CN100525158C - 时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法和装置，该方法包括：设定交叉时隙的使用条件；当用户申请接入时，根据设定的交叉时隙的使用条件为用户分配交叉时隙资源；监测交叉时隙内接入用户的状态；根据监测的交叉时隙内接入用户的状态和设定的交叉时隙的使用条件，调整或保持为用户分配的交叉时隙资源。实现该方法的装置由设定装置、存储装置、监测装置和交叉时隙分配装置组成。利用本发明，可以高效使用时分双工码分多址系统中的交叉时隙内的资源，避免交叉时隙内的强干扰，为用户提供稳定可靠的通信服务。

Description

时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法及装置。

背景技术

随着移动通信、数据通信和互联网的飞速发展与日益融合，以及移动用户对业务多样性需求的不断增长、对服务质量要求的进一步提高，使得第三代移动通信系统(3G)标准得以制定，并将投入商业运营。在3G系统中，除了提供传统的语音和多媒体业务(对称业务)以外，还要承载众多的数据业务(非对称业务，例如，包交换和因特网)。数据业务具有上下行需求不对称的特点，下行链路时常需要传送更多的业务量。在此情况下，对上下行业务仍分配相同数量的资源将会导致部分资源的浪费，系统容量也会因单边受限而大为降低。

TD-SCDMA(时分同步码分多址)是基于CDMA技术的3G系统，工作于TDD(时分双工)模式，上下行数据的传输由控制上下行的发送时间决定，发送时段内不接收，接收时段内不发送，而且可以灵活控制和改变发送和接收的时段长短比例。对于因特网等非对称业务的数据传输，下行数据量远大于上行数据量，这时可增加下行的时段时间，缩短上行的时段时间.达到高效率传送非对称业务数据的目的。上下行业务在同一载波不同时隙中被承载，通过指定上下行时隙数量可以灵活调节上下业务的承载能力，使之与业务上下行比例相匹配，可以让因业务的不对称性带来的系统容量损失降至最低，以提升系统的容量，获得最佳的频谱利用率。但是在相邻小区时隙划分不一致的情况下，一些时隙可能在相邻小区承载不同方向的业务，称作交叉时隙。通常交叉时隙内可能会有较强的小区间干扰，导致系统容量的损失。

在相邻小区的时隙上下行划分不一致时，交叉时隙内的小区间干扰表现为基站-基站和终端-终端的干扰，如图1所示：

1)在交叉时隙中，基站A发射给终端1的信号会对接收终端2信号的基站B造成干扰(图中所示的甲类干扰)，此项干扰是基站-基站的干扰。由于基站发射功率大，天线增益高，且路径损耗小，所以会严重干扰基站B接收终端2发射的信号。

2)在交叉时隙中，终端2发射给基站B的信号会干扰终端1接收基站A的信号(图中所示的乙类干扰)，此项干扰是终端-终端的干扰。由于终端发射功率小，且终端间路径损耗大，干扰不是很严重，但是当终端1与终端2距离较近时，终端2会严重干扰终端1接收基站A发射的信号。

通常，交叉时隙内的干扰会非常严重，尤其是基站-基站的干扰严重影响通信质量，使得交叉时隙在承担上行业务的小区几乎不能工作。在承担下行任务的小区，交叉时隙一般可以正常工作，但是在小区边缘地带可能受到强干扰，使其不能稳定工作。如果不做特殊的考虑，交叉时隙内的强干扰会导致较大的容量损失。

目前，业界也提出了一些避免或减小交叉时隙内的强干扰的算法和策略，比如在小区边缘地带禁用处于上下行转换点的时隙，或者完全禁止交叉时隙在承担上行业务小区中的使用；另外就是将系统内所有小区的时隙上下行方案设成相同，完全避免交叉时隙的出现。

现有的交叉时隙资源使用方案不能很好地兼顾避免交叉时隙内的强干扰又使容量损失较小。将所有小区设置成相同时隙上下行分配方案的方法限制了TDD系统资源分配灵活性的发挥，使得在各小区业务比例不一致的情况下，上下行资源比例不能很好的和上下行业务比例相匹配，导致资源利用率的下降。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，提供一种时分同步码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法及装置，以使系统既能避免交叉时隙内强干扰的出现，又能够高效使用交叉时隙内的资源。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法，包括：

