CN100369388C - 多载频小区可变下行时隙功率分配及其负荷分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多载频小区可变下行时隙功率分配及其负荷分配的方法，在载频数为N的多载频小区中，确定各载频的上行时隙个数Nu和下行时隙个数N_d，且N小于等于N_d；将各个主、辅载频的下行时隙重新组合，得到N个组合后的功率帧，且每一功率帧中均包含有各个主、辅载频上的至少一个时隙；以覆盖本区域的最大发射功率为包含主载频TS₀时隙和Dwpts时隙的信标时隙功率帧的初始发射功率，其他组合后的功率帧的初始发射功率依次递减；基站按照确定的发射功率发射组合的N个功率帧，服务位于不同小区半径上的移动终端。本发明方法可以减少多载频小区载频间的相互干扰，提高系统接入成功率和容量。

Description

多载频小区可变下行时隙功率分配及其负荷分配的方法

技术领域

本发明涉及CDMA无线通讯系统，尤其涉及该系统多载频地理区域中各载频发射功率控制及其负荷控制的方法。

背景技术

CDMA网络与GSM网络完全不同，CDMA通讯系统是通过扩展频谱，利用码片正交性的多址连接来进行数字通讯的，是自扰系统。由于不再把信道和用户分开考虑，也就没有传统的覆盖和容量之间的区别。随着叠加在同一频谱上用户的增多(多址)，解码后误码增大，一个小区的业务量越大小区面积就越小，因为在CDMA网络中，业务量增多就意味着干扰的增大，而减小发射功率则可以降低干扰，因此功率成为CDMA通讯系统的另一资源。

通常，一个CDMA系统的一个小区容量是指单载频小区(扇区)可以容纳的最大用户数，例如TD-SCDMA系统一个单载频小区最大可以接纳24个用户，分为7个时隙，除去一个公共下行时隙TS0外，其他的6个业务时隙在接入CS域业务时可以分配为3个上行时隙和3个下行时隙，每个用户占用两个扩频(扩频因子SF＝16)码道，共计24个用户，这24个用户就是单载频的最大负荷。

与早期的GSM通讯系统一样，CDMA通讯系统下行功率在小区规划后基本确定，在整个系统运行过程中基本不进行下行功率控制，或仅进行局部的功率调整。但随着移动通信市场需求的不断增长，在同一地理扇区/小区采用多载频小区的方法来增大CDMA系统容量时，相应的也会增加载频与载频之间的相互干扰，从而影响了业务质量。另外，多载频小区内UE初始接入是在主载频上。如果所有的UE都在主载频上分配码道，必然会造成主载频的服务区域减小或负荷拥塞。合理的下行功率时隙控制将会减少干扰，增大系统的容量，提高业务的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种CDMA系统中多载频小区可变下行时隙功率分配的方法，减少多载频小区载频间的相互干扰。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多载频小区可变下行时隙功率分配的方法，包括以下步骤：

(a)在载频数为N的多载频小区中，确定各载频的上行时隙个数Nu和下行时隙个数N_d，且N小于等于N_d；

(b)将各个主、辅载频的下行时隙重新组合，得到N个组合后的功率帧，且每一功率帧中均包含有各个主、辅载频上的至少一个时隙；

(c)以覆盖本区域的最大发射功率为包含主载频TS₀时隙和Dwpts时隙的信标时隙功率帧的初始发射功率，其他组合后的功率帧的初始发射功率按依次递减的方式确定；

(d)基站按照确定的发射功率发射组合的N个功率帧，服务位于不同小区半径上的移动终端。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述组合后的功率帧的TS₀时隙和Dwpts时隙分别为主、辅载频中一个载频上的TS₀时隙和Dwpts时隙。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：小区载频个数N等于下行时隙个数N_d时，所述步骤(b)中组合得到的各个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F ₀   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₁  ...TS_Nu+N-1 ^F _N-1

HF₂  TS₀ ^F ₁   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₂  ...TS_Nu+N-1 ^F ₀

       ...            ...     ...   ...

