WO2012100530A1

WO2012100530A1 - 一种中继小区无线资源分配方法及基站、系统

Info

Publication number: WO2012100530A1
Application number: PCT/CN2011/078919
Authority: WO
Inventors: 米哈伊尔⋅皮勒斯基; 张洁涛; 庄宏成; 卡分佐夫⋅法里德
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-08-02
Also published as: CN102612149A; EP2661137A1; EP2661137B1; EP2661137A4; US20130308521A1; US9332558B2; CN102612149B

Abstract

一种中继小区无线资源分配方法及基站、系统。其中，该方法包括：基站获取中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度，其中，接入点包括该基站和中继小区内的中继节点，上述平均用户满意度为在统计周期内的接入点所获得的总用户速率与其所要求的总用户速率的比值的平均值；基站在其统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；基站根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源并分配给各个接入点。本发明实施例可以实现对中继小区资源的有效分配，并满足系统用户公平性和系统容量的要求。

Description

一种中继小区无线资源分配方法及基站、系统

本申请要求于 2011 年 1 月 25 日提交中国专利局、申请号为 201110027441.7、发明名称为 "一种中继小区无线资源分配方法及基站、系统" 的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种中继小区无线资源分配方法及基站、系统。

背景技术

中继网络作为一种新型的移动通信网络架构，已被第三代合作伙伴计划 ( The 3rd Generation Partnership Project, 3GPP )接受并作为增强型长期演进 ( Long Term Evolution -Advanced , LTE-A ) 系统的关键技术之一。

在中继网络中，中继小区内同时布置有基站以及一个或多个中继节点 ( Relay Node, RN ) ,中继节点通过无线资源与基站连接。其中，用户终端（ User Equipment, UE )可以直接与基站连接，实现接入网络；或者，用户终端也可以先连接中继节点，再通过基站接入网络，即用户终端通过两跳链路的方式接入网络。采用了布置中继节点的方式，中继小区可以提高用户终端，特别是提高边缘用户终端的信道容量，减小无线资源的空间损耗，增大信噪比，从而可以提高整个中继网络的系统容量。

在中继小区中，基站与用户终端之间、基站与中继节点之间以及中继节点与用户终端之间的无线资源统称为中继小区资源。与传统的单基站蜂窝小区相比，中继小区内具有两跳链路，用户终端可以通过两跳链路的方式接入网络。因此，中继小区的资源分配与传统的单基站蜂窝小区的资源分配有较大区别。如何实现中继小区资源的有效分配，并满足系统多个关键性能指标（Key Performance Indicator, KPI )如用户公平性、系统容量的要求，目前尚没有解决方案。

发明内容

针对上述缺陷，本发明实施例提供一种中继小区无线资源分配方法及基站、系统，用于实现对中继小区无线资源的有效分配，并满足系统用户公平性和系统容量的要求。本发明实施例提供一种中继小区无线资源分配方法，包括：

基站获取中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度，所述接入点包括所述基站和所述中继小区内的中继节点，所述统计平均用户满意度为在统计周期内的所述接入点所获得的总用户速率与其所要求的总用户速率的比值的平均值；

所述基站在其统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；

所述基站根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源并分配给各个接入点。

相应地，本发明实施例还提供一种基站，应用于中继小区，该基站包括：获取单元，用于获取中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度，所述接入点包括所述基站和所述中继小区内的中继节点，所述统计平均用户满意度为在统计周期内的所述接入点所获得的总用户速率与其所要求的总用户速率的比值的平均值；

确定单元，用于在所述基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；计算单元，用于根据所述各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源；

分配单元，用于所述各个接入点的无线资源分配给各个接入点。

相应地，本发明实施例还提供一种中继小区系统，包括：

基站，用于获取中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度，所述接入点包括所述基站和所述中继小区内的中继节点，所述统计平均用户满意度为在统计周期内的所述接入点所获得的总用户速率与其所要求的总用户速率的比值的平均值；在所述基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；以及根据所述各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源并分配给各个接入点；

所述中继节点，用于周期性上报其统计平均用户满意度至所述基站，以及接收所述基站分配的无线资源。本发明实施例中，基站先获取中继小区内各个接入点（包括该基站和中继小区内的中继节点）的统计平均用户满意度，并且在该基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重，根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源分配给各个接入点。当上述的预设值取值为 0时，中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度相等，此时中继小区内各个接入点的用户公平性达到最佳；而当上述的预设值取值越大时，系统容量越大，此时牺牲了用户公平性。可见，只要选取合适的预设值就可以实现在用户公平性和系统容量之间的折中，从而本发明实施例可以实现对中继小区资源的有效分配，并满足系统用户公平性和系统容量的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作筒单地介绍，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为本发明实施例提供的一种中继小区资源分部示意图；

