专利名称：带宽分配方法、基站和中继装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种带宽分配方法、基站和中继装置。
背景技术：
在新一代的无线通信系统中，除去传统网络中已有的BS(Base Mation，基站)、 UE(User Equipment，用户设备)节点外，RN(Relay Node，中继节点)作为一种新型节点被 配置到传统蜂窝网络中，形成了中继蜂窝网络。如图1所示，在两跳中继蜂窝网络中，允许 信息被RN转发一次，网络中除了 BS与UE之间的直连链路外，还有BS与RN之间的中继链 路以及RN与UE之间的接入链路。如图2所示，在两跳中继蜂窝网络中，一个子帧(时长为 T)分为两个等长的时隙1和时隙2，直连链路在两个时隙上都存在，而中继链路和接入链路 分别位于时隙1和时隙2。在两跳中继蜂窝网络中，RN的引入会导致接入链路与直连链路间、以及不同的接 入链路间存在同频干扰。通过为不同类型链路分配可用频率资源可以抑制系统中的同频干 扰，现有的频率资源分配方法有以下几种。方法一将整个系统可用频带B划分成基站可用频带Bl和中继可用频带 B2+B3+B4两部分。一个小区内每个扇区的直连链路，在两个时隙都使用基站可用频带Bi， 相邻扇区的BS复用基站可用频带；中继可用频带B2、B3、B4分别被一个小区的3个扇区里 的RN使用，相邻扇区的RN所用频率彼此正交；不论在扇区内还是扇区间，BS所用频率和RN 所用频率也都保持正交。方法二 对于一个小区的3个扇区，在时隙1内各自的接入链路只使用系统带宽的 一部分，并且所使用的频率资源彼此正交。对每个扇区来说，在时隙1上，除去本扇区接入 链路所使用的频率资源后，系统带宽所余下的资源都被此扇区时隙1内直连链路所使用； 而在时隙2上，中继链路和直连链路共享整个系统带宽并统一调度。方法三小区内不同的RN之间复用相同的频率资源，RN间可以有不同的 FRF(Frequency Reuse Factor，频率复用因子)，FRF= 1时，每个RN都可以使用整个系统 带宽；FRF = 2时，每个RN允许使用整个系统带宽的一半；FRF = 3时，每个RN只能使用整 个系统带宽的1/3。在上述三种频率资源分配方法中，当计算为不同链路所分配的带宽时，假设所有 用户业务速率需求相同，并且假设为各用户或各条链路等分带宽能满足各用户的最小业务 速率需求，可能造成带宽分配时的浪费或不足。
发明内容
本发明的实施例提供一种带宽分配方法、基站和中继装置。本发明实施例采用的技术方案为一种带宽分配方法，包括获取直连链路、接入链路和中继链路在一个带宽分配周期内的带宽需求；
根据各链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，在各链路的每个子帧中，为各链 路分配可用带宽，其中，每个子帧包括两个等长的时隙。一种基站，包括获取模块，用于分别获取直连链路、接入链路和中继链路在一个带宽分配周期内 的带宽需求；第一分配模块，用于根据各链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，在各链路的 每个子帧中，为各链路分配可用带宽，其中，每个子帧包括两个等长的时隙。一种中继装置，包括接收模块，用于接收基站发送的对各中继覆盖区域的频率资源分配结果；执行模块，用于根据所述频率资源分配结果，执行频率的使用。本发明实施例带宽分配方法、基站和中继装置，基站首先获取各链路在一个带宽 分配周期内的带宽需求，根据各链路的带宽需求为各链路分配可用带宽。与现有技术相比， 各链路的可用带宽根据带宽需求确定，从而可以使带宽的分配能够匹配链路质量和业务需 求以及分布的差异和变化，更加切合实际需求，有效地避免了带宽分配时的浪费或不足。
