲器占用水平来计算中继节点的 资源需求；
分配单元， 用于根据计算的资源需求和信道状况信息， 向中继节点 分配资源； 以及
0 发送单元， 用于将资源分配信息经由控制信道发送至中继节点。
2. 根据权利要求 1所述的下行回程资源分配设备， 其中， 所述分 配单元根据所计算的资源需求和信道状况信息向中继节点分配资源， 使 得被占用的回程资源最小化。
3. 根据权利要求 1所述的下行回程资源分配设备， 其中， 所述分5 配单元向资源需求没有得到满足的中继节点分配资源， 使得当前己分配 资源与所请求资源的比例最小的中继节点获得当前资源中具有最大传输 速率的资源。
4. 根据权利要求 1所述的下行回程资源分配设备， 其中， 所述分 配单元在向中继节点分配资源后， 向宏用户设备分配余下的资源。0
5. 根据权利要求 1所述的下行回程资源分配设备， 其中， 所述数 据缓冲器占用水平包括数据缓冲器中的数据比特的队列长度。
6. 根据权利要求 1所述的下行回程资源分配设备， 其中， 所述信 道状况信息包括信干噪比信息或信道质量信息。
7. 根据权利要求 1所述的下行回程资源分配设备， 其中， 所述控5 制信道包括中继物理下行控制信道。
8. 根据权利要求 1所述的下行回程资源分配设备， 其中， 所述资 源包括物理资源块。
9. 一种用于中继通信系统的下行回程资源分配方法， 包括： 接收中继节点反馈的数据缓冲器占用水平和信道状况信息；0 根据反馈的数据缓冲器占用水平来计算中继节点的资源需求； 根据计算的资源需求和信道状况信息， 向中继节点分配资源； 以及 将资源分配信息经由控制信道发送至中继节点。
10. 根据权利要求 9所述的下行回程资源分配方法， 其中， 根据所 计算的资源需求和信道状况信息向中继节点分配资源， 使得被占用的回 程资源最小化。
11. 根据权利要求 9所述的下行回程资源分配方法， 其中， 根据中 继节点的资源需求和信道状况信息， 向资源需求没有得到满足的中继节 点分配资源， 使得当前已分配资源与所请求资源的比例最小的中继节点 获得当前资源中具有最大传输速率的资源。
12. 根据权利要求 9所述的下行回程资源分配方法， 其中， 在向中 继节点分配资源后， 向宏用户设备分配余下的资源。
13. 根据权利要求 9所述的下行回程资源分配方法， 其中， 所述数 据缓冲器占用水平包括数据缓冲器中的数据比特的队列长度。
14. 根据权利要求 9所述的下行回程资源分配方法， 其中， 所述信 道状况信息包括信千噪比信息或信道质量信息。
15. 根据权利要求 9所述的下行回程资源分配方法， 其中， 所述控 制信道包括中继物理下行控制信道。
16. 根据权利要求 9所述的下行回程资源分配方法， 其中， 所述资 源包括物理资源块。
17. 一种基站， 包括根据权利要求 1-8中任意一项所述的下行回程 资源分配设备。
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