CN103875297A - 分配回程资源 - Google Patents

Abstract

***、装置和方法可以涉及操作包括中继节点和基站在内的无线通信***的无线通信资源。可以针对中继节点和基站之间的第一无线链路标识回程链路数据速率。可以针对中继节点和用户设备(UE)之间的第二无线链路标识接入链路数据速率。可以调整可用资源在回程链路和接入链路之间的分配，以优化资源的分配。

Description

分配回程资源

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月3日递交的美国临时专利申请No.61／514,721和2012年6月1日递交的美国专利申请No.13／486,541的优先权，其全部内容以引用方式并入于此。

技术领域

本公开涉及无线通信***，具体涉及回程资源的分配。

背景技术

随着电信技术的演进，引入了能够提供先前不可能的服务的更高级的网络接入设备。该网络接入设备可以包括作为传统无线电信***中等效设备的改进的***和设备。这样的高级或下一代设备可以包括演进的无线通信标准(如长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A))中。例如，LTE或LTE-A***可以是演进型通用陆地无线接入网(E-UTRAN)，并且包括演进型Node B(或eNB)、无线接入点或不同于传统基站的类似组件。如此处使用的，术语“接入节点”指创建允许UE或中继节点接入电信***中其他组件的接收和传输覆盖的地理区域的任意无线网络组件，如，传统基站、无线接入点、或者LTE或LTE-A节点B或eNB。在本文中，术语“接入节点”和“接入设备”可互换使用，但应理解接入节点可以包括多个硬件和软件。中继节点(RN)是辅助与eNB的通信的设备。一般地，RN可以被分为三组：层1RN、层2RN和层3RN。中继技术可以增强用户吞吐量和网络覆盖。

附图说明

图1是包括宿主(donor)eNB和中继节点在内的示例无线通信***的示意图。

图2是用于回程链路上的半双工通信的子帧的图。

图3是回程子帧分配的示例的图。

图4A是回程资源的静态分配的过程流程图。

图4B是回程资源的静态分配的泳道图。

图5是针对接入链路和回程链路的示例资源分配的示意框图。

图6A是回程资源的动态分配的过程流程图。

图7是针对多个中继节点的示例异步多播广播单频网资源分配的框图。

图6B是针对回程链路的动态资源指派的泳道图。

图7是针对多个中继节点的示例异步多播广播单频网(MBSFN)资源分配的框图。

图8是针对共享相同子帧的中继节点的示例异步多播广播单频网资源分配的框图。

图9A是半静态回程资源分配的过程流程图。

图9B是半静态回程资源分配的泳道图950。

具体实施方式

本公开的方面涉及针对eNB和中继节点(RN)之间的通信的回程资源分配。对于静态子帧分配，RN可以向宿主eNB(DeNB)发信号通知RN小区中连接用户的数目。E-UTRAN通过使中继节点(RN)无线连接至服务于RN以与演进型分组核心(EPC)网通信的eNB(称为宿主eNB(DeNB))，来支持中继。相同宿主小区中的全部RN可以具有相同的回程子帧配置。

对于动态资源分配，RN可以向DeNB发信号通知其每个接入链路上的传输数据速率，以得到优化的资源分配。传输数据速率可以是短时间窗上的平均数据速率。

对于半静态分配，RN可以向DeNB发信号通知／更新附着至RN的每个UE(或RN小区UE)的平均信号与干扰加噪声比SINR。每个RN小区UE的几何因子或平均SINR可以在呼叫建立时报告给DeNB，并且应根据UE移动性和无线链路改变进行半静态更新。多个RN可以形成RN组，共享相同的子帧资源，并由RN组ID标识。不同的RN组可以使用不同的子帧资源来避免干扰。

首先，应理解：虽然以下提供了本发明的一个或更多个实施例的说明性实现，可以使用任意数目的(当前已知或现存的)技术来实现所公开的***和／或方法。本公开绝不应限于以下示意的说明性实现、附图和技术(包括此处示意和描述的示例设计和实现)，而可以在所附权利要求的范围及其全部等效范围内修改。

如此处使用的，术语“设备”、“用户设备”和“UE”在某些情况下可以指移动电话、个人数字助理、手持或膝上型计算机、

设备以及具有电信能力的类似设备。这样的UE可以由UE及其相关联的可移除存储器模块(例如但不限于包括订户身份模块(SIM)应用、通用订户身份模块(USIM)应用或可移除用户身份模块(R-UIM)应用的通用集成电路卡(UICC))组成。备选地，这样的UE可以由不具有这样的模块的设备自身组成。在其他情况下，术语“UE”可以指具有类似能力但不便携的设备，如，台式计算机、机顶盒或网络装置。术语“UE”还可以指可以终止用户的通信会话的任何硬件或软件组件。此外，术语“用户代理”、“UA”、“用户设备”、“UE”、“用户设备”和“用户节点”在此处可以同义使用。其他缩写和术语提供如下：

类型I中继节点(RN)是可由以下表征的带内／带外中继节点：

·其对小区进行控制，每个所述小区对UE表现为与宿主小区不同的单独小区。

·所述小区应具有其自己的物理小区ID、同步信道、参考符号等。

·在单小区操作的上下文中，UE应从中继节点直接接收调度信息和HARQ反馈，并向中继节点发送其控制信道(SR／CQI／ACK)。

类型I中继的特征是无线带内回程。层1RN可以是转发器，该转发器仅重发接收信号，而不进行除放大以及可能的微小延迟以外的任何修改。层2RN可以解调／解码其接收的传输，对解码的结果进行重新编码／调制，然后发送调制后的数据。层3RN可以具有完全无线资源控制能力，并且因此能够与接入节点类似地工作。RN所使用的无线资源控制协议可以与接入节点所使用的无线资源控制协议相同，并且RN可以具有接入节点通常使用的唯一小区标识。“层x”RN区别于“类型x”RN。例如，层1RN不是类型1RN；事实上，类型1RN在功能上类似于层3RN。以下更详细地描述类型1RN。