HF_N  TS₀ ^F _N-1 Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₀  ...TS_Nu+N-1 ^F _N-2

其中，F₀为小区的主载频，F₁、...、F_j、...F_N-1为辅载频，按从低到高的频点编号排列，HF₁、HF₂、...、HF_j、...HF_N为组合后的功率帧，式中TS的上标表示该时隙所属的载频，下标的数字则表示该时隙是该载频帧中的第几个时隙。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：小区载频个数N小于下行时隙个数N_d时，所述步骤(b)中组合得到的各个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F ₀   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₁...TS_Nu+N-1 ^F _N-1 TS_Nu+N ^F ₀      TS_Nu+N+1 ^F ₀  ...TS₆ ^F ₀

HF₂  TS₀ ^F ₁   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₂...TS_Nu+N-1 ^F ₀   TS_Nu+N ^F ₁      TS_Nu+N+1 ^F ₁  ...TS₆ ^F ₁

       ...            ...   ...  ...          ...           ...       ...  ...

HF_N  TS₀ ^F _N-1 Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₀...TS_Nu+N-1 ^F _N-2 TS_Nu+N ^F _N-1    TS_Nu+N+1 ^F _N-1...TS₆ ^F _N-1

其中，F₀为小区的主载频，F₁、...、F_j、...F_N-1为辅载频，按从低到高的频点编号排列，HF₁、HF₂、...、HF_j、...HF_N为重新组合后的功率帧，式中TS的上标表示该时隙所属的载频，下标的数字则表示该时隙是该载频帧中的第几个时隙。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述步骤(c)中，组合后得到的各个功率帧的初始发射功率依次线性递减。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述组合后的各个功率帧的初始发射功率按下式确定：

$P_k=\frac{N_u+N_d-k}{7}{P}_{\max }$

其中，P_max为覆盖本区域的最大发射功率，P_k为N个功率帧HF_k的初始发射功率，k＝1，2，......，N-1，N。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种CDMA系统中多载频小区可变下行时隙功率分配及其负荷分配的方法，减少多载频小区载频间的相互干扰，提高系统接入成功率和容量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多载频小区可变下行时隙功率分配及其负荷分配的方法，包括以下步骤：

(a)在载频数为N的多载频小区中，确定各载频的上行时隙个数Nu和下行时隙个数N_d，且N小于等于N_d；

(b)将各个主、辅载频的下行时隙重新组合，得到N个组合后的功率帧，且每一功率帧中均包含有各个主、辅载频上的至少一个时隙；

(c)以覆盖本区域的最大发射功率为包含主载频TS₀时隙和Dwpts时隙的信标时隙功率帧的初始发射功率，其他组合后的功率帧的初始发射功率按依次递减的方式确定；

(d)基站按照确定的发射功率发射组合的N个功率帧，服务位于不同小区半径上的移动终端；

(e)移动终端对发射的所述功率帧进行测量并上报，无线网络控制器根据移动终端信号强度或时间提前量的测量结果，在覆盖该移动终端所在位置的若干功率帧中，将该移动终端的专用信道优先分配在覆盖区域小的功率帧上。

由上可知，本发明方法通过合理安排多载频小区中各载频的时隙功率，形成小区的时隙功率图谱(TimeSlot power BITMAP)，减少了多载频小区载频间和小区间的相互干扰，提高了系统接入成功率和系统容量。同时，UE(移动终端)将会在不同时隙上测量不同载频下行时隙的功率，也降低了对UE同时测量的要求。