图 2为本发明实施例提供的一种中继小区资源分配方法的流程示意图；图 3为本发明实施例提供的一种基站的结构示意图；

图 4 为本发明实施例提供的一种接入点资源划分权重生成系统的结构示意图；

图 5为图 4所示的接入点资源划分权重生成系统中的资源划分控制系统的结构示意图；

图 6为本发明实施例提供的一种基站的结构示意图；

图 7为本发明实施例提供的另一种基站的结构示意图；

图 8为本发明实施例提供的另一种基站的结构示意图；

图 9为本发明实施例提供的又一种基站的结构示意图；

图 10为本发明实施例提供的一种中继小区系统的结构示意图。

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。

在详细描述本发明实施例提供的中继小区资源分配方法及基站、系统之本发明实施例中，中继网络中的任意一个中继小区内布置一个基站和 K个中继节点（各个中继节点的索引为 = 1, ..., ) , 图 1所示。其中，本发明实施例中所涉及的基站可以是演进型基站（Evolved Node Β, eNB ) , 也可以是常规基站（ Node B ) , 本发明实施例不作限定。本发明实施例中，中继小区内的基站和中继节点可以统称为接入点（Access Point, AP ) 。如图 1所示，本发明实施例中，中继小区无线资源可以分成以下三类：第一类：基站与其服务的用户终端之间（又被称为直传链路）的无线资源，用于 N^D表示；第二类：第个中继节点与其服务的用户终端之间（又被称为接入链路）的无线资源，用于 N 表示；第三类：第个中继节点与基站之间（又被称为回传链路）的无线资源，用于表示。其中，上述的 N^D、、 Nf满足 N^D + ;(N + Nf ) = N , N表示中继小区的 k=l 总的无线资源块数目； ND + Nf为基站传输使用的无线资源块数目，而为 k=l 第个中继节点传输使用的无线资源块数目。本发明实施例中，假设序号为 k的中继节点服务^^个用户终端，每一个用户终端的索引为 m = l，...，M_A; 基站服务 M个用户终端，每一个用户终端的索引为 m = 1， ...，M；则第 m个用户终端的用户满意度定义为该用户终端所获得的用户速率 R_mA和该用户终端所要求的用户速率 G_mA的比值，即 Z_mA= 。相应地，第个中继节点的平均用户满意度为 =丄第个中继节点所获

G_m,_k 得的总用户速率为 = ^ 。第个中继节点的平均用户满意度^¹决定于第个中继节点所要求的总用户速率（¾^A = j 和第个中继节点所获得的总用户速率 R ，即使 =丄 ^^=丄 ~^^ = ， k=i,...,K。同理，对于基站而言也存在关系 Z^D=^，其中， Ζ^β表示基站的平均用户满意度； R^D表

G 示基站所获得的总用户速率； G^D表示基站所要求的总用户速率。在中继小区中，各个接入点会在给定的统计周期内，根据自身的平均用户满意度计算统计平均用户满意度，其中统计满意度定义为 Ζ[] = Τ表示统

计周期。对于基站，其统计平均用户满意度为： Z^D[t] = ^-Z^D[t-l] + Z^D[t-l]; 对于第个中继节点，其统计平均用户满意度为 ¾^] = ^ -1] + ^^^-1]。基于上述对中继小区的相关说明，下面介绍本发明实施例提供的中继小区资源分配方法及基站、系统，用于实现对中继小区无线资源的有效分配，并满足系统用户公平性和系统容量的要求。以下分别进行详细说明。

实施例一：

请参阅图 2, 图 2为本发明实施例一提供的一种中继小区资源分配方法的流程示意图。其中，该资源分配方法可以包括以下步骤：

201、基站获取中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度，其中，接入点包括本基站和中继小区内的中继节点，统计平均用户满意度为在统计周期内的接入点所获得的总用户速率与其所要求的总用户速率的比值的平均值；在中继小区中，基站可以统计其所获得的总用户速率 R^D , 并且计算基站所获得的总用户速率 R^D与基站所要求的总用户速率 G^D的比值，作为基站的平均用户满意度 ζ^β , 并因此计算其在统计周期内的统计平均用户满意度 Ζ^β。在中继小区中，基站可以接收中继小区内各个中继节点上报的统计平均用户满意度。其中，对于中继小区内的中继节点而言，可以统计其所获得的总用户速率，并且计算其所获得的总用户速率与其所要求的总用户速率的比值，作为中继节点的平均用户满意度 ¾ 并因此计算其在统计周期内的统计平均用户满意度，并上报给基站。

202、基站在其统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；

本发明实施例中，上述预设值的取值范围可以是预设值》 0。

举例来说，当上述的预设值取值为 0时，中继小区内基站与各个中继节点的统计平均用户满意度相等，此时中继小区内各个接入点的用户公平性达到最佳；而当上述预设值取值越大时，系统容量越大，而此时牺牲了用户公平性。中，以满足系统用户公平性的要求又满足系统容量的要求。