为了本公开的目的，区分RN和eNB或其他接入节点，这是由于术语RN意味着存在用于接入电信***中其他组件(如MME／SGW)的至少一个eNB或其他接入节点(以及与该接入节点相关联的小区)以及可能其他的RN。附加地，为了本公开的目的，术语“eNB”不仅限于“演进型节点-B”，还可以指适于与MME／SGW或增强型分组核心的组件通信的任意类型的接入节点。

本公开的特定方面涉及用于操作包括中继节点和基站在内的无线通信***的方法。所述方法可以包括：由基站针对中继节点和基站之间的第一无线链路标识回程链路数据速率。可以针对中继节点和用户设备(UE)之间的第二无线链路标识接入链路数据速率。可以在回程链路和接入链路之间调整和优化可用资源的分配。

本公开的特定方面涉及在无线通信网络中操作的网络单元。所述网络单元可以包括硬件处理器和收发器。所述硬件处理器和收发器被配置为：针对中继节点和基站之间的第一无线链路标识回程链路数据速率。可以针对中继节点和用户设备(UE)之间的第二无线链路标识接入链路数据速率。可以优化和调整可用资源在回程链路和接入链路之间的分配。

在实施例的特定实现中，基站和特定中继节点之间的回程数据速率可以至少部分基于特定链路上测量到的平均信号与干扰加噪声比(SINR)来标识。

在实施例的特定实现中，接入链路数据速率可以至少部分基于在接入链路上观察到的平均信号与干扰加噪声比(SINR)来标识。

在实施例的特定实现中，可以以功率控制参数对在接入链路上观察到的平均SINR进行缩放。

在实施例的特定实现中，接入链路数据速率可以至少部分基于在中继节点和相关联的用户设备之间的接入链路上观察到的平均信号与干扰加噪声比(SINR)来标识。

在实施例的特定实现中，可以以功率控制参数对在中继节点和UE之间的接入链路上观察到的平均SINR进行缩放。

在实施例的特定实现中，通过每T_bh个子帧指派n个子帧，使得在回程链路上在n个子帧中传输的总计数据和在N个独立接入链路上在(T_bh-n)个子帧中传输的总计数据相等，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

在实施例的特定实现中，可以通过指派n_ij个资源块以在基站和RN-i之间的回程链路上承载针对UE-j的数据，使得能够使用n_ij个资源块来传输针对UE-j的预期未来传输块，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

在实施例的特定实现中，预期未来传输块大小可以是预期由RN-i传输的传输块大小和针对UE-j的数据缓冲器的大小中的最小大小，其中，UE-j附着至RN-i。

在实施例的特定实现中，可以通过每T_bh个子帧向基站和RN-i之间的回程链路指派n_i个子帧，使得在回程链路上在n_i个子帧中传输的总计数据和在与RN-i相关联的接入链路上在(T_bh-ni)个子帧中传输的总计数据相等，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

在实施例的特定实现中，优化在与中继节点相关联的回程链路上的数据速率和接入链路数据速率可以包括：至少部分基于与所述中继节点相连接的UE的数目，来平衡回程数据速率和接入链路数据速率。

特定实现可以包括：从中继节点接收UE接入链路的平均SINR。

特定实现可以包括：预测UE的资源需求。

特定实现可以包括：标识中继节点和基站之间的信号与干扰加噪声比，并且其中，标识回程数据速率至少部分基于信号与干扰加噪声比。

在实施例的特定实现中，接入链路数据速率可以至少部分基于与中继节点相连接的每个UE的平均SINR来标识。

在实施例的特定实现中，基站和特定中继节点之间的回程数据速率是至少部分基于特定链路上测量到的平均信号与干扰加噪声比(SINR)来标识的。

在实施例的特定实现中，接入链路数据速率是至少部分基于在接入链路上观察到的平均信号与干扰加噪声比(SINR)来标识的。

在实施例的特定实现中，以功率控制参数对在接入链路上观察到的平均SINR进行缩放。

在实施例的特定实现中，接入链路数据速率是至少部分基于在中继节点和相关联的用户设备之间的接入链路上观察到的平均信号与干扰加噪声比(SINR)来标识的。

在实施例的特定实现中，以功率控制参数对在中继节点和UE之间的接入链路上观察到的平均SINR进行缩放。

在实施例的特定实现中，通过每T_bh个子帧指派n个子帧，使得在回程链路上在n个子帧中传输的总计数据和在N个独立接入链路上在(T_bh-n)个子帧中传输的总计数据相等，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

在实施例的特定实现中，通过指派n_ij个资源块以在基站和RN-i之间的回程链路上承载针对UE-j的数据，使得能够使用n_ij个资源块来传输针对UE-j的预期未来传输块，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

在实施例的特定实现中，预期未来传输块大小是预期由RN-i传输的传输块大小和针对UE-j的数据缓冲器的大小中的最小大小，其中，UE-j附着至RN-i。

在实施例的特定实现中，通过每T_bh个子帧向基站和RN-i之间的回程链路指派n_i个子帧，使得在回程链路上在n_i个子帧中传输的总计数据和在与RN-i相关联的接入链路上在(T_bh-n_i)个子帧中传输的总计数据相等，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