附图说明

图1是TD-SCDMA帧结构示意图；

图2是本发明实施例方法重新组合功率帧的流程图；

图3是本发明实施例UE在发射功率覆盖不同地理区域的功率帧上分配专用信道的示意图。

具体实施方式

TD-SCDMA标准中的帧结构如图1所示，每个子帧包括7个业务时隙TS(timeslot)加两个导频时隙，两个上下行转换点，第一个频率转换点是固定的，第二个频率转换点可以根据上下行业务量的比例进行调整，TS0固定为下行时隙，在时隙TS0上固定分配广播信道和信标信道，TS1固定为上行时隙，其上分配PRACH信道(反向接入信道)，每个子帧5ms。

多载频小区中，由于在同一地理区域上可以配置1个主载频和N-1个辅载频的小区，逻辑上可以看作是N个非同频逻辑小区，这N个逻辑小区可以看作是将UE作为发射天线所辐射区域中的N个用户，要对这N个用户(载频，反过来把UE看成是Node B)联合进行功率控制，减少相互间的干扰的最好方法就是重新组帧，以功率帧发射方式错开时隙的最大发射功率，实现不同的频率、不同的时隙，不同的功率发射等级。

如图2所示，本实施例多载频小区可变下行时隙功率分配及其负荷分配的方法包括以下步骤：

步骤110，在载频数为N的多载频小区中，确定各载频的上行时隙个数Nu和下行时隙个数N_d；

假定在小区规划时各载频确定的上行时隙的总个数为N_u(包括TS₁)，下行时隙的总个数为N_d，包括TS₀、TS_Nu+1、...、TS_j、...、TS₆，N_d≤6。N_d+N_u＝7。主辅载频的总数为N≤N_d个，编号为0、1、...、K、...、N-1。本实施例要求N≤N_d，使得每个载频仅仅有一个覆盖小区区域功率P_max的时隙，减少对其他载频的干扰。如果需要大于N_d个载频的小区，建议重新小区规划。

步骤120，将各个主、辅载频的下行时隙重新组合，得到N个组合后的功率帧，且每一功率帧中均包含有各个主、辅载频上的至少一个时隙；

假定，原主载频的UTRA绝对无线频率编号为F₀，辅载频从低到高的频点编号依次为F₁、...、F_j、...F_N-1，重新组成的功率帧为HF₁、HF₂、...、HF_j、...HF_N，转换的具体方法如下：

第一种情况，小区载频个数等于下行时隙个数，即N＝N_d时，组合后的各个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F ₀   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₁...TS_Nu+N-1 ^F _N-1

HF₂  TS₀ ^F ₁   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₂...TS_Nu+N-1 ^F ₀

       ...            ...   ...   ...

HF_N  TS₀ ^F _N-1 Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₀...TS_Nu+N-1 ^F _N-2

其中，TS的上标表示该时隙属于哪个载频，下标则表示该时隙是该载频帧中的第几个时隙，例如，TS_Nu+1 ^F ₂表示F₂载频的第N_u+1个时隙。在这种条件下，式中的N_u+N-1＝6。

对应第一种情况，下面以一个应用实例说明。假定小区主辅载频总数N和各载频帧的下行时隙个数N_d都等于4，上行时隙N_u＝3，各载频上的下行时隙分别是TS₀、TS₄、TS₅和TS₆。此时，组合后的功率帧格式为：

HF₁  TS₀ ^F ₀ Dwpts↑TS₄ ^F ₁ TS₅ ^F ₂ TS₆ ^F ₃

HF₂  TS₀ ^F ₁ Dwpts↑TS₄ ^F ₂ TS₅ ^F ₃ TS₆ ^F ₀

HF₃  TS₀ ^F ₂ Dwpts↑TS₄ ^F ₃ TS₅ ^F ₀ TS₆ ^F ₁

HF₄  TS₀ ^F ₃ Dwpts↑TS₄ ^F ₀ TS₅ ^F ₁ TS₆ ^F ₂

可以看出，功率帧HF₁由主载频F₀上的TS₀时隙和Dwpts时隙、辅载频F₁上的TS₄时隙(如N_d不同，也可能是紧跟第二个转换点的下行时隙的TS₂、TS₃时隙等)、辅载频F₂上的TS₅时隙，以及辅载频F₃上的TS₆时隙组成。特别地，我们将包含主载频F₀的TS₀时隙的该功率帧称为信标时隙功率帧，在该帧上，其它辅载频也根据不同载频的UARFN(UTRA绝对无线频率编号)分配一个不同的下行时隙TS_N作为信标时隙，本实施例中，时隙号的大小与载频的UARFN大小对应，但不局限于此。