203、基站根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源并分配给各个接入点。本发明实施例中，基站在确定出各个接入点的资源划分权重之后，可以根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源。作为一个可选的实施方式，基站可以计算各个接入点的资源划分权重的和值中每一个接入点的资源划分权重所占的比例值；进而计算每一个接入点的资源划分权重所占的比例值与中继小区的总的无线资源块数目的乘积，从而可以获得每一个接入点的无线资源并分配给各个接入点。

作为一个可选的实施方式，上述步骤 202中确定各个接入点的资源划分权重的具体实现可以采用如图 3所示的方法，包括以下步骤：

301、基站在其统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，按照资源划分权重变化率计算公式计算各个接入点的资源划分权重变化率；

其中，上述的资源划分权重变化率计算公式满足： u = -Fx ; 其中， u表示各个接入点的资源划分权重变化率向量； F表示反馈增益矩阵； X表示状态向量，并且 X满足以下条件：

\Z[t]

ΔΖ_Γ[ί] , 其中， Δ ]表示基站的统计平均用户满意度 Ζ^β与各个中继

[i] 节点的统计平均用户满意度 ^Α的差值向量； Δ [t]表示基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度 ^A的差值的积分向量；表示各个接入点当前的资源划分权向量；表示计算时刻。

302、基站对各个接入点的资源划分权重变化率进行积分，获得各个接入点的资源划分权重变化量；

303、基站计算每一个接入点的资源划分权重变化量与该接入点当前的资源划分权重的和值，获得每一个接入点的资源划分权重。

作为一个可选的实施方式，本发明实施例提供的中继小区资源分配方法中，中继小区内各个接入点在获得基站分配的无线资源之后，可以分别进行用户调度，以使网络效用可以达到最大化₍ 举例来说，各个接入点可以采用基于参数 γ的通用调度准则进行用户调度; 其中，上述参数满足以下条件：

N N T m =l j = l

其中，上述的 max.*表示最大化网络效用； M表示用户数目， N表示中继小区的总的无线资源块数目， _fc每个无线资源块的时长，表示用户 m在子载波配对（ , j )上的比特数， ^表示在子载波配对（ , j )上分配给用户 m 的无线资源块数目。

本发明实施例一中，基站先获取中继小区内该基站的统计平均用户满意度

^和各个中继节点的统计平均用户满意度，并且在该基站的统计平均用户满意度 Ζ^β与各个中继节点的统计平均用户满意度 ^Α的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重，并根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源分配给各个接入点。当上述的预设值取值为 0时，中继小区内各个接入点的平均用户满意度相等，此时中继小区内各个接入点的用户公平性达到最佳；而当上述的预设值取值越大时，系统容量越大，此时牺牲了用户公折中，从而本发明实施例可以实现对中继小区资源的有效分配，并满足系统用户公平性和系统容量的要求。实施例二：

本发明实施例二中，中继小区资源分配方法可以分为两级进行，第一级是无线资源分配级，即基站将中继小区无线资源进行划分，并分配给中继小区内各个接入点；第二级是用户调度级，即各个接入点分别调度自己的用户，以达到最大化网络效用。其中，在第一级的中继小区无线资源划分中，本发明实施例二考虑了系统两个重要的不同参数 KPI, —是用户公平性，二是系统容量；而且本发明实施例二采用两部分来描述第一级中的中继小区无线资源划分，其中，第一部分描述以用户公平性为度量的无线资源划分方法，而第二部分描述以系统容量为度量的无线资源划分方法，最后将两种无线资源划分方法进行融合，描述考虑了用户公平性和系统容量的折中方法。

1 )基于用户公平性的中继小区无线资源划分：

本发明实施例二中定义两个参数： ^表示第个中继节点的资源划分权重， w。表示基站的资源划分权重，则基站划分给第个中继节点传输使用的无线资源块数目满足以下公式（ 1 ):

1=1 相应地，基站划分给自身传输使用的无线资源块数目 N^D + N 为满足以下公 k=l 式（2 ):

其中， N表示中继小区的总的无线资源块数目；表示个中继节点

1=1 的资源划分权重的和值； w₀ + w_l表示各个接入点（包括基站和个中继节点）

1=1 的资源划分权重的和值。其中，上述公式（1)、公式（2)对应了上述实施例一中的步骤 203, 基站在获得每一个中继节点的资源划分权重以及该基站的资源划分权重之后，可以根据上述公式（1)、公式（2)计算出每一个中继节点的无线资源以及该基站的无线资源。

对上述公式（1 )进行泰勒级数展开，则有：

对上述公式（2)进行泰勒级数展开，则有:

其中，上述的，表示个中继节点在初始状态下的资源划分权重， (^，…，！^)可以由运营商根据实际需要或者经验总结进行设置。

其中，可选择线性点以满足 = ^A， k = i,...,K ; 其中，表示基站在初始状态下的平均用户满意度；表示第个中继节点在初始状态下的平均用户满意度。

本发明实施例中，首先可利用固定资源划分机制来计算第个中继节点在初始状态下无线资源块数目 ^A， k = \"."K , 其中固定资源划分是指中继小区所有接入点拓朴确定时（可假设用户均匀分配）的资源划分，以获得