在实施例的特定实现中，优化回程链路数据速率和接入链路数据速率包括：至少部分基于与中继节点相连接的UE的数目，来平衡回程数据速率和接入链路数据速率。

实施例的特定实现可以包括：从中继节点接收与UE有关的信息。

实施例的特定实现可以包括：预测UE的资源需求。

实施例的特定实现可以包括：标识中继节点和基站之间的信号与干扰加噪声比，并且其中，标识回程数据速率至少部分基于信号与干扰加噪声比。

在实施例的特定实现中，回程数据速率是至少部分基于与中继节点相连接的每个UE的平均信号与干扰加噪声比来标识的。

在实施例的特定实现中，回程数据速率是至少部分基于中继节点的总计接入链路数据速率来标识的。

图1是根据本公开实施例的包括中继节点的示例无线通信***100的图。无线通信***100可以代表LTE或LTE-A***的架构，如，与EUTRAN通信的UE。在RN的操作的示例中，UE102经由RN104和宿主eNB(DeNB)106与MME／SGW112通信。UE102还可以与RN104通信，RN104可以与eNB108通信，eNB108进而经由接口(如虚线所标识的S1接口114)与MME／SGW110通信。

E-UTRAN通过使RN104经由修改版本的E-UTRA无线接口(该修改版本称为“Un”接口118)无线连接至服务于RN104的eNB(称为宿主eNB(DeNB)106)，来支持中继。RN104支持DeNB功能意味着其终止E-UTRA无线接口的无线协议以及S1114和X2116接口。除非明确指定，针对eNB定义的功能也适用于RN。除了eNB功能，RN104还可以支持UE功能的子集(例如，物理层、层2、RRC和NAS功能)，以无线连接至DeNB106。一般地，eNB可以容纳以下功能：

·用于无线资源管理的功能：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、在上行链路和下行链路中向UE动态分配资源(调度)；

·用户数据流的IP首部压缩和加密；

·在UE附着时，当根据UE所提供的信息确定不出至MME的路由时，选择MME；

·将用户面数据路由至服务网关；

·调度和传输(从MME发起的)寻呼消息；

·调度和传输(从MME或O＆M发起的)广播信息；

·针对移动性和调度的测量和测量报告配置；

·调度和传输(从MME发起的)PWS消息(包括ETWS和CMAS)；

·CSG处理；

·上行链路中的传输层分组标记。

除了eNB功能，DeNB还可以容纳以下功能：

·用于支持RN的S1／X2代理功能；

·用于支持RN的S11终止和S-GW／P-GW功能。

图1示出了用于支持RN的架构。RN终止SI114、X2116和Un118接口。DeNB106在RN104和其他网络节点(其他eNB、MME和S-GW)之间提供S1和X2代理功能。S1和X2代理功能包括：在与RN相关联的S1和X2接口以及与其他网络节点相关联的S1和X2接口之间传递UE专用的S1和X2信令消息以及GTP数据分组。由于代理功能，DeNB106对RN表现为MME(针对S1-MME)、eNB(针对X2)以及S-GW(针对S1-U)。

上述示例描述了服务于一个RN的eNB；然而，每个eNB可以与更多RN通信。所标识组件的其他配置是可能的，并且可以存在更多、更少、不同或附加的组件。

使用中继技术来提高平均小区吞吐量并增强小区覆盖。此外，在LTE-A***中包括RN还为了以下目的：高效延长UE的电池寿命、增加UE吞吐量以及扩展小区覆盖。包括RN所引入的问题之一是：计算UE和MME／SGW之间的总体信号质量因存在多于一个通信链路而复杂。例如，虽然MME和eNB之间的连接通常是具有良好质量的有线链路，当在移动性过程期间确定UE应尝试链路或驻留至哪个接入节点或RN时，可能考虑UE和RN之间的链路以及RN和eNB之间的链路的信号质量。移动性过程包括小区选择、小区重选、或更一般地UE可以执行的任何移动性过程。在此处描述的实施例中，UE和RN之间的链路可以被称为接入链路，RN和eNB之间的链路可以被称为回程链路。然而，可以使用其他名称。此外，对于更复杂的通信***，如果附加RN位于UE接入的RN和eNB之间，可能存在多个回程链路。另外，也可能潜在地存在多个接入链路，其他配置也是可能的，其全部在本公开的精神和范围内。

RN可以操作于半双工模式，以避免带内干扰并降低RN成本。在传统的蜂窝网络中，从eNB到MME／SGW的回程链路通常在有线或光纤连接上。类型I中继的无线带内回程特征使以较低成本在网络中快速铺开RN成为可能。另一方面，必须在回程链路和接入链路(即UE和RN之间的无线链路)之间划分可用的无线资源。必须从接入链路取得一部分无线资源用于回程链路传输。

图2是针对接入链路和回程链路的DL子帧划分的图。图2示出了宿主eNB(DeNB)和RN之间的典型半双工通信。作为结果，类型I中继网络的***容量可能取决于回程链路质量以及回程链路和接入链路之间的资源划分。在具有无线带内回程的类型I中继网络中，RN操作于半双工模式下，这意味着当RN从宿主eNB接收DL传输时，其抑制对UE的传输。总的可用无线资源划分为两部分：回程链路无线资源和接入链路无线资源。

通常在时域中进行DL资源划分，以最小化RN处来自两个链路的自干扰。例如，一些子帧专用于回程传输，其余子帧用于为RN小区UE服务。图3示出了示例。

此外，在具有多个RN的宿主小区中，宿主eNB需要协调RN之间的回程资源分配，并且服务于宿主小区UE。在宿主小区中的全部UE与RN相关联的特殊情况下，宿主eNB可以分配全部子帧，所述全部子帧能够用于MBSFN以用于至RN的回程通信。有效的回程资源分配应能够平衡回程链路、宿主小区中的接入链路以及RN小区中的接入链路上的传输，使得针对网络可以获得较高的频谱效率和用户吞吐量。