功率帧HF₂由辅载频F₁上的TS₀时隙和Dwpts时隙、辅载频F₂上的TS₄时隙、辅载频F₃上的TS₅时隙，以及主载频F₀上的TS₆时隙组成。

功率帧HF₃由辅载频F₂上的TS₀时隙和Dwpts时隙、辅载频F₃上的TS₄时隙、主载频F₀上的TS₅时隙，以及辅载频F₁上的TS₆时隙组成。

功率帧HF₄由辅载频F₃上的TS₀时隙和Dwpts时隙、主载频F₀上的TS₄时隙、辅载频F₁上的TS₅时隙，以及辅载频F₂上的TS₆时隙组成。

第二种情况，小区载频个数小于下行时隙个数时，即N＜N_d时，因为N_u+N-1要小于6，所以在第一种情况的基础上补充了一部分，得到的组合后的各个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F ₀   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₁...TS_Nu+N-1 ^F _N-1   TS_Nu+N ^F ₀     TS_Nu+N+1 ^F ₀   ...  TS₆ ^F ₀

HF₂  TS₀ ^F ₁   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₂...TS_Nu+N-1 ^F ₀     TS_Nu+N ^F ₁     TS_Nu+N+1 ^F ₁   ...  TS₆ ^F ₁

       ...             ...  ...      ...           ...          ...     ...    ...

HF_N  TS₀ ^F _N-1 Dwpts↑TS_Nu+1 ^F ₀...TS_Nu+N-1 ^F _N-2   TS_Nu+N ^F _N-1   TS_Nu+N+1 ^F _N-1 ...  TS₆ ^F _N-1

上式中各符号的含义与第一种情况下相同，对于各功率帧，前面的时隙组合方式与第一种情况下相同，后面补充的时隙则为该功率帧TS₀时隙所属载频上的相应下行时隙，这样做的好处是可以不带入跳频因子。

对应第二种情况，下面以另一个应用实例说明。假定小区主辅载频总数N＝2，各载频帧的下行时隙个数N_d＝4，上行时隙N_u＝3。此时，组合后的两个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F ₀ Dwpts↑TS₄ ^F ₁ TS₅ ^F ₀ TS₆ ^F ₀

HF₂  TS₀ ^F ₁ Dwpts↑TS₄ ^F ₀ TS₅ ^F ₁ TS₆ ^F ₁

可以看出，信标时隙功率帧HF₁由主载频F₀上的TS₀时隙和Dwpts时隙、辅载频F₁上的TS₄时隙，以及主载频F₀上的TS₅、TS₆时隙组成。功率帧HF₂的组成由上式也可以直接看出，不再赘述。

需要说明的是，上述对主辅载频下行时隙交叉组合的方式并不是唯一的，在组合的顺序和时隙的选择上也可以有变换，但应保证每个功率帧中都包含所有主、辅载频的下行时隙。

步骤130，以覆盖本区域的最大发射功率为信标时隙功率帧的初始发射功率，其他组合后的功率帧的初始发射功率按依次递减的方式确定；

信标时隙功率帧中包含的主载频F₀的TS0时隙上存在广播信道，而其下行导频时隙Dwpts告诉UE广播信道的位置，因此信标时隙功率帧必须以最大功率发射，其他的功率帧提供给UE进行载频存在的测量，因此每个载频必须有一个时隙进行功率测量。其它功率帧的发射功率按以下方式确定：

