专利名称：LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路业务匹配系统及方法
技术领域：
本发明属于移动通信技术领域,特别是涉及一种LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配系统及方法。
背景技术：
LTE-Advanced是LTE的演进版本,要求在IOOMHz带宽下，下行的峰值速率达到IGbps,上行达到500Mbps。由于LTE-Advanced使用较高的频段资源，导致小区覆盖范围变小以及衰减损耗严重等问题。如果单纯采用增加基站密度的方法来解决上述问题，会对运营商带来增加成本和部署难度上升的问题。为此，3GPP在LTE-Advanced中引入了中继(relay)技术。引入中继节点(RN, relay node)后,用户设备(UE)和基站(eNode B)之间用回程链路(Backhaul Link)和接入链路(Access Link)来代替直传链路(Direct Link),如图1所示。其中，每个UE与中继之间存着各自相对独立的接入链路，中继与eNode B存在着一条共享的回程链路。目前的中继技术研究中，大多数还停留在固定或静止中继的场景。随着公共交通工具的发展普及，人们希望能在高速运动的交通工具中获得高速率的通信业务，这便促进了移动中继的发展。在移动中继系统中，中继和eNode B之间存在着强移动性，中继和eNodeB之间切换频繁；而UE和中继之间是相对静止或弱移动性，UE与中继之间的切换较少，如图
2所示。当一个UE通过移动中继接入eNode B，其接入链路相对稳定；而回程链路则由于频繁更换而变得不稳定。移动中继通过相对稳定的接入链路汇聚其接入UE的所有业务，而回程链路的频繁更换是影响UE与eNode B之间的数据传输性能的主要因素。为了适应回程链路频繁更换的特点，本发明提出一种LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配系统及方法。
发明内容
本发明提供了一种LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配系统及方法，其确保了在更换回程链路后，UE与eNode B之间数据传输的QoS服务质量。根据中继的功能，可以把中继设备逻辑上分解成两个单元:一个是相对于eNode B而言的UE单元(记为MR_UE)，另一个是相对于UE而言的eNode B单元(记为MR_eNode B)。本发明是在采用现有切换技术完成回程链路更换的基础上研究LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配。一个完整的业务匹配周期为一次回程链路切换后至下一次回程链路切换前。LTE-Advanced网络能够提供多种业务，每一种业务都有各自的QoS需求。因此，需要将UE使用的业务分类为语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务通常设置一个队列，并设置相应的优先级。LTE-Advance移动中继顺利实现接入链路与回程链路的业务匹配的前提条件有两个，一个是需要事先统计接入链路所有UE的业务需求，另一个是需要事先统计回程链路所能提供的信道资源。为便于表示和比较，业务需求和信道资源均以数据传输速率为单位(例如比特/秒)。本发明采用以下技术方案=LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配系统，包括定时启动模块、业务分类统计模块、资源统计模块、业务分流模块、业务与资源匹配模块、匹配结果反馈模块。定时启动模块:用于移动中继MR_UE定时启动接入链路与回程链路的业务匹配。移动中继的MR_UE单元定时检测当前eNode B编号，并与上一次检测到的eNode B编号比较是否一致。如不一致，则认定发生切换，此时将已分配回程链路资源的业务队列清空(队列长度T1=O)和已分配资源队列清空(S1=O);否则，不清空。业务分类统计模块:用于移动中继的MR_eN0de B分类统计其所接入的UE数量、业务队列和总业务量(队列长度T)，同时确认已分配回程链路资源的业务量(队列长度T1XUE使用的业务可以分类为语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务设置一个队列，并设置相应的优先级。每种业务队列按照“先进先出”的原则，可以采用指针标识总的业务量和已分配回程链路资源的业务量。总的业务量(队列长度T)减去已分配回程链路资源的业务量(队列长度T1)就是未分配回程链路资源的业务量(队列长度T-T1X资源统计模块:用于移动中继的MR_UE统计回程链路的资源。中继和eNode B之间发生切换(更换回程链路)时，计算出回程链路能为UE业务提供的总的数据传输速率(S)。回程链路能为UE业务提供的总的数据传输速率(S)减去已分配资源(S1)就是未分配资源回程链路的数据传输速率(S-S1)。