N^D,N_k ^A, k = i,...,K , 并计算获得 = ， k = i,...,K, 从而有： w,. (8) κ ι=ι 其中，。表示基站在初始状态下的资源划分权重；表示在初始状态下的中继小区的总的无线资源块数目，一般地 =N;利用上述泰勒级数展开的线性项可以获得线性差值，该线性差值用以表达资源划分权重如何影响中继节点和基站的统计平均用户满意度：

(~w_k +w₀+ _jw_l)(w_k[t-Y-w_k)-w_{k j}w_n[t-\-w_n

1=1 n≠k J

其中，表示第个中继节点的统计平均用户满意度； Γ表示统计周期；表示第个中继节点的接入链路单位资源容量；表示第个中继节点在初始状态下的平均用户满意度； S表示一帧中的子帧数目。 ( 10)

其中，表示基站的统计平均用户满意度；表示基站在初始状态下的平均用户满意度；（^表示基站直传链路单位资源容量。

其中，上述公式（9)、公式（10)对应了上述实施例一中的步骤 201, 基站根据上述公式（ 9 )、公式（ 10 )可以获得中继节点和基站的统计平均用户满意度 _ε

本发明实施例二在上述公式（9)和公式（10)的基础上，引入以下标识 \Z[t] = (Z^D [t] - [ί] , ... , Z ^D [ί ] - Ζ_Κ ^Α [t]f ( 11 )

^[ί] = [n · ·， ι] - w_K y

(12) A_{1 =}¾

T

(13)

(14)其中，上述 I表示单位阵。则可以获得：

\Z[t] = A, - \Z[t - 1] + A₂ · Sw[t - 1] (15) 其中， Δ ]表示基站的统计平均用户满意度与第个中继节点的统计平均用户满意度的差值。为了使 Δ ]接近于 0 (0为预设值，此时用户公平性达到最佳 ), 引入 AZ[t]的积分 AZ, [t]：

ΔΖ_Γ [t] = \Z_l[t-\] + Tl- \Z[t - 1] (16) 此外，本发明实施例可以使用线性二分最优控制器来输出各个接入点的资源划分权重变化率 φ]以及资源划分权重变化量 ^ ]作为附加的系统状态。其中， w[ ]可以通过对 φ]进行积分来更新，即 w[ ]与 φ]满足以下关系：

Sw[t] = Sw[t-l] + Tl-u[t-i] (17) 其中，基站可以将计算出每一个接入点的资源划分权重变化量与接入点当前的资源划分权重的和值，获得每一个接入点的资源划分权重。其中， r表示每一帧的长度。这样，最终由状态向量来表达系统，其中，该系统的输入向量为 φ]、系统矩阵和8。其中，状态向量 χ[ ]满足如下条件：

AZ[t]

ΔΖ_Γ[ί] ( 18 )

[i]

A ( 19 )

x[i] = Ax[i-l] + Bu[i-l] ( 20 ) 其中，表示接入点当前的资源划分权重； 0是的 0矩阵。对于上述公式（20 )所表示的系统，可以通过最小化以下的性能索引 _/来获得线性二分最优控制器：

J = [t]Qx[t] + u^T [t]Ku[t] (21 ) 如果定义参数：

R = pl ( 22 )

其中， p为人工可调参数， p值越大，资源分配动态变化较緩慢； p值越小，资源分配动态变化较快。性能索引 _/可以修改为

J =∑\ ∑AZ_k[tf

+P∑u_k[t] (23 ) 其中，最小化上述公式（23 )的线性二分最优控制器就是符合以下方式的 u = -Fx (24) 其中，反馈增益矩阵 F由以下公式（25)计算所得：

F = (R + B^rPB) Β^ΓΡΑ (25) 其中，上述 Ρ是满足以下公式（26) 的解：

Ρ = Q + A^r (P - PB(R + Β^ΓΡΒ) ¹ B^rP ) A (26)

2)基于系统容量的中继小区无线资源划分：

本发明实施例二中，当系统目标为最大化系统容量时，可引入一个预设值 0>0 , 用以表达八（ Δ¾^Α表示基站的统计平均用户满意度与第个中继节点的统计平均用户满意度的差值）增加或减少的偏移量。这里可以分为三种情况：当所有的中继节点的容量和基站的直传链路容量相等时，预设值 O = o; 当所有的中继节点的容量 d、于基站的直传链路容量时，系统所有资源应该分配给基站作直链传输，此时预设值 O>0 , 3-Z^D =Z^+0, k = l"..,K ; 此时， N^D 二 N，则此时预设值的最大值为 0 _X =Z^D 当存在某一个中继节点的容量

