CN100471316C - 在td-scdma系统中动态信道分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分-同步码分多址系统TD-SCDMA中的动态信道分配方法，所述TD-SCDMA系统包括多个小区，所述方法包括步骤：(1)根据各个小区上下行业务所需要的信道情况，调整各个小区的上下行时隙的分配；(2)将各个小区中的与基站的距离小于预定距离的移动站分配到交叉时隙的码道中，直到分配完所有的交叉时隙的码道；(3)向相邻小区的交叉区域中的各个移动站分别分配不同的时隙。

Description

在TD-SCDMA系统中动态信道分配的方法

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA)移动通信技术领域，尤其涉及一种在时分-同步码分多址(TD-SCDMA)系统中动态信道分配的方法。

背景技术

在基于CDMA模式的TD-SCDMA系统中，由于相邻小区可以使用相同的频率，因而基于频率复用距离的动态信道分配方式不再适用，而普遍采用基于干扰测量的动态信道分配。在TDD方式中有多个时隙信道，能够灵活地分配上下行时隙资源，动态地调整上下行时隙的个数，从而可以灵活地支持对称及非对称业务。各个小区的业务类型的不一致可能导致交叉时隙的产生。交叉时隙是指在该时隙中的一个小区处于上行/或下行，而其相邻小区处于下行/或上行，如图1所示。在TD-SCDMA系统中存在4种小区间干扰：在非交叉时隙中的基站对相邻小区中移动台的干扰(下行)和非目标移动台对基站(上行)的干扰，在交叉时隙中的移动台对相邻小区移动台的干扰和基站对基站的干扰。在TD-SCDMA系统的交叉时隙中，存在着基站之间和相邻小区距离较近的移动台之间的干扰，这些小区间干扰的强度与移动台的空间分布有关系，非交叉时隙中存在着基站对移动台的干扰和移动台对基站的干扰，可以通过根据用户的空间分布调整上下行时隙，选择一个合适的时隙以避开来自邻小区的强干扰或减少对邻小区的强干扰。在现有TD-SCDMA系统中采用了智能天线，因而可以考虑根据移动台的空间分布进行动态信道分配。

在现有的TD-SCDMA系统中，由于采用了智能天线，移动台的位置可以灵活的获得。根据移动台的空间位置，给其分配不同的时隙资源，从而产生一种类似与FDD系统中分扇区的信道分配方案。在交叉时隙内将信道资源分配给距离基站较近的用户，可以使交叉时隙内基站和移动台的发射功率较小，从而减少由于发射功率过大而引起的相邻小区之间的干扰。智能天线的波束赋形可以在用户的方向上形成较大的增益，在干扰方向上形成较小的增益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在TD-SCDMA中基于空间分布动态分配信道的方法，将移动台按照小区的空间分布进行分组，按组来分配时隙资源。

根据本发明，提供了一种时分-同步码分多址系统TD-SCDMA中的动态信道分配方法，所述TD-SCDMA系统包括多个小区，所述方法包括步骤：

(1)根据各个小区上下行业务所需要的信道情况，调整各个小区的上下行时隙的分配；

(2)将各个小区中的与基站的距离小于预定距离的移动台分配到交叉时隙的码道中，直到分配完所有的交叉时隙的码道；

(3)向相邻小区的交叉区域中的各个移动台分别分配不同的时隙；

其中步骤(2)中的所述预定距离是由交叉时隙在整个时隙中所占的比例所确定的。

步骤(3)还包括：在相邻的三个小区的每个时隙中，只有一个小区将信道分配给距离基站远的移动台，其他两个小区则将信道分配给距离基站近和较近的移动台。

本发明的动态信道分配方法应用接收和发射的方向性，用于减少来自其它小区的干扰。在来自某个方向的邻小区的干扰功率较大时，将减少本小区的天线在该方向的天线增益，同时相邻小区在该方向的接收灵敏度较大时，减少本小区对邻小区的相应的方向性干扰，这样可以避免相邻小区由于相互干扰而造成发射功率的恶性抬高。也就是说，本发明的动态信道方法在应用智能天线应用以后，可以在基站处得到用户的方位信息，并且实现基站发射功率和对用户功率接收的方向选择性。