由于宿主eNB确定回程无线资源分配，RN小区的一些知识必须在宿主eNB处可用，以便宿主eNB有效地分配RN的资源，例如，宿主小区中RN的数目、RN小区中UE的数目等。取决于RN小区多快地向宿主eNB发送更新信息，回程资源分配可以是静态的、半静态的或动态的。然而，重要的是：减少从RN向宿主eNB的反馈，并且因此减少回程上的信令开销。在下一节中，关于性能和反馈开销之间的折衷，提出若干方案。

对于上行链路传输，RN小区UE在接入链路上发起对RN的传输。RN可以使用缓冲器状态报告消息(在LTE版本8***中实现)向宿主eNB报告来自所有RN小区UE的总计上行链路业务缓冲器大小。应当注意的是：针对上行链路回程的实际分配的资源量还取决于该链路上的频谱效率以及相应业务的QoS。DeNB将把RN视为UE，并相应地基于来自RN的缓冲器状态报告消息、上行链路回程频谱效率和QoS要求来分配上行链路回程资源。因此，在该情况下无需特殊处理以使DeNB在RN之间分配上行链路资源，并且其自然而然是按需过程。此外，在LTE版本10中，根据下行链路回程资源自动分配上行链路回程资源。例如，在FDD***中，对于每个配置的下行链路回程子帧，配置晚4毫秒的相应上行链路回程子帧。因此，由于问题的更复杂的本性，在本文中主要关注类型I中继网络的下行链路回程资源分配。

可以在RN处采用MBSFN子帧，用于从DeNB接收下行链路回程传输。在这些MBSFN子帧期间，RN不向RN小区UE传输。MBSFN子帧配置由DeNB确定。适当的MBSFN配置有助于两个链路(接入链路和回程链路)上业务流的平衡。否则，可能出现RN处业务缓冲器溢出或空缓冲器(例如，如果未留有足够资源用于接入链路传输，可能出现RN处缓冲器溢出，或者如果RN处不存在足够的业务要向UE传输，缓冲器为空)。这将导致无线资源的低效使用，并且因此危害***容量。

本公开涉及下行链路回程资源分配方案，例如，针对类型I中继网络，考虑性能和实用性。与静态资源分配方法相比，半静态分配方案能够实现***吞吐量增益，即使来自RN的反馈有限。本公开还考虑回程链路上的无线带内回程资源分配。在本公开中，中继节点能够像将作出独立调度判决的小基站一样操作，并且无需反馈用于中继小区调度的目的。可以使用可能的反馈来实现中继链路和接入链路之间的业务负载平衡。在一些实现(如LTE-A)中，在回程链路上，设计新的信道(如R-PDCCH和R-PDSCH)来更高效地传递回程业务。

如前所述，本公开涉及回程资源分配。在特定实现中，可以使用具有从RN到DeNB的最小反馈的静态回程子帧分配方案。在其他实现中，当RN报告RN小区接入链路上传输的数据速率时，可以使用动态回程资源分配方案。还讨论了基于UE几何因子的半静态资源分配方案，其以更小的开销实现了与动态分配方案可比的性能。

在静态回程子帧分配中，可以假设与每个RN相关联的用户的数目在DeNB处已知，以向不同的RN分配不同资源量。静态子帧分配的优点之一是：DeNB能够在不知道RN小区用户的带宽要求的情况下操作。分配至回程通信的子帧可以在宿主小区中的多个RN之间是同步的，这意味着宿主小区中的每个RN被配置以相同的回程子帧。在LTE版本10中，同步的子帧分配将意味着针对RN相同的MBSFN配置，并且所有RN向DeNB侦听相同子帧处的DL传输。

图4A是针对回程资源的静态分配的过程流程图400。可以在DeNB估计(402)回程链路上的所需容量。在特定实现中，可以至少部分基于从宿主eNB到RN的平均信号与干扰加噪声比(SINR)，来估计回程链路上的容量。从DeNB到RN i的平均SINR可以记为S_i。应用仙农定理，以比特每秒每Hz(bits／sec／Hz)表示的所估计的回程链路上的容量可导出如下：

$R_i^b=\log (1+S_i),i=1,...,N,---\left(1\right)$

其中，N是宿主小区中RN的数目。对于特定蜂窝***，还可以基于可用的MCS选项根据经验获得

在上式中，对数函数是以2为基的。一般地，可以表示为SINR S_i的函数

其中，f(...)表示由接收机实现决定的任意函数。在上式中，f(x)被表示为log₂(1+x)。

可以标识(404)RN接入链路的所需容量。由于RN小区处的接入链路质量可能对DeNB是未知的，可以使用RN小区ii中的接入链路几何因子分布的中值SINRρ_iρ来确定所估计的每秒每Hz的接入链路上的容量：

$\begin{array}{c}{R}_i^a=\log (1+{\mathrm{\α}}_i\·{\mathrm{\ρ}}_i),\\ i=1,...,N\end{array}---\left(2\right)$

其中，α_i说明由数据相比于参考信号的可能的功率偏移引起的在RN小区中应用的可能的不同功率调节(ρ_i通常由参考信号获得)。例如，小区边缘用户可以受益于来自RN的其分配的频带处的较高发射功率，而小区中央用户仍具有较好的信号接收，RN在其分配频带处以相对较低的功率传输。可以将值ρ_iρ选择为UE的均值SINR而非中值SINR。

将M_i表示为RN ii中UE的数目。作为示例，根据之前的仿真结果，ρρ可以被设置为15dB。在每个回程子帧处，回程带宽可以被分配为使得分配至每个RN的带宽与该RN小区中的UE数目成比例(或是UE数目的其他函数)：

