專利名稱：一種用于無線中繼網(wǎng)絡(luò)的用戶分組和資源分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于無線中繼網(wǎng)絡(luò)的用戶分組和資源分 配方法。
背景技術(shù)：
LTECLong Term Evolution，長期演進(jìn))系統(tǒng)是 3G(3rd Generation，第三代移動(dòng)通 信系統(tǒng))的演進(jìn)，LTE改進(jìn)并增強(qiáng)了 3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)和 ΜΙΜΟ (Multiple Input Multiple Output, 多輸入多輸出)作為無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。LTE能夠在20MHz頻譜帶寬下，提供下行 100Mbit/S與上行50Mbit/s的峰值速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高了小區(qū)容量，并 降低了系統(tǒng)延遲。其中，LTE的技術(shù)特征包括高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、低延遲、廣域覆蓋和向 下兼容。隨著移動(dòng)終端用戶數(shù)量的迅速增長，終端用戶的業(yè)務(wù)容量呈指數(shù)增長，為了滿足持 續(xù)增加的終端用戶的業(yè)務(wù)需求，需要提供更大的帶寬來滿足終端用戶的業(yè)務(wù)和應(yīng)用所需要 的更高峰值速率。即在未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，例如在B3G(Beyond three Generation，后 三代)中或LTE-A (LTE-Advanced,高級(jí)LTE)中，系統(tǒng)將提供更高的峰值數(shù)據(jù)速率和小區(qū)吞 吐量，同時(shí)也需要更大的帶寬。目前2GHz以下的未分配帶寬已經(jīng)很少，B3G系統(tǒng)(以B3G系 統(tǒng)為例進(jìn)行說明)需要的部分或全部帶寬只能在更高的頻段上，例如在3GHz以上的頻段上 進(jìn)行尋找，而在實(shí)際的應(yīng)用中，頻段越高，電波傳播衰減的越快，傳輸距離越短；即在同樣的 覆蓋區(qū)域下，要保證連續(xù)覆蓋，則需要更多的基站。由于基站具有較高的造價(jià)，當(dāng)需要很多 的基站時(shí)，將會(huì)增加創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的成本。為了解決上述問題，各個(gè)廠商以及標(biāo)準(zhǔn)化組織將中繼 (relay)引入到蜂窩系統(tǒng)中，從而增加覆蓋的區(qū)域。因此，下一代寬帶蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，可采用無線中繼技術(shù)擴(kuò)展系統(tǒng)的覆蓋范 圍，并提供額外的空間分集增益，以提高信息傳輸速率和系統(tǒng)頻譜效率。其中，協(xié)同中繼技 術(shù)作為一種先進(jìn)的無線傳輸模式，通過將接收到的多路信息進(jìn)行聯(lián)合處理，擴(kuò)展了中繼的 覆蓋范圍，增強(qiáng)無線傳輸性能，同時(shí)提高無線傳輸?shù)念l譜效率，因此采用協(xié)同中繼傳輸模式 可有效地改善系統(tǒng)的性能。具體的，對(duì)于處在小區(qū)邊緣的用戶，其與基站的直射鏈路信道狀況差，中繼設(shè)備可 為其提供一條信息傳輸通路，以提高邊緣用戶的吞吐量。另外，在多用戶場(chǎng)景中，可根據(jù)用 戶節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)信道狀況，綜合考慮系統(tǒng)的吞吐量和公平性，以采用相應(yīng)的調(diào)度算法選擇合 適的用戶進(jìn)行調(diào)度，從而可得到多用戶分集增益，并提高系統(tǒng)的吞吐量。在傳統(tǒng)的中繼模式中，中繼設(shè)備只對(duì)接收到的信息進(jìn)行簡單的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。在協(xié) 同中繼模式中，為了避免直傳鏈路和中繼鏈路信息間的干擾，需要消耗額外的時(shí)頻資源，相 應(yīng)的時(shí)分接入傳輸方案的幀結(jié)構(gòu)示意圖如