附图说明

图1示出了现有的相邻小区的交叉时隙的示意图；

图2示出了根据本发明的三个时隙的分区示意图；

图3示出了根据本发明的两个时隙的分区示意图。

具体实施方式

本发明的在时分-同步码分多址(TD-SCDMA)系统中动态信道分配的方法包括以下步骤：

(1)根据各个小区上下行业务所需要的信道情况，调整各个小区的上下行时隙的分配。

假设TD-SCDMA系统中的上行链路与下行链路占用的时隙数目分别为N_u、N_d，γ_u和γ_d分别表示一段时间内上行和下行的平均业务量。如果时隙分配满足γ_u/γ_d＝N_u/N_d则认为系统是平衡的。如果|γ_u/γ_d-N_u/N_d|≥δ，则认为必须重新分配上下行时隙，这里正数δ是用于确定时隙分配能够满足负载要求的阈值。

在分配完毕每个小区的上下行时隙之后，再把小区中的移动台动态地分配到每个时隙的码道组中去。

(2)将各个小区中的与基站的距离小于预定距离的移动站分配到交叉时隙的码道中，直到分配完所有的交叉时隙的码道。如果在所述预定距离内有剩下的移动台未分配信道，则在后面的步骤中将它们分配到非交叉时隙中。

在该步骤中，首先找出每个小区每帧中的交叉时隙，相邻小区由于上下行时隙划分不一致而产生交叉时隙，然后找出每个小区的交叉时隙在每一帧中的序号。

为了将移动台在各个时隙中平衡分布，从而使得各时隙中需要的码道和产生的干扰功率平均分布，所述预定距离αr是由交叉时隙在整个时隙中所占的比例所确定的，其中α<1。

假定某一小区上下行时隙数分别为

和

而整个区域的上行时隙数为N_u，下行时隙数为N_d，交叉时隙数为N_c。所述小区下行业务较大，则有 $N_u^1=N_u+N_c.$ 考虑到各时隙中移动台分布的均衡，可由交叉时隙在整个时隙中的比例N_c/(N_c+N_u)确定α的取值， $\mathrm{\&alpha;}=\sqrt{N_c/(N_c+N_u)}.$ 与基站距离小于αr的移动台分配在交叉时隙中。由于交叉时隙时隙和非交叉时隙中的干扰的不同，以及不同移动台支持不同的业务，实际选用的α将做灵活的调整，可能有别于这里的取值，这里给出的计算方法可以作为实际取值的参考。

(3)如果交叉时隙的码道已经被分配完毕，或者小区中不存在交叉时隙，则向相邻小区的交叉区域中的各个移动站分别分配不同的时隙。

其中在某一时隙中的某一区域的移动台数目大于所述时隙中的空余码道数目时，将所述区域中的一部分移动台划分到离所述区域较近的区域中，并且对这些移动台分别分配不同的时隙。而且在同向链路只有一个时隙时，将所述时隙中的所有码道分配给小区中的所有移动站。

此外，根据本发明，在新的移动台接入小区时，如果所述移动台与基站的距离小于所述预定距离，则将交叉时隙中的空余码道分配给所述移动台，

如果所述移动台与所述基站的距离大于所述预定距离或者交叉时隙中不存在空余码道，则将所述移动台按照相邻小区交叉区域时隙错开的方式分配到同向时隙中。

下面结合附图以及具体的实施示例对本发明的步骤(3)再作进一步的详细的说明。

在本发明的方法中，将三个相邻的小区作为一个簇进行分析，如图2和3所示，通过多个簇可以扩展到整个网络。先找出一个簇中存在的所有连续的同向时隙，按照连续的同向时隙的个数采用不同的信道分配方案。不管时隙同为上行或者下行，做法都是如此。

1、连续的同向时隙个数为3的情形

如图2所示，将六边形的小区划分为三个棱形区域A、B、C，同时有半径为r₁和r₂的圆将小区分为三部分，r₁<r₂<R，r₁和r₂的具体取值取决于以下几个因素：小区内的业务量大小(移动台数量)、小区内的业务量类型(对称和非对称)、小区的无线传播环境以及地形地貌。A₁表示区域A中半径r₂外的区域，A₂表示区域A中半径r₁外，半径r₂内的区域，A₃表示区域A中半径r₁内的区域，分别表示距离基站近、较近和远的区域。相应的有区域B₁、B₂、B₃及C₁、C₂、C₃。