假定覆盖本区域的最大发射功率为P_max，编号为k(k＝1，2，......，N-1，N)的组合后的功率帧的功率P_k按下式计算：

$P_k=\frac{N_u+N_d-k}{7}{P}_{\max }$

其中，功率帧HF₁以覆盖整个地理区域的最大功率P_max发射。功率帧HF₂以功率P_max×6/7发射。其他功率帧的发射功率依次线性递减，功率帧HF₄的发射功率最小，等于P_max×4/7。

需要说明的是，上述各功率帧的发射功率不局限于线性递减的方式，可以在小区广播中广播递减的方法。

步骤140，基站按照确定的发射功率发射组合的N个功率帧，服务位于不同小区半径上的UE；

步骤150，UE对按上述方式发射的功率帧进行测量上报后，RNC(无线网络控制器)根据UE的信号强度测量或时间提前量测量，可以在覆盖该移动终端所在位置的若干功率帧中，将该移动终端的专用信道优先分配在覆盖区域小的功率帧上。

在第一个应用实例的情况下，接近小区边缘的UE将在HF₁帧上分配专用信道，接近小区边缘内侧的UE在HF₂帧上分配专用信道，接近小区中间的UE在HF₃帧上分配专用信道，而接近基站周围的UE则在HF₄帧上分配专用信道，如图3所示。

综上所述，通过重新安排多载频小区主辅载频的下行信标时隙，信标时隙按照覆盖最大地理区域的功率发射，而其它下行时隙则按照覆盖不同的地理半径进行功率发射。根据UE距离的远近，在重新组合的功率帧上分配码道，实现了多载频服务区域半径根据时隙变化，减少了多载频小区中各载频间的相互干扰。

Claims (10)

1.一种多载频小区可变下行时隙功率分配的方法，包括以下步骤：

(a)在载频数为N的多载频小区中，确定各载频的上行时隙个数Nu和下行时隙个数N_d，且N小于等于N_d；

(b)将各个主、辅载频的下行时隙重新组合，得到N个组合后的功率帧，且每一功率帧中均包含有各个主、辅载频上的至少一个时隙；

(c)以覆盖本区域的最大发射功率为包含主载频TS₀时隙和Dwpts时隙的信标时隙功率帧的初始发射功率，其他组合后的功率帧的初始发射功率按依次递减的方式确定；

(d)基站按照确定的发射功率发射组合的N个功率帧，服务位于不同小区半径上的移动终端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合后的功率帧的TS₀时隙和Dwpts时隙分别为主、辅载频中一个载频上的TS₀时隙和Dwpts时隙。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，小区载频个数N等于下行时隙个数N_d时，所述步骤(b)中组合得到的各个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F0    Dwpts↑TS_Nu+1 ^F1...TS_Nu+N-1 ^FN-1

HF₂  TS₀ ^F1    Dwpts↑TS_Nu+1 ^F2...TS_Nu+N-1 ^F0

       …              …    …   …

HF_N  TS₀ ^FN-1  Dwpts↑TS_Nu+1 ^F0…TS_Nu+N-1 ^FN-2

其中，F₀为小区的主载频，F₁、...、F_j、...F_N-1为辅载频，按从低到高的频点编号排列，HF₁、HF₂、...、HF_j、...HF_N为组合后的功率帧，式中TS的上标表示该时隙所属的载频，下标的数字则表示该时隙是该载频帧中的第几个时隙。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，小区载频个数N小于下行时隙个数N_d时，所述步骤(b)中组合得到的各个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F0   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F1…TS_Nu+N-1 ^FN-1 TS_Nu+N ^F0   TS_Nu+N+1 ^F0   … TS₆ ^F0

HF₂  TS₀ ^F1   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F2…TS_Nu+N-1 ^F0   TS_Nu+N ^F1   TS_Nu+N+1 ^F1   … TS₆ ^F1