A、设定交叉时隙的使用条件；

B、当用户申请接入时，根据所述设定的交叉时隙的使用条件为所述用户分配交叉时隙资源；

C、监测所述交叉时隙内接入用户的状态；

D、根据所述监测的交叉时隙内接入用户的状态和所述设定的交叉时隙的使用条件，调整或保持为所述用户分配的交叉时隙资源。

所述步骤A包括：A1、设定交叉时隙禁用方向。

所述步骤A还包括：A2、设定小区边缘禁用区域。

所述步骤A1包括：设定小区中时隙上下行划分不一致的相邻小区基站的来波方向区域为所述交叉时隙禁用方向。

所述步骤A2包括：

为各小区在与之时隙划分不一致的相邻小区方向设定包括与所述相邻小区所有的相交区域的特殊位置扇区；

设定所述各小区导频强度门限值；

设定所述各小区中来波方向在所述特殊位置扇区且导频强度低于所述导频强度门限值的用户终端所在区域为小区边缘禁用区域。

所述步骤A2还包括：

为各小区在与之时隙划分不一致的相邻小区方向设定包括与所述相邻小区所有的相交区域的特殊位置扇区；

设定所述各小区路径损耗门限值；

设定所述各小区中来波方向在所述特殊位置扇区且路径损耗大于所述路径损耗门限值的用户终端所在区域为小区边缘禁用区域。

所述步骤B包括：

B1、当用户接入时，获取所述用户接入时的方位信息；

B2、对于所处方位不在所述设定的交叉时隙禁用方向及小区边缘禁用区域内的用户，根据所述设定的接纳控制算法为所述用户分配交叉时隙资源。

所述步骤B1包括：通过测量报告获取所述用户接入时的方位信息。

所述交叉时隙内接入用户的状态包括：所述接入用户的来波到达方向、导频强度、路径损耗信息。

所述步骤D包括：

D1、根据所述监测的交叉时隙内接入用户的状态获取所述接入用户的方位信息；

D2、对于所述交叉时隙内接入用户的方位已改变并且已在所述设定的交叉时隙禁用方向及小区边缘禁用区域内的接入用户，重新分配非交叉时隙资源；

D3、对于所述交叉时隙内接入用户的方位未改变或已改变但未在所述设定的交叉时隙禁用方向及小区边缘禁用区域内的接入用户，保持已分配的交叉时隙资源。

一种时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的装置，包括：

设定装置与存储装置，用于设定交叉时隙的使用条件并存储所述条件；

监测装置，用于监测交叉时隙内接入用户的状态变化；

时隙分配装置，当用户申请接入时，根据所述交叉时隙的使用条件为所述用户分配交叉时隙资源；并根据所述监测的交叉时隙内接入用户的状态变化，调整或保持为所述用户分配的交叉时隙资源。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明充分利用了TD-SCDMA系统的空分特性，采用智能天线技术进行上下行波束赋型，实现定向接收和定向发射，通过设定交叉时隙的分配准则，高效地利用了系统资源，减少了系统的容量损失；通过持续监测交叉时隙内用户的状态，并根据用户状态调整为用户分配的交叉时隙资源，使用户避免了相邻小区的强干扰，保证了用户的通信质量。

附图说明

图1是时分双工码分多址系统中相邻小区交叉时隙的干扰分析示意图；

图2是TD-SCDMA系统中通过采用智能天线波束赋型消除部分干扰的原理图；

图3是交叉时隙禁用方向区域；

图4是交叉时隙禁用方向的确定示意图；

图5是小区边缘禁用交叉时隙区域示意图；

图6是本发明时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法的实施例的详细流程图；

图7是本发明方法中对交叉时隙内用户的监测管理过程的流程图；

图8是本发明装置的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心在于通过设定交叉时隙的使用条件，在用户接入时根据设定的交叉时隙的使用条件为所述用户分配交叉时隙资源，并通过监测该用户的状态，根据该状态调整为所述用户分配的交叉时隙资源，以使系统充分利用交叉时隙资源，减少因上下行业务的不对称性带来的系统容量损失，并且保证交叉时隙内用户的通信质量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，首先结合附图对TD-SCDMA系统中交叉时隙内的干扰作一详细分析。