划分好区域后，给不同区域中的移动台分配时隙和码道资源，具体分配方法如下：

小区1将第1个时隙的码组分配给A₁、B₂、C₃中的移动台，小区2将第1个时隙的码组分配给A₂、B₃、C₁中的移动台，小区3将第1个时隙的码组分配给A₃、B₁、C₂中的移动台；

小区1将第2个时隙的码组分配给A₂、B₃、C₁中的移动台，小区2将第2个时隙的码组分配给A₃、B₁、C₂中的移动台，小区3将第2个时隙的码组分配给A₁、B₂、C₃中的移动台；

小区1将第3个时隙的码组分配给A₃、B₁、C₂中的移动台，小区2将第3个时隙的码组分配给A₁、B₂、C₃中的移动台，小区3将第3个时隙的码组分配给A₂、B₃、C₁中的移动台。

当某个时隙中某一个区域的移动台数目大于该时隙中空余码道数目时，采取就近的原则，具体来说，例如在上述的信道分配方案中，如果A₁中的移动台数目比较大，第1个时隙的空余码道数目不足以分配给A₁、B₂、C₃中所有的移动台，那么把A₁区域中离A₂区域较近的一部分移动台划分到A₂区域内，在第2个时隙给它们分配码道资源。

2、连续的同向时隙个数为2的情形

如图3所示，将六边形的小区划分为两个区域A、B，同时通过半径为r的圆形将小区分为两部分。A₁表示区域A中半径r外的区域，A₂表示区域A中半径r内的区域，分别表示距离基站近和远的区域。相应的有区域B₁、B₂。

划分好区域后，将不同区域中的移动台分配到各个时隙的码组中，具体分配方法如下：所有的小区第一个时隙的码道资源分配给该小区内A₁、B₂区域的移动台；

所有的小区第二个时隙的码道资源分配给该小区内A₂、B₁区域的移动台。

当某个时隙中某一个区域的移动台数目大于该时隙中空余码道数目时，同样采取就近的原则。

需要指出的时，在同向链路只有一个时隙时，将该时隙所有码道分配给小区中所有的移动台。

如果同向链路有4或5个连续时隙时，可以参考连续时隙为2和3时的方法。首先在前三个时隙内，按照连续的同向时隙个数为3的方法，对小区内各个区域的移动台分配。这样，有可能会剩下一部分移动台没有分配到时隙资源。如果同向链路有4个连续时隙，则将剩下的移动台分配到第4个时隙的码道中。如果同向链路有5个连续时隙，则按照连续的同向时隙个数为2的方法，将剩下的移动台分配到第4和第5个时隙的码道中。

可以看到，采用这样的方法在这三个小区的每个时隙中，在三个小区的交叉区域总保持只有一个小区把信道分配给距离基站远的移动台，而其它两个小区则把信道分配给距离基站近和较近的区域。并且，在同一时隙中，相邻的小区中天线的主瓣方向巧妙的避开，利用智能天线的方向性将小区之间的相互干扰降低到最小。上面的三个小区类似于FDMA中频率分配的一个三小区的簇，可以应用到整个区域。

在实际的动态道分配过程中，具体操作如下：

如果有新用户接入时，首先得出该用户所处的区域，如果该用户与基站的距离小于αr(αr是根据系统要求所确定的一个数，αr<1)，则考虑交叉时隙是否存在空余码道，如果交叉时隙中存在空余码道，将码道分配给该用户；如果该用户与基站的距离大于αr或者交叉时隙中不存在空余码道，则根据上述的算法，通过用户所在的区域和当前连续的同向时隙的个数，进行信道的分配。

给移动台分配完毕信道后，移动台就按照系统分配的资源进行上下行通信。系统定时对移动台的方位和干扰进行测量，根据测得的数据来判断是否需要信道重分配。

触发信道重分配的条件：由于移动台的位置改变而导致某个或某几个时隙内干扰过大，而在其他时隙干扰较小。这时，需要对小区中的移动台进行信道重分配，使各个时隙中干扰值均衡。

信道重分配的方法是，首先获得移动台移动后的位置，根据移动台所在的区域，调用上述的算法，进行信道重分配。该移动台的新接入时隙同时考虑各时隙的干扰和移动台的空间分布，选取干扰较小，同时与移动台新的空间位置相对应的时隙。