圖1所示。以單對(duì)用戶為例，該時(shí)分接入傳輸方案可在4個(gè)時(shí)隙完成單對(duì)用戶節(jié)點(diǎn)到基站的 上行數(shù)據(jù)通信，其中，每個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)需要2個(gè)時(shí)隙完成信息的傳輸。以用戶節(jié)點(diǎn)U1為例，在 第1時(shí)隙中，用戶節(jié)點(diǎn)U1同時(shí)向基站和中繼設(shè)備發(fā)送信息；在第2時(shí)隙中，中繼設(shè)備將來自用戶節(jié)點(diǎn)U1的信息轉(zhuǎn)發(fā)給基站；同樣的，用戶節(jié)點(diǎn)U2也需要2個(gè)時(shí)隙完成信息的傳輸。進(jìn)一步的，在協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)編碼模式中，中繼設(shè)備可同時(shí)接收多個(gè)用戶發(fā)送的信 息，并將接收到的混合信息轉(zhuǎn)發(fā)給基站，從而在維持中繼設(shè)備所帶來的系統(tǒng)分集增益的情 況下，可在一定程度上解決由于傳統(tǒng)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)致的資源利用率降低的問題。如圖2所示，為協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方案的幀結(jié)構(gòu)示意圖，該方案可在2個(gè)時(shí)隙 完成單對(duì)用戶節(jié)點(diǎn)與基站的上行通信。在第1時(shí)隙中，用戶節(jié)點(diǎn)U1和用戶節(jié)點(diǎn)U2同時(shí)向基 站與中繼設(shè)備發(fā)送信息，中繼設(shè)備接收到的兩個(gè)用戶發(fā)送信息的混合；在第2時(shí)隙中，中繼 設(shè)備將上一時(shí)隙接收到的混合信息轉(zhuǎn)發(fā)給基站。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，在具體的蜂窩小區(qū)內(nèi)部，根據(jù)基站和中繼設(shè)備設(shè)置的具體 位置不同，小區(qū)內(nèi)處于不同位置的用戶將采用不同的接入方式，例如，與基站距離較近的用 戶可直接接入基站，而處于小區(qū)邊緣的用戶則接入中繼設(shè)備，之后通過中繼設(shè)備的協(xié)助將信息轉(zhuǎn)發(fā)給基站。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問題中繼設(shè)備只協(xié)助直射鏈路信道狀況差的用戶轉(zhuǎn)發(fā)信息，資源利用率和遍歷容量較低， 不能實(shí)現(xiàn)用戶信息的最大速率傳輸；而在調(diào)度時(shí)，基站調(diào)度器只根據(jù)用戶到基站直射鏈路 的信道狀態(tài)信息進(jìn)行用戶選擇，并未考慮中繼設(shè)備鏈路的狀況對(duì)用戶傳輸性能的影響，處 于小區(qū)邊緣的用戶依然難以被服務(wù)，導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于無線中繼網(wǎng)絡(luò)的用戶分組和資源分配方法，以提高網(wǎng) 絡(luò)的傳輸效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于無線中繼網(wǎng)絡(luò)的用戶分組和資源 分配方法，該方法包括步驟a、在每個(gè)調(diào)度周期，根據(jù)激活用戶的下行導(dǎo)頻信號(hào)的平均接收功率信息將用戶劃 分為對(duì)應(yīng)的用戶分組；所述用戶分組包括基站服務(wù)區(qū)組，中繼服務(wù)區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組； 當(dāng)用戶分配了資源時(shí)，將該用戶從所在的用戶分組中刪除；步驟b、將系統(tǒng)可用資源分配給各用戶分組，每組獲得的資源構(gòu)成與該用戶分組對(duì)應(yīng)的 資源集合；并對(duì)不同用戶分組采用不同的資源分配方式；其中根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比和瞬時(shí)信噪比的信息將基站服務(wù)區(qū)組的資源集 合中的資源塊分配給基站服務(wù)區(qū)組中用戶；根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比和瞬時(shí)信噪比的信息將混合服務(wù)區(qū)組的資源集 合中的資源塊分配給混合服務(wù)區(qū)組中用戶，并根據(jù)瞬時(shí)信道衰落為當(dāng)前調(diào)度用戶選擇隔離 度最大用戶配對(duì)傳輸；根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比和瞬時(shí)信噪比的信息將中繼服務(wù)區(qū)組的資源集 合中的資源塊分配給中繼服務(wù)區(qū)組中用戶。根據(jù)激活用戶的下行導(dǎo)頻信號(hào)的平均接收功率信息將用戶劃分為對(duì)應(yīng)的用戶分 組，包括當(dāng)用戶U1的平均功率值&和&滿足 P^ — pa時(shí)，將該用戶劃分為基站服務(wù)區(qū)組；當(dāng)用戶Ui的平均功率值pBi和pKi滿足
權(quán)利要求