        …          …    …    …        …          …      …   …

HF_N  TS₀ ^FN-1 Dwpts↑TS_Nu+1 ^F0…TS_Nu+N-1 ^FN-2 TS_Nu+N ^FN-1 TS_Nu+N+1 ^FN-1 … TS₆ ^FN-1

其中，F₀为小区的主载频，F₁、...、F_j、...F_N-1为辅载频，按从低到高的频点编号排列，HF₁、HF₂、...、HF_j、...HF_N为重新组合后的功率帧，式中TS的上标表示该时隙所属的载频，下标的数字则表示该时隙是该载频帧中的第几个时隙。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)中，组合后得到的各个功率帧的初始发射功率依次线性递减。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述组合后的各个功率帧的初始发射功率按下式确定：

$P_k=\frac{N_u+N_d-k}{7}{P}_{\max }$

其中，P_max为覆盖本区域的最大发射功率，P_k为N个功率帧HF_k的初始发射功率，k＝1，2，......，N-1，N。

7.一种多载频小区可变下行时隙功率分配及其负荷分配的方法，包括以下步骤：

(a)在载频数为N的多载频小区中，确定各载频的上行时隙个数Nu和下行时隙个数N_d，且N小于等于N_d；

(b)将各个主、辅载频的下行时隙重新组合，得到N个组合后的功率帧，且每一功率帧中均包含有各个主、辅载频上的至少一个时隙；

(c)以覆盖本区域的最大发射功率为包含主载频TS₀时隙和Dwpts时隙的信标时隙功率帧的初始发射功率，其他组合后的功率帧的初始发射功率按依次递减的方式确定；

(d)基站按照确定的发射功率发射组合的N个功率帧，服务位于不同小区半径上的移动终端；

(e)移动终端对发射的所述功率帧进行测量并上报，无线网络控制器根据移动终端信号强度或时间提前量的测量结果，在覆盖该移动终端所在位置的若干功率帧中，将该移动终端的专用信道优先分配在覆盖区域小的功率帧上。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，小区载频个数N等于下行时隙个数N_d时，所述步骤(b)中组合得到的各个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F0    Dwpts↑TS_Nu+1 ^F1…TS_Nu+N-1 ^FN-1

HF₂  TS₀ ^F1    Dwpts↑TS_Nu+1 ^F2…TS_Nu+N-1 ^F0

       …             …     …   …

HF_N  TS₀ ^FN-1  Dwpts↑TS_Nu+1 ^F0…TS_Nu+N-1 ^FN-2

其中，F₀为小区的主载频，F₁、...、F_j、...F_N-1为辅载频，按从低到高的频点编号排列，HF₁、HF₂、...、HF_j、...HF_N为组合后的功率帧，式中TS的上标表示该时隙所属的载频，下标的数字则表示该时隙是该载频帧中的第几个时隙。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，小区载频个数N小于下行时隙个数N_d时，所述步骤(b)中组合得到的各个功率帧的格式如下：

HF₁  TS₀ ^F0   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F1…TS_Nu+N-1 ^FN-1 TS_Nu+N ^F0    TS_Nu+N+1 ^F0   …TS₆ ^F0

HF₂  TS₀ ^F1   Dwpts↑TS_Nu+1 ^F2…TS_Nu+N-1 ^F0   TS_Nu+N ^F1    TS_Nu+N+1 ^F1   …TS₆ ^F1

HF_N  TS₀ ^FN-1 Dwpts↑TS_Nu+1 ^F0…TS_Nu+N-1 ^FN-2 TS_Nu+N ^FN-1  TS_Nu+N+1 ^FN-1 …TS₆ ^FN-1

其中，  F₀为小区的主载频，F₁、...、F_j、...F_N-1为辅载频，按从低到高的频点编号排列，HF₁、H₂、...、HF_j、...HF_N为重新组合后的功率帧，式中TS的上标表示该时隙所属的载频，下标的数字则表示该时隙是该载频帧中的第几个时隙。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)中，组合后得到的各个功率帧的初始发射功率依次线性递减。

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