本发明提出的动态信道分配的方法是一种分布式的方法，小区基站间只需要交换各小区采用的上下行的时隙信道数信息。各小区可以单独的进行分布的动态信道分配过程。本发明借鉴了FDMA中分扇区的思想，按照用户的空间位置和与基站的距离进行信道分配。

在这里按照角度对小区进行的区域划分是一种粗略的方法。在实际中考虑到小区内业务分布的不均匀，可以对调整个区域的面积使得个区域的业务量相等。

在本发明中，考虑到实际的信道的复杂性，在接收机端信道码的正交性不能完全保持，而通过智能天线在不同方向上的波束可以使各用户的信号区分开，因而在该信道分配算法中一个时隙内在各个角度区域内都分配了信道。同时在这样做可以使得在小区中的用户数目较多时，可以利用智能天线的方向性实现同一码道在不同区域内的空分复用，可以使得一个时隙内容纳更多的用户。

在本发明中，通过将信道在不同区域内按照远近距离的分配，使在多个小区的交叉区域内距离基站较远的用户同时发送的或者接收的概率减少，因而可以减少对称时隙内不同小区中基站和移动台的互相干扰。在上行链路中距离基站较远的移动台需要到基站的较大发射功率才能保持信噪比要求，此时相邻小区相邻区域内的较近的移动台由于有较小的路径损耗，可以以较小的功率克服来自临小区的干扰。在下行链路中，基站需要较大的发射功率来满足距离基站较远的移动台的信噪比要求，此时相邻小区相邻区域内只有距离基站较近的移动台处于下行链路状态，而这些移动台距离干扰基站的距离比较远，因而可以克服干扰。

在交叉时隙内，各小区分配信道给距离基站较近的移动台，由于较小的路径损耗，上下行链路都只需要较小的发射功率，可以减小对相邻小区反向链路的干扰。

本发明是将移动台按照其在本小区中所处的区域不同进行分类，根据移动台所在的不同区域给移动台分配不同的时隙和码字资源；不同区域的移动台，由于其位置给不同而给其他移动台和相邻小区带来的干扰的不同，需要将它们分配在不同的时隙中，才能减小小区间干扰的概率，提高系统性能，增加系统容量。凡在本发明的上述精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种时分-同步码分多址系统TD-SCDMA中的动态信道分配方法，所述TD-SCDMA系统包括多个小区，所述方法包括步骤:

(1)根据各个小区上下行业务所需要的信道情况，调整各个小区的上下行时隙的分配；

(2)将各个小区中的与基站的距离小于预定距离的移动台分配到交叉时隙的码道中，直到分配完所有的交叉时隙的码道；

(3)向相邻小区的交叉区域中的各个移动台分别分配不同的时隙；

其中步骤(2)中的所述预定距离是由交叉时隙在整个时隙中所占的比例所确定的；

步骤(3)还包括:在相邻的三个小区的每个时隙中，只有一个小区将信道分配给距离基站远的移动台，其他两个小区则将信道分配给距离基站近和较近的移动台。

2、根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)还包括:

在|γ_u/γ_d-N_u/N_d|≥δ时，为各个小区重新分配上下行时隙，其中N_u、N_d是上行链路与下行链路占用的时隙数目，γ_u和γ_d分别表示一段时间内上行和下行的平均业务量，δ是用于确定时隙分配能够满足负载要求的阈值。

3、根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)还包括:

找出每个小区每帧中的交叉时隙，并且找出每个小区的交叉时隙在每一帧中的序号。

4、根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)还包括:

在同向时隙中的任一区域的移动台数目大于所述同向时隙中的空余码道数目时，将所述任一区域中的一部分移动台划分到离所述任一区域较近的区域中，并且对被划分的所述一部分移动台和在所述任一区域留下的剩余部分的移动台分别分配不同的时隙。

5、根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)还包括:

在同向时隙只有一个时，将所述时隙中的所有码道分配给小区中的所有移动台。

6、根据权利要求1所述的方法，还包括:

在新的移动台接入小区时，如果所述移动台距离基站的距离小于所述预定距离，则将交叉时隙中的空余码道分配给所述移动台，

如果所述移动台距离所述基站大于所述预定距离或者交叉时隙中不存在空余码道，则将所述移动台按照相邻小区的交叉区域时隙错开的方式分配到同向时隙中。

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