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它的附图。图1为两跳中继蜂窝网络的网络架构示意图2为两跳中继蜂窝网络的帧结构示意图3为本发明实施例提供的中继蜂窝网络的网络拓扑结构图4为本发明实施例提供的方法流程图5为本发明实施例提供的方法流程图6为本发明实施例提供的方法中时隙1上的频带离散分组式划分示意图7为本发明实施例提供的方法中RN频率分配以及频率借用或复用示意图
图8为本发明实施例提供的方法流程图9为本发明实施例提供的两跳中继蜂窝网络的帧结构示意图10为本发明实施例提供的方法流程图11为本发明实施例提供的两跳中继蜂窝网络的帧结构示意图12为本发明实施例提供的方法中时隙2上的频带离散分组式划分示意图
图13为本发明实施例提供的方法中RN频率分配以及频率借用或复用示意图
图14为本发明实施例提供的基站结构示意图15为本发明实施例提供的基站结构示意图16为本发明实施例提供的中继装置结构示意图。
具体实施例方式
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它 实施例，都属于本发明保护的范围。为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说 明。现有技术中，在计算各链路所需带宽时，假设条件都过于理想，无法满足用户实际 业务对数据速率的不同需求，不能自适应地匹配链路质量变化和业务分布不均对各链路所 需带宽的影响，造成带宽分配时的浪费或不足。为了解决该问题，本发明实施例提出了一种 带宽分配方法、基站和中继装置。在本发明的所有实施例中，BS与UE之间的链路为直连链路，BS与RN之间的链路 为中继链路，RN与UE之间的链路为接入链路。如图3所示，在两跳中继蜂窝网络的网络拓扑结构中，各块阴影区域表示中继用 户所在的中继覆盖区域，每个小区中，阴影类型相同的两块中继覆盖区域定义为“同组中 继覆盖区域”，允许彼此的接入链路相互借用或复用频率，每个中继覆盖区域内中继个数任 意；空白圆圈表示每个小区的直连用户，也即直连链路所在区域。中继覆盖区域内的字母用 于标识本中继覆盖区域，也表示本区域内接入链路所能使用的预配置的频带。每个小区分 为3个扇区，虚线表示每个小区内3个扇区的分界线。BS使用扇区天线分别为直连用户和 RN传输数据。RN使用全向天线，为其周围的中继用户服务。如图4所示，本发明实施例提供一种带宽分配方法，所述方法包括401、获取直连链路、接入链路和中继链路在一个带宽分配周期内的带宽需求；402、根据各链路在一个带宽分配周期内带宽需求，在各链路的每个子帧中，为各 链路分配可用带宽，其中，每个子帧包括两个等长的时隙。进一步的，BS可以将为各链路分配的可用带宽通知RN或UE，由RN或UE使用所述 BS分配的可用带宽。本发明实施例带宽分配方法，基站首先获取各链路在一个带宽分配周期内的带宽 需求，根据各链路的带宽需求为各链路分配可用带宽。与现有技术相比，各链路的可用带宽 根据带宽需求确定，从而可以使得带宽的分配能够匹配链路质量和业务需求以及分布的差 异和变化，更加切合实际需求，有效地避免了带宽分配时的浪费或不足。如图5所示，本发明实施例提供一种带宽分配方法，所述中继蜂窝网络的帧结构 如图2所示，一个子帧(时长为T)分为两个等长的时隙1和时隙2，直连链路在两个时隙上 都存在，而中继链路和接入链路分别位于时隙1和时隙2，所述方法包括501、BS分别获取直连链路、接入链路和中继链路的周期性总带宽需求。BS首先设计一个带宽需求函数Brai = f (N，Rre% Γ )，用以计算各链路的周期性带 宽需求Brai,并以此作为分配各链路带宽大小的依据。以用户的业务速率需求R^1、用户链路 的大尺度SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，信干噪比)Γ、节点在带宽分 配周期内服务的总用户数N，作为带宽需求函数的自变量。带宽分配的周期为ηΤ，可以从秒 级到分钟级。(1)获取直连链路的周期性总带宽需求 在每个带宽分配周期开始后，BS接收某小区内第k个扇区中BS所服务的第1个直连用户反馈的所述直连用户的平均业务速率需求Rbm^mi,以及所述直连用户的大尺度SINR r BMk, i，其中，k的取值可以为1、2或3，在一个带宽分配周期nT内，每个BS服务NBMk个直连 用户，根据公式(1)