1.一種用于無線中繼網(wǎng)絡(luò)的用戶分組和資源分配方法，其特征在于，該方法包括 步驟a、在每個(gè)調(diào)度周期，根據(jù)激活用戶的下行導(dǎo)頻信號(hào)的平均接收功率信息將用戶劃分為對(duì)應(yīng)的用戶分組；所述用戶分組包括基站服務(wù)區(qū)組，中繼服務(wù)區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組； 當(dāng)用戶分配了資源時(shí)，將該用戶從所在的用戶分組中刪除；步驟b、將系統(tǒng)可用資源分配給各用戶分組，每組獲得的資源構(gòu)成與該用戶分組對(duì)應(yīng)的 資源集合；并對(duì)不同用戶分組采用不同的資源分配方式；其中根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比和瞬時(shí)信噪比的信息將基站服務(wù)區(qū)組的資源集 合中的資源塊分配給基站服務(wù)區(qū)組中用戶；根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比和瞬時(shí)信噪比的信息將混合服務(wù)區(qū)組的資源集 合中的資源塊分配給混合服務(wù)區(qū)組中用戶，并根據(jù)瞬時(shí)信道衰落為當(dāng)前調(diào)度用戶選擇隔離 度最大用戶配對(duì)傳輸；根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比和瞬時(shí)信噪比的信息將中繼服務(wù)區(qū)組的資源集 合中的資源塊分配給中繼服務(wù)區(qū)組中用戶。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)激活用戶的下行導(dǎo)頻信號(hào)的平均接收 功率信息將用戶劃分為對(duì)應(yīng)的用戶分組，包括當(dāng) 用 戶 u i的 平 均 功 率 值P B i和 P K i滿 足Ρψ — P7i > R 時(shí)，將該用戶劃分為基站服務(wù)區(qū)組； ■P tr-Ji -S^SrX當(dāng)用戶Ui的平均功率值pBi和pKi滿足PRl - P31 > P2 時(shí)，將該用戶劃分為中 繼服務(wù)區(qū)組；當(dāng)用戶Ui的平均功率值pBi和pKi滿足—Λ < Ρψ -<R 時(shí)，將該用戶λ-UΛ w >·X劃分為混合服務(wù)區(qū)組；其中，用戶Ui為小區(qū)內(nèi)需要調(diào)度的用戶、I3m為用戶Ui接收到來自基站的下行導(dǎo)頻信號(hào) 的平均功率、PKi為用戶Ui接收到來自中繼設(shè)備的下行導(dǎo)頻信號(hào)的平均功率、Pi為預(yù)設(shè)第一 功率閾值、P2為預(yù)設(shè)第二功率閾值，所述第一功率閾值和所述第二功率閾值可根據(jù)系統(tǒng)的 靜態(tài)配置設(shè)置為不同數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將系統(tǒng)可用資源分配給各用戶分組，每組獲 得的資源構(gòu)成與該用戶分組對(duì)應(yīng)的資源集合，之后還包括為各用戶分組設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)，并優(yōu)先對(duì)具有高優(yōu)先級(jí)的用戶分組中的用戶分配資源；當(dāng)具有高優(yōu)先級(jí)的用戶分組的資源集合中資源不足時(shí)，將該高優(yōu)先級(jí)用戶分組和相鄰 低優(yōu)先級(jí)用戶分組共享的資源分配給具有高優(yōu)先級(jí)的用戶分組中的用戶。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括將系統(tǒng)可用資源分配給基站服務(wù)區(qū)組，中繼服務(wù)區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組，并為基站服務(wù) 區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組，以及混合服務(wù)區(qū)組和中繼服務(wù)區(qū)組設(shè)置共享的可用資源；設(shè)置基站 服務(wù)區(qū)組具有最高優(yōu)先級(jí)，混合服務(wù)區(qū)組具有次優(yōu)先級(jí)，中繼服務(wù)區(qū)組具有最低優(yōu)先級(jí)； 首先對(duì)基站服務(wù)區(qū)組中的用戶分配資源，當(dāng)基站服務(wù)區(qū)組的資源集合中資源不足時(shí)，將基站服務(wù)區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組的共享的可用資源分配給基站服務(wù)區(qū)組中的用戶，一直到 基站服務(wù)區(qū)組中所有激活用戶資源分配完畢或基站服務(wù)區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組的共享的可 用資源用完為止；然后對(duì)混合服務(wù)區(qū)組中的用戶分配資源，當(dāng)混合服務(wù)區(qū)組的資源集合中資源不足時(shí)， 優(yōu)先將混合服務(wù)區(qū)組和中繼服務(wù)區(qū)組的共享的可用資源分配給混合服務(wù)區(qū)組中的用戶，一 