本技术领域人员知道，在TDD的移动通信系统中，接收和传送在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道。交叉时隙是指在相邻小区时隙划分不一致时，在相邻小区承载不同方向业务的时隙。交叉时隙内的小区间干扰表现为基站-基站和终端-终端的干扰。

对于交叉时隙内基站-基站的干扰：

在TD-SCDMA系统中，由于采用TDD模式，上下行链路使用同一频率，同一时刻上下行链路的空间物理特性完全相同，所以只要根据上行数据在基站端进行空间参数的估值，再根据估值对下行链路的数据进行数字赋形，就可达到自适应波束赋形的目的，充分发挥智能天线的作用。因此基站通过智能天线技术进行上下行波束赋型，能实现无线信号的定向接收和定向发射。基站可以向着终端所在的方向发射信号，同时向着终端所在的方向接收信号。在此条件下，在交叉时隙内，如果两个相互干扰的基站连线方向上没有用户，那么基站-基站的干扰就会受到智能天线的抑制。

图2示出了TD-SCDMA系统中通过采用智能天线波束赋型消除部分干扰的原理。假设时隙Ti在小区A中为下行时隙，在小区B中为上行时隙。其中，小区A内的基站A通过智能天线与终端1通信，另一个相邻小区B内的基站B通过智能天线与终端2通信。基站A利用智能天线向终端1定向发射信号，信号波束主瓣指向终端1，没有指向基站B，因此不会强烈干扰基站B对终端2的发射信号的定向接收。但是基站A所发波束的旁瓣有可能会干扰基站B，此时基站B定向接收终端2的发射信号，可以进一步抑制来自基站A方向上的干扰。由以上分析可知，如果在存在交叉时隙的小区A和小区B中，只给不处于基站A到基站B方向上的用户分配交叉时隙资源，就可以有效抑制消除基站-基站的干扰。

可以利用智能天线提供的DOA(来波方向)信息来确定用户是否处于时隙划分不一致相邻小区基站连线方向上。考虑到DOA测量存在误差，可以根据相邻小区基站的来波方向划定一个扇区为交叉时隙禁用区域。如图3所示，α是相邻小区基站的来波方向，(θ1，θ2)所确定的扇区就是小区A内的交叉时隙禁用方向区域。

基于以上的分析可知，禁止为处于交叉时隙禁用方向上的用户分配交叉时隙内的资源即可有效避免交叉时隙内基站-基站间的干扰。

例如，可通过以下方法来确定交叉时隙禁用方向：

1)系统记录各小区相邻小区基站的波束到达方向区域；

2)系统为各小区找出时隙上下行划分方案不一致的相邻小区；

3)对每个小区而言，时隙上下行划分不一致的相邻小区基站的来波方向区域就是交叉时隙禁用方向。

参照图4所示的小区系统，假设时隙i在小区0，1，3，4和5为下行时隙，在小区2和小区6为上行时隙。对基站0来说基站2和基站6相对于基站0的方向区域是交叉时隙禁用方向区域。

对于交叉时隙内终端-终端的干扰：

在无线通信系统中，通常出于对成本和体积的考虑，终端大都不采用智能天线，信号的发射和接收都是全向的，难以依靠波束赋型消除交叉时隙内终端-终端的干扰。但是终端-终端的干扰只有在相互干扰的终端距离接近时才会比较强烈，随着距离的增大路径损耗增加，干扰会逐渐减弱。因此，禁止为处于小区边缘特殊区域的用户分配交叉时隙内资源可以有效地抑制终端-终端的干扰。

可以依据以下两个条件来确定这种小区边缘的特殊区域：

1.对于存在交叉时隙的小区，以其基站位置为顶点，设定一个朝向与之时隙划分不一致的相邻小区的扇区，使该扇区包括与所述相邻小区所有的相交区域，有几个时隙划分不一致的相邻小区就需要设定对应个数的特殊位置扇区，在这些区域里的用户有可能与所述相邻小区的用户距离较近。

2.为了充分利用交叉时隙资源，可以进一步利用导频强度或者路径损耗来确定用户是否处于小区边缘，以便缩小所述小区边缘特殊区域的范围。如果该用户的导频强度低于一个预定的门限值，则认为该用户处于小区边缘；或者如果该用户的路径损耗大于一个预定的门限值，则认为该用户处于小区边缘。