$\begin{array}{c}{B}_i^b=\frac{M_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·{\mathrm{\ω}}_i}\·B\·{\mathrm{\ω}}_i,i\\ =1,...,N\end{array}---\left(3\right)$

其中，B是DeNB处针对回程分配的带宽，ω_i是反映RN之间不同回程链路质量的权重因子。例如，ω_i可以被设置为与回程链路传输速率成反比，即，

如果回程链路传输速率较高，需要分配较小的回程带宽。如果回程链路质量在与DeNB通信的RN之间大约相同，则ω_i可以被设置为1。

可以标识(406)回程子帧的数目。在RN小区中不存在UE的情况下，将不向该RN分配回程资源。向具有更多用户的RN小区分配更多资源的原因是为了辅助用户之间的公平性并改进小区边缘性能。每子帧的回程上的总计数据量(以比特每子帧为单位)是：

$\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{bh}}\\ =\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i^b\·B_i^b\·\mathrm{\τ}\\ =\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(\log (1+S_i)\·\frac{M_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·{\mathrm{\ω}}_i}\·B\·{\mathrm{\ω}}_i\·\mathrm{\τ})\end{array}---\left(4\right)$

其中，τ表示每子帧的持续时间，例如，在LTE中是1ms。全部可用子帧T_bh中分配至回程的子帧的数目n被导出为使得回程链路上的总计数据速率与所有RN的接入链路上的总计数据速率相同：

$\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{bh}}\·n\\ =\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i^a\·B_i^a\·\mathrm{\τ}\·(T_{\mathrm{bh}}-n)\end{array}---\left(5\right)$

其中，

表示第i个RN小区处的可用接入带宽，T_bh是以子帧为单位的回程子帧分配的周期。因此，回程子帧的数目可以被导出如下：

假设

与DeNB处的带宽相同(针对RN完全频率重用)，即此外，如果在DeNB处与RN处的接入链路质量有关的知识不可用，假设ρ_i和α_i对于所有RN是相同的(ρ_i=ρ且α_i=α，对于所有i)。利用这些假设，上式可以简化如下：

其中，

表示大于或等于x的最小整数。

在确定了回程子帧的数目后，可以根据式(3)来分配(408)每个RN的回程资源。

在以上推导中，未考虑与宿主eNB直接相关联的UE。如果回程链路质量好于接入链路并且并非将所有宿主小区资源都用于回程传输，这可能不是问题。在一些情况下，宿主eNB可以保留特定量的资源，以保证通过宿主eNB与LTE网络相连的UE具有足够的资源。将可用回程子帧的最大数目记为n_max。如果根据式(7)计算的回程子帧的数目n小于n_max，无需附加处理。否则，如果回程子帧的数目n大于n_max，则n取而代之地改变为n_max。为了确定n_max的值，简单的解法是使其与每个RN小区中UE的数目成比例：

其中，M₀表示与宿主eNB相关联的UE的数目，γ_i是考虑不同用户优先级而应用的权重因子。

总之，静态同步子帧分配利用RN小区的数目以及附着至每个RN小区的UE的数目的知识。在一些中继架构中，该信息可以在DeNB处已知。对于RN小区用户的数目在DeNB处不可用的其他中继架构，RN可以通过高层信令向DeNB报告该信息。在静态子帧分配方案中，宿主小区和RN小区的大尺度用户SINR分布的统计数据可以被用作先验知识。如果该先验知识不可用，RN可以向宿主eNB发信号通知RN小区用户的均值或中值SINR。

备选地，在静态子帧分配方案中，在不知道RN中UE的数目的情况下，宿主eNB可以基于RN小区中UE的平均S INR以及从DeNB到RN的平均SINR，来确定RN的回程资源。例如，RN i的回程子帧的数目可以被确定如下：

$n_i=\frac{\log (1+{\mathrm{\α}}_i{\mathrm{\ρ}}_i)\·T_{\mathrm{bh}}}{\log (1+S_i)+\log (1+{\mathrm{\α}}_i{\mathrm{\ρ}}_i)}$

在该情况下，如果RN中UE的平均SINRρ_i是先验知识，RN可以无需向DeNB发送任何信息。否则，RN可以向DeNB发信号通知RN小区中UE的均值或中值SINR。如果可用于回程传输的子帧的最大数目是n_max且

则无需附加处理。否则，如果

针对RN i的所分配的回程子帧的数目可以计算如下：

$\widetilde{n_i}=\frac{n_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{n}_i}\·n_{\max },i=1,...,N,$

图4B是回程资源的静态分配的泳道图450。中继节点RN_i(表示i个中继节点之一)可以获得来自一个或更多个UE的SINR报告，并计算ρ_i和／或

(452)。可以向DeNB发送(454)测量报告。测量报告可以包括ρ_vα_i或

和／或M_i的度量。DeNB可以计算回程的所需子帧数目，并配置MBSFN子帧(456)。可以向RN_i传输SIB-2(458)。SIB-2消息可以包括所配置的MBSFN模式。

DeNB可以动态分配回程资源。为了使DeNB动态分配回程资源，宿主eNB将需要即时跟踪每个接入链路上的传输数据速率，并预测未来时刻接入链路上的数据速率。DeNB接着可以根据接入链路数据速率的要求，动态改变针对回程的资源指派。在动态资源分配方案中，接入链路和回程链路之间的资源可以在频域上分开，如图5所示。图5是接入链路和回程链路的示例资源分配的示意框图500。在图5中，虚线框指示不存在传输的空资源块。RN可以在全双工模式下操作，其中回程链路和接入链路间在频域上分开。