直到混合服務(wù)區(qū)組中所有激活用戶資源分配完畢或中繼服務(wù)區(qū)組、混合服務(wù)區(qū)組和中繼服 務(wù)區(qū)組的共享的可用資源用完為止；如果此時(shí)還有混合服務(wù)區(qū)組激活用戶沒有分配資源， 則檢查是否還有基站服務(wù)區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組的共享的可用資源，如果有，優(yōu)先讓基站服 務(wù)區(qū)組中的用戶使用，當(dāng)基站服務(wù)區(qū)組中的用戶不再需要使用時(shí)，分配剩下的共享的可用 資源給混合服務(wù)區(qū)組的用戶，一直到混合服務(wù)區(qū)組中所有激活用戶資源分配完畢或基站服 務(wù)區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組的共享的可用資源用完為止；最后對(duì)中繼服務(wù)區(qū)組中的用戶分配資源，一直到中繼服務(wù)區(qū)組中所有激活用戶資源分 配完畢或中繼服務(wù)區(qū)組的資源集合為空；如果此時(shí)還有中繼服務(wù)區(qū)組中的激活用戶沒有分 配資源，則檢查是否還有混合服務(wù)區(qū)組和中繼服務(wù)區(qū)組的共享的可用資源，如果有，優(yōu)先讓 混合服務(wù)區(qū)組中的用戶使用，當(dāng)混合服務(wù)區(qū)組中的用戶不再需要使用時(shí)，分配剩下的共享 的可用資源給中繼服務(wù)區(qū)組的用戶，一直到中繼服務(wù)區(qū)組中所有激活用戶資源分配完畢或 混合服務(wù)區(qū)組和中繼服務(wù)區(qū)組的共享的可用資源用完為止。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比 和瞬時(shí)信噪比的信息將基站服務(wù)區(qū)組的資源集合中的資源塊分配給基站服務(wù)區(qū)組中用戶， 包括將基站服務(wù)區(qū)組的資源分配給使用上行發(fā)射信噪比值最大的用戶Ud ；Hjl1, Pj為基站服務(wù)區(qū)組內(nèi)用戶Ud上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比，Pd為基站服務(wù)區(qū)組內(nèi)用戶Ud上行發(fā)射信號(hào)的瞬時(shí)信噪比，ff為預(yù)設(shè)加權(quán)因子。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比 和瞬時(shí)信噪比的信息將混合服務(wù)區(qū)組的資源集合中的資源塊分配給混合服務(wù)區(qū)組中用戶， 包括將基站服務(wù)區(qū)組的資源分配給使用上行發(fā)射信噪比值最大的用戶Us ；
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)瞬時(shí)信道衰落為當(dāng)前調(diào)度用戶選擇隔離度最大用戶配對(duì)傳輸，包括選擇與用戶Us信道隔離度最高的用戶Up進(jìn)行配對(duì)；
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)用戶上行發(fā)射信號(hào)的平均信噪比 和瞬時(shí)信噪比的信息將中繼服務(wù)區(qū)組的資源集合中的資源塊分配給中繼服務(wù)區(qū)組中用戶， 包括將基站服務(wù)區(qū)組的資源分配給使用上行發(fā)射信噪比值最大的用戶uK ；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于無線中繼網(wǎng)絡(luò)的用戶分組和資源分配方法，應(yīng)用于多用戶上行多址接入中繼通信系統(tǒng)；每個(gè)TTI(TransmissionTimeInterval，傳輸時(shí)間間隔)內(nèi)，對(duì)小區(qū)內(nèi)激活的用戶進(jìn)行調(diào)度，根據(jù)激活用戶接收到的下行導(dǎo)頻信號(hào)的平均接收功率信息將用戶劃分為基站服務(wù)區(qū)組、中繼服務(wù)區(qū)組和混合服務(wù)區(qū)組。將系統(tǒng)可用資源分配給各用戶分組，每組獲得的資源構(gòu)成與該用戶分組對(duì)應(yīng)的資源集合，對(duì)于不同的用戶分組可采用不同的資源分配方式。為各用戶分組設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先對(duì)具有高優(yōu)先級(jí)的用戶分組中的用戶分配資源；當(dāng)具有高優(yōu)先級(jí)的用戶分組的資源集合中資源不足時(shí)，將該高優(yōu)先級(jí)相鄰的低優(yōu)先級(jí)用戶分組的共享資源分配給具有高優(yōu)先級(jí)的用戶分組中的用戶。
文檔編號(hào)H04W72/12GK102056305SQ20111000183
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者彭木根, 段洪濤, 王文博, 謝信乾, 趙中原 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)