业务分流模块:用于确定允许进行接入链路与回程链路匹配的业务。首先判断未分配回程链路资源的业务量(队列长度T-T1)是否小于未分配资源回程链路的数据传输速率(S-S1)tj如果成立，则所有业务进入业务与资源匹配模块。否则，根据未分配资源总量，按优先级及顺序确定允许匹配UE业务，然后被允许的UE业务进入业务与资源匹配模块。当然，未被允许的UE业务(队列长度(T-T1)-(S-S1))返回业务分类统计队列。业务与资源匹配模块:用于将允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务映射到传输资源。按照LTE-Advanced时分的方法，允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务匹配到传输时隙。匹配结果反馈模块:用于将匹配结果返回业务分类统计模块和资源统计模块。本次匹配的UE业务(队列长度T2)返回业务分类统计模块，计入已分配回程链路资源的业务队列(队列长度T1=TfT2);已匹配UE业务的信道资源返回资源统计模块，计入已分配资源(S1=S^S2)0本发明LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配方法，其按如下步骤:①移动中继的MR_UE单元定时检测当前eNode B编号，并与上一次检测到的eNodeB编号比较是否一致。如不一致，则认定发生切换，此时将已分配回程链路资源的业务队列清空(队列长度T1=O)和已分配资源队列清空(S1=O);否则，不清空。②移动中继的MR_eNode B单 元统计其所接入的UE数量、各种业务(语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等)的队列、总的业务队列(队列长度O。
③根据反馈收到的未允许匹配的UE业务、已经匹配的UE业务等信息，核对清除已经传输完毕的已经匹配的UE业务，确认各种业务的已分配回程链路资源的业务并计算已分配回程链路资源的业务总量(队列长度1\)。总的业务量(队列长度T)减去已分配回程链路资源的业务量(队列长度T1)就是未分配回程链路资源的业务量(队列长度T-T1X④根据反馈收到的UE业务与信道资源匹配信息、已确认匹配的UE业务信息，核对并确认已分配资源队列(S1X回程链路能为UE业务提供的总的数据传输速率(S)减去已分配资源队列(S1)就是未分配资源回程链路的数据传输速率(S-S1X其中，长度S由中继和eNode B之间发生切换(更换回程链路)时确定，也可以在切换之后重新测量并确定。⑤判断未分配回程链路资源的业务量(队列长度T-T1)是否大于未分配资源回程链路的数据传输速率(S-S1X如果成立，根据未分配资源总量，按优先级及顺序确定允许匹配UE业务。即分流出允许匹配的UE业务和未被允许匹配的UE业务。⑥未被允许的UE业务信息反馈输入业务分类统计队列。⑦允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务映射到传输资源。采用按照LTE-Advanced时分复用的方法，允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务匹配到传输时隙。完成匹配的业务，可以进行数据传输。⑧本次匹配的UE业务(队列长度T2)信息反馈输入业务分类统计模块，计入已分配回程链路资源的业务队列(队列长度T1=TJT2);已匹配UE业务的信道资源信息反馈输入资源统计模块，计入已分配资源队列(S1=SfS2)。本发明LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配的系统和方法的优点在于:提出完整的接入链路与回程链路的业务匹配方案，业务匹配周期为一次回程链路切换后至下一次回程链路切换前；接入链路与回程链路的业务匹配紧接着回程链路切换进行，充分利用回程链路切换时对信道的测量结果；按照业务的优先级别，可以优先保证对时延和时延抖动有严格要求的业务先进行处理，保证了业务的QoS服务质量。
图1是增加中继节点后的LTE-Advanced系统结构图。图2是移动中继需要解决的回程链路切换示意图。图3为移动中继的一个应用场景示意图。图4是具体实施案例中的业务队列示意图。图5是LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路业务匹配的流程图。图6是LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路业务匹配的系统框图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合附图对本发明的实施例作详细的说明。如图3所示的移动中继应用场景中，分别用标识符I 7标识7个小区，每个小区都有各自的eNode B。装有移动中继的公共汽车当前在小区I的服务下，运动方向可以向任意小区，这里假设向小区4运动。相对于移动中继,此时小区I的eNode B是源eNode B,小区4的eNode B是目标eNode B。