图6A是回程资源的动态分配的过程流程图600。可以标识(602)每个RN小区用户的预期接入链路数据速率。RN可以反馈针对小区中每个用户(或UE)的下一子帧传输的预期接入链路数据速率。为了降低RN反馈的量，在接入链路无线质量慢变的情况下，RN可以取而代之地报告针对多个子帧的预期接入链路数据速率。

可由DeNB标识(604)每个RN小区用户所需的回程资源的量。在一些实例中，如果DeNB处的业务缓冲器不为空，回程上的业务量可以等于接入链路上的业务量。在每个子帧处，RN小区i中具有用户索引j的以PRB为单位的回程资源的量为：

其中，

表示回程传输之前下一子帧处接入链路上的预测传输块大小，Q_ij表示DeNB处针对RN小区i中用户j的当前业务缓冲器大小，B_prb表示每PRB的带宽(例如，LTE／LTE-A中180kHz)。可以标识(606)可用回程资源的总量。可用回程资源的量可以被限制为可以是预定的或基于其他因素的值。例如，可用回程资源的总量可以被限制为可以基于RN小区和宿主eNB小区中的用户的数目定义的γ个PRB：

$\begin{array}{c}\mathrm{\γ}\\ =\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i{\mathrm{\γ}}_i}{M_0{\mathrm{\γ}}_0+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i{\mathrm{\γ}}_i}\·N_0,\end{array}---\left(11\right)$

其中，M₀表示与宿主eNB相关联的UE的数目，N₀表示宿主eNB处可用的PRB的总数，γ_i是考虑不同用户优先级而应用的权重因子。对于具有较高QoS需要的用户，可以指派较高的γ_i值。在所有用户都为相同优先级的特殊情况下，γ_i可以被设置为1。

分配可以基于可用回程资源(607)。如果回程链路质量低，由于根据式(9)所有RN小区用户所需的资源总量

大于可用资源的量，可能没有足够的资源用于分配。在回程资源量不足的情况下，将调整(610)分配至每个RN小区的PRB的数目，例如：

如果存在足够的回程链路资源，可以分配每个RN的回程资源(608)。对于回程资源量足够和不足的情况，以PRB为单位的分配至RN小区i的回程资源可以分别被导出为

和

要从RN回程反馈至DeNB的所需信息是每个子帧处针对每个RN小区UE的接入链路

上的预测传输块大小。动态回程资源分配利用接入链路数据速率的知识，并且指派资源使得在回程链路上从DeNB向RN传输相同的数据量。

图6B是针对回程链路的动态资源指派的泳道图650。中继节点(RNi)可以估计Qij并计算ρi和／或

(652)。可以向DeNB发送测量报告(654)。测量报告可以从RNi发送，并且可以包括针对所有j值的Qij和

的度量，值j是UE索引。DeNB可以计算针对每个UEj的回程的所需资源块(RB)数目(656)。DeNB可以指派用于回程(PDCCH)的下行链路(DL)资源(658)。

在静态回程资源分配方案中，信令开销是可忽略的，但在特定实例中由RN带来的性能增益可能不令人满意。在动态回程资源分配中，性能可以大幅改进，但信令开销可能增加。可以考虑半静态回程资源分配。在半静态资源分配中，RN可以在半双工模式下操作。当多个RN存在于宿主小区中时，每个RN可以具有不同的回程子帧分配，并且可以不与其他RN共享回程子帧(如图7所示)。

图7是针对多个中继节点的示例异步多播广播单频网(MBSFN)资源分配700的框图。eNB可以将一个完整子帧分配至一个RN，并将另一完整子帧分配至另一RN。该异步RN操作的益处是：RN可以限制其向DeNB侦听的子帧的数目，并且可以将更多的子帧用于接入链路传输。

还可以在一个子帧上复用RN的集合，并在另一子帧上复用另一RN集合，如图8所示。图8是针对共享相同子帧的多个中继节点的示例异步多播广播单频网(MBSFN)资源分配800的框图。例如，在子帧2802中，RN1和RN2共享相同的子帧。如果RN被部署为彼此接近，图7中的异步RN操作可以引起中继到中继干扰。例如，在图7中，在子帧2702期间，RN1可以在DL频率上侦听DeNB，同时RN2可以在相同频率上向其UE传输。因此，如果RN1和RN2彼此接近，RN1可以看到来自RN2的干扰。在该情况下，使用图8中的RN操作，使得间隔紧密的RN复用在相同的回程子帧上，向离得远的RN分配不同的回程子帧。在一些情况下，RN可以被组合在一起，并且接着共享公共资源以避免干扰。可以广泛使用该“中继组”概念。例如，当在相同的建筑物中部署多个中继以提高吞吐量时，这些中继可以形成“中继组”并且可以具有组ID。它们可以共享公共的下行链路回程资源，或者甚至执行协调的DL／UL多点传输。

图9A是半静态回程资源分配的过程流程图900。半静态子帧分配可以基于例如接入链路的平均SINR，这可以有助于信令开销和性能增益之间的折衷。起初向DeNB报告每个RN小区UE的几何因子或平均SINR，并且可以根据例如UE移动性和无线链路改变来对其进行更新(902)。可以通过来自UE的CQI反馈来在RN处估计或者可以由UE测量报告导出SINR分布。RN小区i中具有用户索引j的用户的平均SINR可以记为ρ_ij。可以标识(904)每个RN小区UE的接入链路的平均容量。应用仙农定理，以比特每Hz每秒为单位的RN小区i和用户j之间接入链路的平均容量为：

$\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{ij}}^a=\log (1+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}\·{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ij}}),\\ i=1,...,N\end{array}---\left(12\right)$