G SG 大于基站的直传链路容量时，系统所有资源应该分配给具有最大容量的中继节点，即满足 Z = _argm_ax( ,...,_CJ的第 /个中继节点（其中 _¾表示第 k个中继的容量），此时预设值 O>0 , 且预设值 0应累加到 Δ ^Α; 此时， N†+ N†二 Ν , 则此时预设值的最大值为：由此，可以设

O_max =min{O _ax,OL_x}=本发明实施例二中，对预设值 0大小的选择决定了对于用户公平性和系统容量之间的折中程度，预设值 O取值越高，则系统容量越大，但是以用户公平性为代价获得的。本发明实施例二可以对用户公平性和系统容量进行折中，获得相应的预设值 0。本发明实施例二可以采用基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度 ^A的差值趋近上述的预设值 0作为设定条件，并按照该设定条件确定各个接入点的资源划分权重。

以图 4所示的接入点资源划分权重生成系统为例，可以将基站的统计平均用户满意度 Ζ^β、中继节点的统计平均用户满意度 ^Α以及预设值 0作为输入参数输入该系统的线性二分控制系统（ Linear Quadratic Control System ), 获得基站的资源划分权重 w。以及第 k ( k=l,...,K )个中继节点的资源划分权重然后将基站的资源划分权重 w。以及第 k ( k = \,...,K )个中继节点的资源划分权重 ^分别转换成无线资源，即根据基站的资源划分权重 w。以及第 k ( k = \,...,K ) 个中继节点的资源划分权重^计算基站的无线资源块数目 N^D+ ;Nf 以及第 k k=l

( k = i,...,K ) 个中继节点的无线资源块数目 N_k ^A。其中，图 4所示的线性二分控制系统可以细化为图 5所示。其中，可以将基站的统计平均用户满意度 Ζ^β与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值向量 Δ¾ ]、差值积分向量 Δ ^]以及各个接入点当前的资源划分权重向 w[ ] 作为反馈增益矩阵 F的输入，获得各个接入点的资源划分权重变化率 φ], 并对 φ]进行积分获得各个接入点的资源划分权重变化量 ^ψ]，进而可以确定出各个接入点的资源划分权重向。

本发明实施例二在确定出各个接入点的资源划分权重向 _W[ ]之后，可以根据公式（1)、公式（2)分别计算出各个中继节点的无线资源并分配给各个中继节点，以及计算出基站的无线资源并分配给基站。

本发明实施例二提供的中继小区资源分配方法中，各个接入点获得基站分配的无线资源之后，可以进行第二级用户调度，以达到最大化网络效用。举例来说，各个接入点可以采用基于参数 γ的通用调度准则进行用户调度。举例来说，当参数 γ=0时，用户 m的效用变为 t/_m(r_m) = r_m , 最大化网络效用为：

数 γ=1时，用户速率是比例公平的，此时最大化网络效用为

数 γ=2时，最大化网络效用为：

当参数 γ→∞时，最大化网络效用趋于 max-min公平调度。可见，通过改变参数 γ的取值大小可以获得不同调度准则的调度方法。因此，基于参数 γ的通用调度准则进行用户调度可以归结为：

M

( m ) T

x ≤—, \≤ i≤ N ,

其中，上述的 max.*表示最大化网络效用； M表示用户数目， N表示中继小区的总的无线资源块数目， _fc每个无线资源块的时长，表示用户 m在子载波配对（ , j )上的比特数， →表示在子载波配对（ , j )上分配给用户 m 的无线资源块数目。本发明实施例二中，采用资源分配和用户调度联合优化的方法，即在第一级资源分配后，在第二级用户调度中采用不同参数 γ对应的调度准则进行用户调度，以最大化网络效用。例如，第一级的资源分配方法的目标如果是满足用户公平性，则通过第一级的资源分配方法，系统可以保证长时间统计下每个用户的公平性得到满足。在第二级进行用户调度时，可以采用 γ=0的调度准则实现瞬时系统吞吐量最大化。通过联合优化的方法，不仅能满足系统长时间统计的 ΚΡΙ要求，并能实现网络效用的最大化。

本发明实施例二中，第一级资源分配中的预设值 0和第二级用户调度中的参数 γ可能存在如下表 1所示的对应关系。

其中，当 O为 0时，表示用户公平性得到满足，此时参数 γ为 0可使用户调度时网络效用最大化；当 0为最大值 O_max时，表示系统容量最大化得到满足，此时 γ取值为 1可以使用户调度时用户公平性得到较好满足。本发明实施例二在第一级资源分配中，基站可以按照该基站的统计平均用户满意度 Ζ^ΰ与各个中继节点的平均用户满意度的差值趋近预设值 0这一设定条件来确定各个接入点的资源划分权重，并根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源分配给各个接入点。当上述的预设值取值为 0时，中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度相等，此时中继小区内各个接入点的用户公平性达到最佳；而当上述的预设值取值越大时，系统容量越大，此时牺牲了用户公平性。可见，通过选取合适的预设值可以实现在用户公平性和系统容量之间的折中，从而本发明实施例可以实现对中继小区资源的有效分配，并满足系统用户公平性和系统容量的要求。另外，本发明实施例二在第二级用户调度中，可以选择不同参数 γ对应的调度准则进行用户调度，使得在实现接入点无线资源分配的同时，可以实现网络效用最大化。