中继从源eNodeB切换到目标eNode B，首先更换回程链路，然后将中继接入的UE业务从接入链路匹配到回程链路。假设该移动中继已接入多个UE。每个UE可能只使用一个业务，可能同时使用多个业务，也可能UE处于空闲状态。将业务按照类别的不同分为i个队列并根据不同时延和时延抖动要求标注相应的优先级，比如语音类业务队列SI优先级为I (最高优先级)，手机视频业务S2优先级为2，手机游戏类业务S3优先级为3，下载类业务S4优先级为4，等等。如图4示意。每个队列采用三个指针Li_0、Li_l和Li_2。Li_2与Li_0之间为该类业务的队列长度，记为Li_2-Li_0;Li_l与Li_0之间为该类业务已分配回程链路资源的队列长度，记为Li_l-Li_0。于是，所有业务的队列长度相加可得总的业务队列长度(T)，所有业务的已分配回程链路资源的队列长度相加可得总的已分配回程链路资源的业务量(!\)。参见图5，LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配方法，具体执行步骤如下:①移动中继的MR_UE单元定时检测当前eNode B编号，并与上一次检测到的eNodeB编号比较是否一致。如不一致，则认定发生切换，此时将已分配回程链路资源的业务队列清空(队列长度T1=O)和已分配资源队列清空(S1=O);否则，不清空。②移动中继的MR_eNode B单元统计其所接入的UE数量、各种业务(语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等)的队列、总的业务队列(队列长度O。③根据反馈收到的未允许匹配的UE业务、已经匹配的UE业务等信息，核对清除已经传输完毕的已经匹配的UE业务，确认各种业务的已分配回程链路资源的业务并计算已分配回程链路资源的业务总量(队列长度1\)。总的业务量(队列长度T)减去已分配回程链路资源的业务量(队列长度T1)就是未分配回程链路资源的业务量(队列长度T-T1X④根据反馈收到的UE业务与信道资源匹配信息、已确认匹配的UE业务信息，核对并确认已分配资源队列(S1X回程链路能为UE业务提供的总的数据传输速率(S)减去已分配资源队列(S1)就是未分配资源回程链路的数据传输速率(S-S1X其中，长度S由中继和eNode B之间发生切换(更换回程链路)时确定，也可以在切换之后重新测量并确定。⑤判断未分配回程链路资源的业务量(队列长度T-T1)是否大于未分配资源回程链路的数据传输速率(S-S1X如果成立，根据未分配资源总量，按优先级及顺序确定允许匹配UE业务。即分流出允许匹配的UE业务和未被允许匹配的UE业务。⑥未被允许的UE业务信息反馈输入业务分类统计队列。⑦允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务映射到传输资源。采用按照LTE-Advanced时分复用的方法，允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务匹配到传输时隙。完成匹配的业务，可以进行数据传输。⑧本次匹配的UE业务(队列长度T2)信息反馈输入业务分类统计模块，计入已分配回程链路资源的业务队列(队列长度T1=TJT2);已匹配UE业务的信道资源信息反馈输入资源统计模块，计入已分配资源队列(S1=SfS2)。参见图6，本发明LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配系统，包括定时启动模块、业务分类统计模块、资源统计模块、业务分流模块、业务与资源匹配模块、实时反馈模块。定时启动模块:用于 移动中继MR_UE定时启动接入链路与回程链路的业务匹配。移动中继的MR_UE单元定时检测当前eNode B编号，并与上一次检测到的eNode B编号比较是否一致。如不一致，则认定发生切换，此时将已分配回程链路资源的业务队列清空(队列长度T1=O)和已分配资源队列清空(S1=O);否则，不清空。业务分类统计模块:用于移动中继的MR_eN0de B分类统计其所接入的UE数量、业务队列和总业务量(队列长度T)，同时确认已分配回程链路资源的业务量(队列长度T1XUE使用的业务可以分类为语音业务、手机视频业务、网络游戏类业务、下载类业务等。每类业务设置一个队列，并设置相应的优先级。每种业务队列按照“先进先出”的原则，可以采用指针标识总的业务量和已分配回程链路资源的业务量。总的业务量(队列长度T)减去已分配回程链路资源的业务量(队列长度T1)就是未分配回程链路资源的业务量(队列长度T-T1X资源统计模块:用于移动中继的MR_UE统计回程链路的资源。中继和eNode B之间发生切换(更换回程链路)时，计算出回程链路能为UE业务提供的总的数据传输速率(S)。回程链路能为UE业务提供的总的数据传输速率(S)减去已分配资源(S1)就是未分配资源回程链路的数据传输速率(S-S1)。