其中，α_ij说明由对用户j的数据相比于参考信号可能的功率偏移引起的在RN小区中应用的可能的不同功率调节。可以例如通过式(1)计算(906)以比特每Hz每秒为单位的回程链路平均容量。可以标识(908)RN小区i的回程子帧数目。例如，可以基于总计接入链路数据速率来确定回程子帧的数目，使得将在回程链路上传输与接入链路上大约相同的业务量，从而给出下式：

$\begin{array}{c}{R}_i^b\·n_j\·B\\ =\underset{j=1}{\overset{M_i}{\mathrm{\Σ}}}\min (\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}{B}_i^a,Q_{\mathrm{ij}})\·(T_{\mathrm{bh}}-n_i),\end{array}---\left(13\right)$

其中，Q_ij是可由RN小区i报告的或可由用户业务简档导出的用户j的平均缓冲器大小，T_bh是以子帧为单位的回程子帧分配的周期。例如，在LTE-A版本10中，T_bh可以被设置为10或40个子帧。上式中的n_i可以被求解为：

$n_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}\min (\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}{B}_i^a,Q_{\mathrm{ij}})\·T_{\mathrm{bh}}}{R_i^b\·B+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}\min (\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}\·B_i^a,Q_{\mathrm{ij}})}---\left(14\right)$

在UE的完全缓冲业务模型的情况下，并且如果RN具有与宿主eNB相同的带宽(完全频率重用)，式(14)可以简化为：

$\begin{array}{c}{n}_i\\ =\frac{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}\·T_{\mathrm{bh}}}{R_i^b+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}}\end{array}---\left(15\right)$

回程子帧中分配至RN小区UE的回程资源与UE接入链路速率成比例，从而给出下式：

$\begin{array}{c}{B}_{\mathrm{ij}}^b\frac{\min (\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}{B}_i^a,Q_{\mathrm{ij}})}{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}\min (\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}\·B_i^a,Q_{\mathrm{ij}})}\·B,i=1,...,N,\\ j=1,...M_i\end{array}---\left(16\right)$

在另一情况下，UE不必被指派每个回程子帧内的回程带宽。可以基于UE的接入速率，向UE分发总共n_i个回程子帧带宽。因此，n_i个回程子帧上分配至RN小区UE的回程资源与UE接入链路速率成比例，从而给出下式：

$\begin{array}{c}{B}_{\mathrm{ij}}^b\frac{\min (\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}{B}_i^a,Q_{\mathrm{ij}})}{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}\min (\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}\·B_i^a,Q_{\mathrm{ij}})}\·B\·n_i,i=1,...,N,\\ j=1,...M_i\end{array}---\left(17\right)$

与以上针对动态分配描述的类似，可能存在一定数目的子帧预留用于与宿主小区直接关联的UE，并且可以禁止用于回程传输(例如，在版本10中，子帧0、4、5、9不能用于回程子帧).将可用于回程传输的子帧的最大数目表示为n_max。如果

无需附加处理。否则，如果

所分配的回程子帧的数目可以计算如下：

$\begin{array}{c}{\tilde{n}}_i=\frac{n_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{n}_i}\·n_{\max },i\\ =1,...,N,\end{array}---\left(18\right)$

可以使用式(16)或(17)，以修正后的回程子帧数目

来确定分配至每个RN小区UE的回程资源。在式(18)中，所分配的回程子帧的数目

可以专门用于至特定RN i的回程传输，如图7所示。

因此，确定回程子帧的数目以及回程子帧处用于每个RN小区UE的资源。在半静态回程子帧分配中，从RN向DeNB反馈每个RN小区UE的几何因子或平均SINR。由于RN可以根据CQI或测量报告估计UE几何因子或平均SINR，将不向UE添加附加的复杂度。与上述静态分配不同，DeNB可以根据每个RN小区UE的接入链路上的数据速率来分配资源，并且因此可以实现更高效的资源利用率。另一方面，用户几何因子或平均SINR缓慢改变，因此仅需要有限量的反馈开销。备选地，取代RN向DeNB发信号通知每个RN小区UE的平均SINR，为了进一步减少反馈，RN可以向DeNB发信号通知总计接入链路数据速率，例如，式(14)中的量 ${\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}\min (\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}\·B_i^a,Q_{\mathrm{ij}})$ 或式(15)中的 ${\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}\frac{R_{\mathrm{ij}}^a}{M_i}.$

图9B是半静态回程资源分配的泳道图950。UE(或多个UE，以索引j指定：UEj)可以计算SINRρ_ij并计算

(952)。可以向中继节点(RN_i)发送测量报告(954)。测量报告可以包括ρ_ij和／或的度量。中继节点RN_i可以向DeNB发送测量报告(956)。向DeNB发送的测量报告可以包括针对所有值j的α_ij·ρ_ij或

和／或Q_ij的度量。DeNB可以计算回程的所需子帧数目，并配置MBSFN子帧(958)。可以向DeNB发送基于组RNTI的RRC消息，以指示MBSFN子帧配置(960)。在一些实例中，该消息还可以是多播的。

本公开描述了类型I中继网络中的回程资源分配。描述了静态、动态和半静态资源分配方案。根据开销约束，可以选择任一方案来适应类型I中继网络设计要求。然而，半静态资源分配方案可以提供性能和信令开销之间的期望折衷。总之，在宏网络中添加RN，可以使用智能回程资源分配方案显著地提高用户吞吐量。