实施例三：

请参阅图 6, 图 6为本发明实施例三提供的一种基站的结构示意图。本发明实施例三提供的基站应用于中继网络。其中，该基站可以包括：

获取单元 601 , 用于获取中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度，其中，该接入点包括本基站和中继小区内的中继节点，上述的统计平均用户满意度为在统计周期内的接入点所获得的总用户速率与其所要求的总用户速率的比值的平均值；

确定单元 602 , 用于在本基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；计算单元 603 , 用于根据上述各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源；

分配单元 604 , 用于将各个接入点的无线资源分配给各个接入点。

请一并参阅图 7, 图 7为本发明实施例提供的另一种基站的结构示意图。其中，图 7所示的基站是通过对图 6所示的基站进行优化得到的。如图 7所示的基站中，确定单元 602可以包括：

第一子单元 6021 ,用于在本基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，按照资源划分权重变化率计算公式计算各个接入点的资源划分权重变化率；

其中，上述资源划分权重变化率计算公式满足： u = -Fx ; 其中， u表示各个接入点的资源划分权重变化率的向量； F表示反馈增益矩阵； X表示状态向量，并且 X满足以下条件：

\Z[t]

ΔΖ_Γ[ί] 其中， Δ ]表示本基站的统计平均用户满意度与各个中继

[i] 节点的统计平均用户满意度的差值向量；表示本基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值积分向量； w[ ]表示各个接入点当前的资源划分权重的向量；表示计算时刻；

第二子单元 6022 , 用于对各个接入点的资源划分权重变化率进行积分，获得各个接入点的资源划分权重变化量；

第三子单元 6023 ,用于计算每一个接入点的资源划分权重变化量与各个接入点当前的资源划分权重的和值，获得每一个接入点的资源划分权重。请一并参阅图 8 , 图 8为本发明实施例提供的另一种基站的结构示意图。其中，图 8所示的基站是通过对图 7所示的基站进行优化得到的。如图 8所示的基站中，计算单元 603可以包括：

第一计算子单元 6031 ,用于计算个接入点的资源划分权重的和值中每一个接入点的资源划分权重所占的比例值；

第二计算子单元 6032 ,用于计算每一个接入点的资源划分权重与无线资源块数目的乘积，获得每一个接入点的无线资源。

请一并参阅图 9 , 图 9为本发明实施例提供的另一种基站的结构示意图。其中，图 9所示的基站是通过对图 8所示的基站进行优化得到的。如图 9所示的基站中，还可以包括：

调度单元 605 , 用于采用基于参数 γ的通用调度准则进行用户调度；其中，参数 γ满足一下条件：

1— γ

M N N

(m) (m)

max ij ^Xij

m=l 丄 Ί i b '· = 1 7 = 1 -t. ∑ ∑ ^;^] < -A < i < N,

m=l j = l Z

M N T m x m ≤,M ,

其中，上述 max.*表示最大化网络使用效率；上述 M表示用户数目，上述 N表示总的无线资源块数目，上述 _fc每个无线资源块的时长，表示用户 m 在子载波配对（ , j)上的比特数， ^表示在子载波配对（ , j)上分配给用户 m的无线资源块数目。

本发明实施例提供的基站中，预设值的取值范围是预设值 >0。当上述的预设值取值为 0时，基于用户公平性来划分中继小区资源，此时用户公平性达到最佳；当上述的预设值取值为最大值 O_max时，基于系统容量来划分中继小区资源，此时系统容量达到最大化；当上述的预设值取值基于 0与最大值 <皿之间时，基于用户公平性和系统容量折中来划分中继小区资源，可以满足用户公平性和系统容量的要求。

本发明实施例提供的基站中，获取单元 601可以获取中继小区内该基站的统计平均用户满意度 Ζ^ΰ和各个中继节点的统计平均用户满意度 ^Α；确定单元

602 可以在本基站的统计平均用户满意度^与各个中继节点的统计平均用户满意度 ^Α的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；计算单元

603可以根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源，分配单元 604将各个接入点的无线资源分配给各个接入点。当上述的预设值取值为 0 时，中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度相等，此时中继小区内各个接入点的用户公平性最好；而当上述的预设值取值越大时，系统容量越大，此时牺牲了用户公平性。可见，通过选取合适的预设值可以实现. 系统容量之间的折中，从而本发明实施例提供的基站可以实现对中继小区资源的有效分配，并满足系统用户公平性和系统容量的要求。另外，本发明实施例提供的基站中，调度单元 605可以选择不同参数 γ对应的调度准则进行用户调度，使得在实现接入点无线资源分配的同时，可以实现网络效用最大化。

实施例四:

请请参参阅阅图图 1100,, 图图 1100为为本本发发明明实实施施例例四四提提供供的的一一种种中中继继小小区区系系统统的的结结构构示示意意图图。。如如图图 1100所所示示，，该该系系统统可可以以包包括括：：

基基站站 11000011 ,, 用用于于获获取取中中继继小小区区内内各各个个接接入入点点的的统统计计平平均均用用户户满满意意度度，，其其中中接接入入点点包包括括基基站站 11000011和和中中继继小小区区内内的的中中继继节节点点 11000022 ,,该该统统计计平平均均用用户户满满意意度度为为 1100 在在统统计计周周期期内内的的接接入入点点所所获获得得的的总总用用户户速速率率与与其其所所要要求求的的总总用用户户速速率率的的比比值值的的平平均均值值；；在在基基站站 11000011的的统统计计平平均均用用户户满满意意度度与与各各个个中中继继节节点点 11000022的的统统计计平平均均用用户户满满意意度度的的差差值值趋趋近近预预设设值值时时，，确确定定各各个个接接入入点点的的资资源源划划分分权权重重；；以以及及根根据据各各个个接接入入点点的的资资源源划划分分权权重重计计算算各各个个接接入入点点的的无无线线资资源源并并分分配配给给各各个个接接入入点点；；中中继继节节点点 11000022 ,, 用用于于周周期期性性上上报报其其统统计计平平均均用用户户满满意意度度至至基基站站 11000011 ,, 以以及及 1155 接接收收基基站站 11000011分分配配的的无无线线资资源源。。

本本发发明明实实施施例例提提供供的的中中继继小小区区系系统统中中，，预预设设值值的的取取值值范范围围是是预预设设值值》》 00。。当当上上述述的的预预设设值值取取值值为为 00时时，，基基于于用用户户公公平平性性来来划划分分中中继继小小区区资资源源，，此此时时用用户户公公平平性性达达到到最最佳佳；；当当上上述述的的预预设设值值取取值值为为最最大大值值 OO_mmaaxx时时，，基基于于系系统统容容量量来来划划分分中中继继小小区区资资源源，，此此时时系系统统容容量量达达到到最最大大化化；；当当上上述述的的预预设设值值取取值值基基于于 00与与最最大大 2200 值值 00皿皿之之间间时时，，基基于于用用户户公公平平性性和和系系统统容容量量折折中中来来划划分分中中继继小小区区资资源源，，可可以以满满足足用用户户公公平平性性和和系系统统容容量量的的要要求求。。

作作为为一一个个可可选选的的实实施施方方式式，，本本发发明明实实施施例例四四提提供供的的中中继继小小区区系系统统中中，，基基站站 11000011以以及及中中继继节节点点 11000022 ,, 分分别别还还有有用用于于采采用用基基于于参参数数 γγ的的通通用用调调度度准准则则进进行行用用户户调调度度；； 1— γ

M N N

(m) (m)

max ij ^Xij

m=l 丄 Ί i b '· = 1 7 = 1 -t. ∑ ∑ ^;^] < -A < i < N,

m=l j = l Z

M N T m x m ≤,M ,

其中，上述的 max.*表示最大化网络效用； M表示用户数目， N表示中继小区的总的无线资源块数目， _fc每个无线资源块的时长，表示用户 m在子载波配对（ , j)上的比特数， →表示在子载波配对（ , j)上分配给用户 m 的无线资源块数目。

本发明实施例提供的中继小区系统中，基站 1001可以获取中继小区内该基站的统计平均用户满意度 ^和各个中继节点的平均用户满意度 ^A；在基站

1001 的统计平均用户满意度 Ζ^ΰ与各个中继节点 1002 的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，时，确定各个接入点的资源划分权重，并根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源，将各个接入点的无线资源分配给各个接入点。当上述的预设值取值为 0时，中继小区内各个接入点的平均用户满意度相等，此时中继小区内各个接入点的用户公平性最好；而当上述的预设值取值越大时，系统容量越大，此时牺牲了用户公平性。可见，通过选取合适的预设值可以实现在用户公平性和系统容量之间的折中，从而本发明实施例提供的中继小区系统可以实现对中继小区资源的有效分配，并满足系统用户公平性和系统容量的要求。另外，本发明实施例提供的中继小区系统中，可以选择不同参数 γ对应的调度准则进行用户调度，使得在实现接入点无线资源分配的同时，可以实现网络效用最大化。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory , ROM ), 随机存取器 ( Random Access Memory, RAM ), 磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的中继小区无线资源分配方法、基站和系统进述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求

1、一种中继小区无线资源分配方法，其特征在于，包括：

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述基站在其统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；包括：

所述基站在其统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，按照资源划分权重变化率计算公式，计算各个接入点的资源划分权重变化率；

其中，所述资源划分权重变化率计算公式满足： u = -Fx ; 所述 u表示各个接入点的资源划分权重变化率的向量；所述 F表示反馈增益矩阵；所述 X表示状态向量，并且所述 X满足以下条件：