权利要求
1.一种带宽分配方法，其特征在于，包括获取基站BS与用户设备UE之间的直连链路、中继节点RN与UE之间的接入链路以及 BS与RN之间的中继链路在一个带宽分配周期内的带宽需求；根据各链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，在各链路的每个子帧中，为各链路分 配可用带宽，其中，每个子帧包括两个等长的时隙。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据为各链路分配的可用带宽，在接入链路所占的时隙内，对各中继覆盖区域的可用 频率资源进行分组，以使不同组的中继覆盖区域占用不同的频率资源；根据接入链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，以及在接入链路所占的时隙内对各 中继覆盖区域的可用频率资源进行的分组，对各中继覆盖区域进行频率资源的分配； 将对各中继覆盖区域的频率资源分配结果向所述各中继覆盖区域内的RN发送。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取直连链路在一个带宽分配周期 内的带宽需求包括接收小区内第k个扇区中BS所服务的第1个直连用户反馈的所述直连用户的平均业 务速率需求Rfflk,以及所述直连用户的大尺度信干噪比I^fcl，其中，每个小区内包括3 个扇区，k的取值为1、2或3 ；根据所述第1个直连用户的平均业务速率需求RBMk, /6%以及所述第1个直连用户的大 尺度信干噪比I^fcl，获取所述第1个直连用户的平均带宽需求Β-,/” ；根据所述第1个直连用户的平均带宽需求BBMk,广\以及一个带宽分配周期内所述BS所 服务的直连用户数量NBMk，获取在一个带宽分配周期里，所述第k个扇区内直连链路的周期 性总带宽需求B-^1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取接入链路在一个带宽分配周期 内的带宽需求包括接收小区内第k个扇区中第i个中继覆盖区域内的RN转发的所述RN所服务的第j个 中继用户的平均业务速率需求RKi,/e<1，以及所述第j个中继用户的大尺度信干噪比rKi,」， 其中，每个小区内包括3个扇区，k的取值为1、2或3 ；根据所述第j个中继用户的平均业务速率需求I Ki,/、以及所述第j个中继用户的大 尺度信干噪比获取所述第j个中继用户的平均带宽需求Wurai ；根据所述第j个中继用户的平均带宽需求^ii,Γ1，以及一个带宽分配周期内所述RN所 服务的中继用户数量NKi，获取在一个带宽分配周期里，所述第i个中继覆盖区域内接入链 路的周期性总带宽需求 ,/:
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取接入链路在一个带宽分配周期 内的带宽需求包括接收小区内第k个扇区中第i个中继覆盖区域内的RN发送的在一个带宽分配周期里 所述第i个中继覆盖区域内接入链路的周期性总带宽需求Bk,K广％其中，所述周期性总带宽 需求广9为所述RN根据所服务的第j个中继用户的平均业务速率需求所述第j 个中继用户的大尺度信干噪比rKi,」，以及一个带宽分配周期内所述RN所服务的中继用户 数量^ii计算得出，其中，每个小区内包括3个扇区，k的取值为1、2或3。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取中继链路在一个带宽分配周期内的带宽需求包括接收小区内第k个扇区中第i个中继覆盖区域内的RN转发的所述RN所服务的第j个 中继用户的平均业务速率需求RKi, /eq,以及所述RN反馈的所述RN在中继链路上的大尺度 信干噪比Γ·，其中，每个小区内包括3个扇区，k的取值为1、2或3;根据所述第j个中继用户的平均业务速率需求R&/、以及一个带宽分配周期内RN所 服务的中继用户数量NKi，获取所述第i个中继覆盖区域内的RN所需转发的总比特数；根据所述第i个中继覆盖区域内的RN所需转发的总比特数，以及所述第i个中继覆盖 区域内的RN在中继链路上的大尺度信干噪比ΓBKi，获取在一个带宽分配周期里，所述第i 个中继覆盖区域内中继链路的周期性总带宽需求Bb/:
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取中继链路在一个带宽分配周期 内的带宽需求包括接收小区内第k个扇区中第i个中继覆盖区域内的RN发送的在一个带宽分配周期里 所述第i个中继覆盖区域内的RN所需转发的总比特数，其中，所述第i个中继覆盖区域内 的RN所需转发的总比特数为所述RN根据所服务的第j个中继用户的平均业务速率需求 I^/"1、一个带宽分配周期内所述RN所服务的中继用户数量^ii计算得出，其中，每个小区内 包括3个扇区，k的取值为1、2或3 ；根据所述第i个中继覆盖区域内的RN所需转发的总比特数，以及所述第i个中继覆盖 区域内的RN在中继链路上的大尺度信干噪比ΓBKi，获取在一个带宽分配周期里，所述第i 个中继覆盖区域内中继链路的周期性总带宽需求Bb/:
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述直连链路在两个时隙上都存在，接 入链路位于时隙1上，中继链路位于时隙2上时，所述根据各链路在一个带宽分配周期内的 带宽需求，在各链路的每个子帧中，为各链路分配可用带宽包括在时隙1上，根据扇区间直连链路的初始复用因子fBM、扇区间接入链路的初始复用因 子fKM、扇区k内直连链路的周期性总带宽需求BBMkre<1、位于同一扇区k内两个中继覆盖区域 中接入链路的周期性总带宽需求Bk, Eire<1和& E[(i+1)ffl0d6]re%以及系统总带宽B，获取在每个小 区内为直连链路分配的可用带宽Bbm，其中，为每个小区内各扇区的直连链路分配的可用带 宽均为Bbm，每个小区内包括3个扇区，k的取值为1、2或3 ；则每个小区中为接入链路分配的可用带宽 等于系统总带宽B减去所述为本小区直 连链路分配的可用带宽Bbm;在时隙2上，根据扇区k内直连链路的周期性总带宽需求Β-^1、位于同一扇区k中两 个中继覆盖区域内中继链路的周期性总带宽需求Bbk广和Bmu+D^J、以及系统总带宽B， 获取为扇区k内直连链路分配的可用带宽，以及为扇区k内两个中继覆盖区域的中继链路 分配的可用带宽。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述直连链路和接入链路位于时隙1 上，中继链路位于时隙2上时，所述根据各链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，在各链 路的每个子帧中，为各链路分配可用带宽包括在时隙1上，根据扇区间直连链路的初始复用因子fBM、扇区间接入链路的初始复用因 子fKM、扇区k内直连链路的周期性总带宽需求BBMkre<1、位于同一扇区k内两个中继覆盖区域 中接入链路的周期性总带宽需求Bk, Eire<1和& E[(i+1)ffl0d6]re%以及系统总带宽B，获取在每个小区内为直连链路分配的可用带宽Bbm，其中，为每个小区内各扇区的直连链路分配的可用带 宽均为Bbm，每个小区内包括3个扇区，k的取值为1、2或3 ；则每个小区中为接入链路分配的可用带宽 等于系统总带宽B减去所述为本小区直 连链路分配的可用带宽Bbm;在时隙2上，为每个扇区内中继链路分配的可用带宽为系统总带宽B。