业务分流模块:用于确定允许进行接入链路与回程链路匹配的业务。首先判断未分配回程链路资源的业务量(队列长度T-T1)是否小于未分配资源回程链路的数据传输速率(S-S1)tj如果成立，则所有业务进入业务与资源匹配模块。否则，根据未分配资源总量，按优先级及顺序确定允许匹配UE业务，然后被允许的UE业务进入业务与资源匹配模块。当然，未被允许的UE业务(队列长度(T-T1)-(S-S1))返回业务分类统计队列。业务与资源匹配模块:用于将允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务映射到传输资源。按照LTE-Advanced时分的方法，允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务匹配到传输时隙。匹配结果反馈模块:用于将匹配结果返回业务分类统计模块和资源统计模块。本次匹配的UE业务(队列长度T2)返回业务分类统计模块，计入已分配回程链路资源的业务队列(队列长度T1=TfT2);已匹配UE业务的信道资源返回资源统计模块，计入已分配资源(S1=S^S2)0以上对本发明专利的优选实施例及原理进行了详细说明。对本领域的普通技术人员而言，依据本发明专利提供的思想，在具体实施方式
上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明专利的保护范围。
权利要求
1.LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配系统，其特征是包括: 定时触发模块:用于移动中继MR_UE定时启动接入链路与回程链路的业务匹配； 业务分类统计模块:用于移动中继的MR_eN0de B分类统计其所接入的UE数量、业务队列和总业务量，同时确认已分配回程链路资源的业务量； 资源统计模块:用于移动中继的MR_UE统计回程链路的资源； 业务分流模块:用于确定允许进行接入链路与回程链路匹配的业务； 业务与资源匹配模块:用于将允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务映射到传输资源； 匹配结果反馈模块:用于将匹配结果返回业务分类统计模块和资源统计模块。
2.LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配方法，其特征是按如下步骤: ①移动中继的MR_UE单元定时检测当前eNodeB编号，并与上一次检测到的eNode B编号比较是否一致；如果不一致，则认定已经更换回程链路，此时将已分配回程链路资源的业务队列清空和已分配资源队列清空；否则，不清空； ②移动中继的MR_eNodeB单元统计其所接入的UE数量、各种业务的队列、总的业务队列； ③根据反馈收到的未允许匹配的UE业务、已经匹配的UE业务等信息，核对清除已经传输完毕的已经匹配的UE业务，确认各种业务的已分配回程链路资源的业务并计算已分配回程链路资源的业务总量；总的业务量减去已分配回程链路资源的业务量就是未分配回程链路资源的业务量； ④根据反馈收到的UE业务与信道资源匹配信息、已确认匹配的UE业务信息，核对并确认已分配资源队列；回程链路能为UE业务提供的总的数据传输速率减去已分配资源队列就是未分配资源回程链路的数据传输速率； ⑤判断未分配回程链路资源的业务量是否大于未分配资源回程链路的数据传输速率；如果成立，根据未分配资源总量，按优先级及顺序确定允许匹配UE业务；即分流出允许匹配的UE业务和未被允许匹配的UE业务； ⑥未被允许的UE业务信息反馈输入业务分类统计队列； ⑦允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务映射到传输资源；采用按照LTE-Advanced时分的方法，允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务匹配到传输时隙；完成匹配的业务，可以进行数据传输； ⑧本次匹配的UE业务信息反馈输入业务分类统计模块，计入已分配回程链路资源的业务队列；已匹配UE业务的信道资源信息反馈输入资源统计模块，计入已分配资源队列。
全文摘要
本发明公开了LTE-Advanced移动中继接入链路与回程链路的业务匹配系统及方法。本发明系统包括定时启动模块用于移动中继MR_UE定时启动接入链路与回程链路的业务匹配；业务分类统计模块用于移动中继的MR_eNode B分类统计其所接入的UE数量、业务队列和总业务量，同时确认已分配回程链路资源的业务量；资源统计模块用于移动中继的MR_UE统计回程链路的资源；业务分流模块用于确定能够进行接入链路与回程链路匹配的业务；业务与资源匹配模块用于将允许进行接入链路与回程链路匹配的UE业务映射到传输资源；匹配结果反馈模块用于将匹配结果返回业务分类统计模块和资源统计模块。本发明确保了在更换回程链路后，UE与eNode B之间数据传输的QoS服务质量。
文档编号H04W24/04GK103118390SQ20131005417
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者严军荣 申请人:杭州电子科技大学