\Z[t]

ΔΖ_Γ[ί] , 所述 Δ¾ ]表示所述基站的统计平均用户满意度与各个中继

[i] 节点的统计平均用户满意度的差值向量；所述 Δ ^]表示所述基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值的积分向量； w[ ] 表示各个接入点当前的资源划分权重向量；表示计算时刻；所述基站对各个接入点的资源划分权重变化率进行积分，获得各个接入点的资源划分权重变化量；所述基站计算每一个接入点的资源划分权重变化量与所述接入点当前的资源划分权重的和值，获得每一个接入点的资源划分权重。

3、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述基站根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源包括：所述基站计算所述各个接入点的资源划分权重的和值中每一个接入点的资源划分权重所占的比例值；所述基站计算所述每一个接入点的资源划分权重所占的比例值与所述中继小区的总的无线资源块数目的乘积，获得每一个接入点的无线资源。

4、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述预设值的取值范围是：预设值 >0

5、根据权利要求 1~4任意一项所述的方法，其特征在于，所述基站根据各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源并分配给各个接入点之后，还包括：

所述各个接入点采用基于参数 γ的通用调度准则进行用户调度；

其中，所述参数 γ满足一下条件：

Ν Ν τ

s丄 ∑ ∑ ^χί ^{≤ ϊ ≤ ί ≤ Ν}，

' 1

，^{1≤ i≤ N},

m) e J 0,... ,— i,l < i, j < N ,\ < m≤,M , 其中，所述 max.*表示最大化网络效用；所述 M表示用户数目，所述 N 表示所述中继小区的总的无线资源块数目，所述 _fc每个无线资源块的时长， b『表示用户 m在子载波配对（ , j )上的比特数， ")表示在子载波配对（ , j )上分配给用户 m的无线资源块数目。

6、一种基站，应用于中继小区，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取中继小区内各个接入点的统计平均用户满意度，所述接入点包括所述基站和所述中继小区内的中继节点，所述统计平均用户满意度为在统计周期内的所述接入点所获得的总用户速率与其所要求的总用户速率的比值的平均值；

确定单元，用于在所述基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，确定各个接入点的资源划分权重；

计算单元，用于根据所述各个接入点的资源划分权重计算各个接入点的无线资源；

分配单元，用于将所述各个接入点的无线资源分配给各个接入点。

7、根据权利要求 6所述的基站，其特征在于，所述确定单元包括：第一子单元，用于在所述基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值趋近预设值时，按照资源划分权重变化率计算公式，计算各个接入点的资源划分权重变化率；

\Z[t]

[i] 节点的统计平均用户满意度的差值向量；所述 Δ ^]表示所述基站的统计平均用户满意度与各个中继节点的统计平均用户满意度的差值的积分向量； w[ ] 表示各个接入点当前的资源划分权重向量；表示计算时刻；

第二子单元，用于对各个接入点的资源划分权重变化率进行积分，获得各个接入点的资源划分权重变化量；

第三子单元，用于计算每一个接入点的资源划分权重变化量与所述接入点当前的资源划分权重的和值，获得每一个接入点的资源划分权重。

8、根据权利要求 6所述的基站，其特征在于，所述计算单元包括：第一计算子单元，用于计算所述各个接入点的资源划分权重的和值中每一个接入点的资源划分权重所占的比例值；

第二计算子单元，用于计算每一个接入点的资源划分权重所占的比例值与所述中继小区的总的无线资源块数目的乘积，获得每一个接入点的无线资源。

9、根据权利要求 6所述的基站，其特征在于，所述预设值的取值范围是：预设值 > 0

10、根据权利要求 6~9任意一项所述的基站，其特征在于，还包括：调度单元，用于采用基于参数 γ的通用调度准则进行用户调度；

其中，所述参数 γ满足一下条件：

其中，所述 max.*表示最大化网络效用；所述 M表示用户数目，所述 N 表示所述中继小区的总的无线资源块数目，所述 _fc每个无线资源块的时长， b『表示用户 m在子载波配对（ , j )上的比特数， ")表示在子载波配对（ , j )上分配给用户 m的无线资源块数目。

11、一种中继小区系统，其特征在于，包括：

所述中继节点，用于上报其平均用户满意度至所述基站，以及接收所述基站分配的无线资源。

12、根据权利要求 11所述的系统，其特征在于，所述预设值的取值范围是：预设值 > 0。

13、根据权利要求 12所述的系统，其特征在于，

所述基站以及所述中继节点，分别还有用于采用基于参数 γ的通用调度准则进行用户调度；

其中，所述参数 γ满足一下条件：

其中，所述 max.*表示最大化网络效用；所述 M表示用户数目，所述 N 表示所述中继小区的总的无线资源块数目，所述 _fc每个无线资源块的时长， b 表示用户 m在子载波配对（ , j )上的比特数， ")表示在子载波配对（ , j )上分配给用户 m的无线资源块数目。