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述直连链路和中继链路位于时隙1 上，接入链路位于时隙2上时，所述根据各链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，在各链 路的每个子帧中，为各链路分配可用带宽包括在时隙1上，根据扇区k内直连链路的周期性总带宽需求Β-^1、位于同一扇区k中两 个中继覆盖区域内中继链路的周期性总带宽需求Bbk广和Bmu+D^J、以及系统总带宽B， 获取为扇区k内直连链路分配的可用带宽，以及为扇区k内两个中继覆盖区域的中继链路 分配的可用带宽，其中，每个小区内包括3个扇区，k的取值为1、2或3 ；在时隙2上，为每个扇区内接入链路分配的可用带宽为系统总带宽B。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述根据为各链路分配的可用带宽， 在接入链路所占的时隙内，对各中继覆盖区域的可用频率资源进行分组包括在时隙1上，将系统总带宽B分为六等份，在每个B/6频带内，为每个中继覆盖区域的 接入链路预配置Βκ/6的可用频带，为直连链路预配置Bbm/6的可用频带，其中，所述Bbm/6的 可用频带分为两等份，分别位于所述 /6的可用频带两端。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据为各链路分配的可用带宽，在 接入链路所占的时隙内，对各中继覆盖区域的可用频率资源进行分组包括在时隙2上，将系统总带宽B分为六等份，为每个中继覆盖区域的接入链路预配置B/6 的可用频带。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据接入链路在一个带宽分配周 期内的带宽需求，以及在接入链路所占的时隙内对各中继覆盖区域的可用频率资源进行的 分组，对各中继覆盖区域进行频率资源的分配包括根据第i个中继覆盖区域Ri内接入链路的周期性总带宽需求Bk,Ri的同组中继 覆盖区域内接入链路的周期性总带宽需求Bk, E[(i+3)ffl0d6]req,以及为每个中继覆盖区域的接入 链路预配置的可用频带BR/6，确定为第i个中继覆盖区域Ri所分配的频率，以及由所述第 i个中继覆盖区域Ri以外的其它中继覆盖区域借用或者复用的频率。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据接入链路在一个带宽分配周 期内的带宽需求，以及在接入链路所占的时隙内对各中继覆盖区域的可用频率资源进行的 分组，对各中继覆盖区域进行频率资源的分配包括根据第i个中继覆盖区域Ri内接入链路的周期性总带宽需求Bk,Ri的同组中继 覆盖区域内接入链路的周期性总带宽需求Bk, E[(i+3)ffl0d6]req,以及为每个中继覆盖区域的接入 链路预配置的可用频带B/6，确定为第i个中继覆盖区域Ri所分配的频率，以及由所述第i 个中继覆盖区域Ri以外的其它中继覆盖区域借用或者复用的频率。
15.一种基站，其特征在于，包括获取模块，用于分别获取直连链路、接入链路和中继链路在一个带宽分配周期内的带 宽需求；第一分配模块，用于根据各链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，在各链路的每个 子帧中，为各链路分配可用带宽，其中，每个子帧包括两个等长的时隙。
16.根据权利要求15所述的基站，其特征在于，还包括分组模块，用于根据为各链路分配的可用带宽，在接入链路所占的时隙内，对各中继 覆盖区域的可用频率资源进行分组式划分，以使不同组的中继覆盖区域占用不同的频率资 源；第二分配模块，用于根据接入链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，以及在接入链 路所占的时隙内对各中继覆盖区域的可用频率资源进行的分组，对各中继覆盖区域进行频 率资源的分配；发送模块，用于将对各中继覆盖区域的频率资源分配结果向所述各中继覆盖区域内的 RN发送。