虽然本说明书包括许多细节，这些细节不应理解为对可以要求保护的范围的限制，而应理解为对可以专用于特定实现的特征的描述。在单个实现中，还可以组合实现本说明书中在独立实现的上下文中描述的特定特征。相反，还可以在多个实现中分别地或以任何适用的子组合来实现在单个实现的上下文中描述的各种特征。此外，虽然以上可能将特征描述为在特定组合中起作用并且甚至起初如此要求保护，在一些情况下可以从组合中去除要求保护的组合中的一个或更多个特征，并且要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变型。

类似地，虽然在附图中按特定顺序示出了操作，这不应理解为要求按所示的特定顺序或按相继顺序执行这样的操作或者执行全部所示操作来实现期望结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。此外，在上述实现中各种***组件的分隔不应理解为在全部实现中要求这样的分隔。

其他实现属于以下权利要求的范围。

Claims (27)

1.一种用于操作包括中继节点和基站在内的无线通信***的方法，包括：

由基站针对中继节点和基站之间的第一无线链路标识回程链路数据速率；

针对中继节点和用户设备UE之间的第二无线链路标识接入链路数据速率；以及

调整可用资源在回程链路和接入链路之间的分配。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，基站和特定中继节点之间的回程数据速率是至少部分基于特定链路上测量到的平均信号与干扰加噪声比SINR来标识的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，接入链路数据速率是至少部分基于在接入链路上观察到的平均信号与干扰加噪声比SINR来标识的。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，以功率控制参数对在接入链路上观察到的平均SINR进行缩放。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，接入链路数据速率是至少部分基于在中继节点和相关联的用户设备之间的接入链路上观察到的平均信号与干扰加噪声比SINR来标识的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，以功率控制参数对在中继节点和UE之间的接入链路上观察到的平均SINR进行缩放。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过每T_bh个子帧指派n个子帧，使得在回程链路上在n个子帧中传输的总计数据和在N个独立接入链路上在(T_bh-n)个子帧中传输的总计数据相等，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过指派n_ij个资源块以在基站和RN-i之间的回程链路上承载针对UE-j的数据，使得能够使用n_ij个资源块来传输针对UE-j的预期未来传输块，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，预期未来传输块大小是预期由RN-i传输的传输块大小和针对UE-j的数据缓冲器的大小中的最小大小，其中，UE-j附着至RN-i。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，通过每T_bh个子帧向基站和RN-i之间的回程链路指派n_i个子帧，使得在回程链路上在n_i个子帧中传输的总计数据和在与RN-i相关联的接入链路上在(T_bh-n_i)个子帧中传输的总计数据相等，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，优化在与中继节点相关联的回程链路上的数据速率和接入链路数据速率包括：至少部分基于与所述中继节点相连接的UE的数目，来平衡回程数据速率和接入链路数据速率。

12.一种在无线通信网络中操作的网络单元，包括：

硬件处理器；以及

收发器；

所述硬件处理器和收发器被配置为：

针对中继节点和基站之间的第一无线链路标识回程链路数据速率；

针对中继节点和用户设备UE之间的第二无线链路标识接入链路数据速率；以及

调整可用资源在回程链路和接入链路之间的分配。

13.根据权利要求所述12的网络单元，其中，基站和特定中继节点之间的回程数据速率是至少部分基于特定链路上测量到的平均信号与干扰加噪声比SINR来标识的。

14.根据权利要求12所述的网络单元，其中，接入链路数据速率是至少部分基于在接入链路上观察到的平均信号与干扰加噪声比SINR来标识的。

15.根据权利要求14所述的网络单元，其中，以功率控制参数对在接入链路上观察到的平均SINR进行缩放。

16.根据权利要求12所述的网络单元，其中，接入链路数据速率是至少部分基于在中继节点和相关联的用户设备之间的接入链路上观察到的平均信号与干扰加噪声比SINR来标识的。

17.根据权利要求16所述的网络单元，其中，以功率控制参数对在中继节点和UE之间的接入链路上观察到的平均SINR进行缩放。

18.根据权利要求12所述的网络单元，其中，通过每T_bh个子帧指派n个子帧，使得在回程链路上在n个子帧中传输的总计数据和在N个独立接入链路上在(T_bh-n)个子帧中传输的总计数据相等，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

19.根据权利要求12所述的网络单元，其中，通过指派n_ij个资源块以在基站和RN-i之间的回程链路上承载针对UE-j的数据，使得能够使用n_ij个资源块来传输针对UE-j的预期未来传输块，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

20.根据权利要求19所述的网络单元，其中，预期未来传输块大小是预期由RN-i传输的传输块大小和针对UE-j的数据缓冲器的大小中的最小大小，其中，UE-j附着至RN-i。

21.根据权利要求12所述的网络单元，其中，通过每T_bh个子帧向基站和RN-i之间的回程链路指派n_i个子帧，使得在回程链路上在n_i个子帧中传输的总计数据和在与RN-i相关联的接入链路上在(T_bh-n_i)个子帧中传输的总计数据相等，来优化资源在回程链路和接入链路之间的分配。

22.根据权利要求12所述的网络单元，其中，优化回程数据速率和接入链路数据速率包括：至少部分基于与中继节点相连接的UE的数目，来平衡回程数据速率和接入链路数据速率。

23.根据权利要求12所述的网络单元，还包括：从中继节点接收与UE有关的信息。

24.根据权利要求12所述的网络单元，还包括：预测UE的资源需求。

25.根据权利要求12所述的网络单元，还包括：标识中继节点和基站之间的信号与干扰加噪声比，并且，标识回程数据速率至少部分基于信号与干扰加噪声比。

26.根据权利要求12所述的网络单元，其中，回程数据速率是至少部分基于与中继节点相连接的每个UE的平均信号与干扰加噪声比来标识的。

27.根据权利要求12所述的网络单元，其中，回程数据速率是至少部分基于中继节点的总计接入链路数据速率来标识的。

Images