17.根据权利要求15所述的基站，其特征在于，所述获取模块包括接收单元，用于接收小区内一个扇区中BS所服务的一个直连用户反馈的所述直连用 户的平均业务速率需求，以及所述直连用户在直连链路上的大尺度信干噪比；第一获取单元，用于根据所述直连用户的平均业务速率需求，以及所述直连用户在直 连链路上的大尺度信干噪比，获取所述直连用户的平均带宽需求；第二获取单元，用于根据所述直连用户的平均带宽需求，以及一个带宽分配周期内基 站所服务的直连用户数量，获取在一个带宽分配周期内，所述扇区内直连链路的周期性总 带宽需求。
18.根据权利要求17所述的基站，其特征在于所述接收单元，还用于接收小区内一个扇区中一个中继覆盖区域内的RN转发的所述 RN所服务的一个中继用户的平均业务速率需求，以及所述中继用户在接入链路上的大尺度 信干噪比；所述第一获取单元，还用于根据所述中继用户的平均业务速率需求，以及所述中继用 户在接入链路上的大尺度信干噪比，获取所述中继用户的平均带宽需求；所述第二获取单元，还用于根据所述中继用户的平均带宽需求，以及一个带宽分配周 期内所述RN所服务的中继用户数量，获取在一个带宽分配周期内，所述中继覆盖区域内接 入链路的周期性总带宽需求。
19.根据权利要求17所述的基站，其特征在于所述接收单元，还用于接收小区内一个扇区中一个中继覆盖区域内的RN发送的在一 个带宽分配周期内所述中继覆盖区域内接入链路的周期性总带宽需求，其中，所述中继覆 盖区域内接入链路的周期性总带宽需求为所述RN根据所服务的一个中继用户的平均业务 速率需求、所述中继用户在接入链路上的大尺度信干噪比、以及一个带宽分配周期内所述 RN所服务的中继用户数量计算得出。
20.根据权利要求17所述的基站，其特征在于所述接收单元，还用于接收小区内一个扇区中一个中继覆盖区域内的RN转发的所述 RN所服务的一个中继用户的平均业务速率需求，以及所述RN反馈的所述RN在中继链路上 的大尺度信干噪比；所述第一获取单元，还用于根据所述中继用户的平均业务速率需求，以及一个带宽分配周期内所述RN所服务的中继用户数量，获取所述RN所需转发的总比特数；所述第二获取单元，还用于根据所述RN所需转发的总比特数，以及所述RN在中继链路 上的大尺度信干噪比，获取在一个带宽分配周期内，所述中继覆盖区域内中继链路的周期 性总带宽需求。
21.根据权利要求20所述的基站，其特征在于所述接收单元，还用于接收小区内一个扇区中一个中继覆盖区域内的RN发送的在一 个带宽分配周期内所述中继覆盖区域内的RN所需转发的总比特数，其中，所述中继覆盖区 域内的RN所需转发的总比特数为所述RN根据所服务的一个中继用户的平均业务速率需 求、一个带宽分配周期内所述RN所服务的中继用户数量计算得出；所述第二获取单元，还用于根据所述接收单元接收到的所述中继覆盖区域内的RN所 需转发的总比特数，以及所述RN在中继链路上的大尺度信干噪比，获取在一个带宽分配周 期内，所述中继覆盖区域内中继链路的周期性总带宽需求。
22.—种中继装置，其特征在于，包括接收模块，用于接收基站发送的对各中继覆盖区域的频率资源分配结果；执行模块，用于根据所述频率资源分配结果，执行频率的使用。
23.根据权利要求22所述的中继装置，其特征在于所述中继装置还包括计算模块，用于计算一个带宽分配周期内，接入链路的周期性总带宽需求，和/或小区 内一个扇区中一个中继覆盖区域内的RN所需转发的总比特数；反馈模块，用于将所述计算模块计算出的接入链路的周期性总带宽需求，和/或小区 内一个扇区中一个中继覆盖区域内的RN所需转发的总比特数向基站反馈。
全文摘要
本发明实施例公开了一种带宽分配方法、基站和中继装置，所述方法包括获取直连链路、接入链路和中继链路在一个带宽分配周期内的带宽需求；根据各链路在一个带宽分配周期内的带宽需求，在各链路的每个子帧中，为各链路分配可用带宽，其中，每个子帧包括两个等长的时隙。本发明适用于对中继蜂窝网络的带宽进行分配。
文档编号H04W88/08GK102149196SQ20101010755
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者冯春燕, 张天魁, 曹禄, 栗忠峰 申请人:北京邮电大学, 华为技术有限公司