参照图5所示的小区系统，Cell1与Cell3为相邻小区，且时隙上下行划分不一致，即相邻小区Cell1与Cell3间存在交叉时隙。对Cell1而言，依据上述两个条件来确定的小区边缘的特殊区域为扇区(Ω1，Ω2)中带斜线的部分。

基于上述分析可知，如果系统测得的用户DOA(来波方向)处于条件1确定的特殊位置扇区，并且通过导频强度或者路损判断用户处于条件2确定的区域，则不为其分配交叉时隙资源。这样可以避免相邻小区内工作于交叉时隙的用户距离靠近，并且能够尽量减小交叉时隙资源分配时在空间上的限制，即使得不能使用交叉时隙的区域最小。

值得指出的是，交叉时隙终端-终端的干扰主要是由工作于上行时隙的终端引起的，所以只需在上述特殊区域中禁止上行时隙的使用就可以有效抑制交叉时隙中的终端-终端的干扰。更为保险的做法是在上述特殊区域中禁止上下行交叉时隙的使用。

本发明就是基于以上的分析，在对交叉时隙资源的利用时，禁止为交叉时隙禁用方向及小区边缘禁用区域内的用户分配交叉时隙资源，以充分保证这些用户的通信质量；对于方位不在所述时隙禁用方向及小区边缘禁用区域内的用户，通过接纳判决偿试为这些用户分配交叉隙资源，以进一步保证通信质量。通过持续监测交叉时隙内接入用户的状态，对已分配交叉时隙资源的用户在交叉时隙资源使用条件被破坏时进行及时的调整，为其重新分配非交叉时隙资源，避免了强干扰的出现，保证为用户提供稳定的服务。

下面参照图6对本发明方法作进一步的说明。该方法包括以下步骤：

步骤601：系统初始化，包括：设定交叉时隙禁用方向和小区边缘禁用区域，设定接纳控制算法。

按如下条件设定交叉时隙禁用方向：设定小区中时隙上下行划分不一致的相邻小区基站的来波方向区域为所述交叉时隙禁用方向。禁用方向扇区的确定可在小区规划时完成。

按如下条件设定小区边缘禁用区域：

首先，为各小区在与之时隙划分不一致的相邻小区方向设定特殊位置扇区，各小区特殊位置扇区的设定，以其基站位置为顶点，向着与其存在交叉时隙的相邻小区设定一个扇区，使该扇区包括与所述相邻小区所有的相交区域，有几个存在交叉时隙的相邻小区就需要设定对应个数的特殊位置扇区；

为各小区设定导频强度门限值或者路径损耗门限值；

设定来波方向在所述特殊位置扇区内且导频信号强度低于设定的导频强度门限值或者路径损耗大于设定的路径损耗门限值的用户终端所在区域为小区边缘禁用区域；

其中，所述导频信号强度为用户终端接收到的导频能量与全部接收到的能量的比值，导频信号是每个基站连续发射的未经调制的、直接序列扩频的信号，它主要用于使所有在基站覆盖区中工作的移动台进行同步和切换。导频信号强度可以通过测量来获得。

接纳控制是建立在容量性能分析基础之上的。通过有效的接纳控制算法，使小区容量处于饱和状态时，不再接纳新连接请求，以保证已有用户的QoS要求；小区容量未达到饱和状态时，在保证已有用户QoS要求的同时，尽可能多地接纳新连接请求，以充分利用无线资源。接纳控制可分为下行链路与上行链路两种情况。就下行链路而言，可采用基于功率的方法，计算本小区的发射功率，若低于预定门限，则接纳新请求；就上行链路而言，其准则可以是基于用户数的，也可以是基于干扰的。可以根据系统实际需要，采用现有的接纳控制算法实现用户接纳控制。

步骤602：当用户申请接入时，获取该用户接入时的方位信息。例如，可以通过测量报告获取该用户接入时的方位信息。

步骤603：判断该用户是否处在设定的交叉时隙禁用方向。

如果是，则进到步骤608：系统偿试在非交叉时隙中接纳该用户。

如果不是，则进到步骤604：进一步判断该用户是否处在设定的小区边缘禁用区域内。

如果是，则进到步骤608：系统偿试在非交叉时隙中接纳该用户。

如果不是，则进到步骤605：系统偿试在交叉时隙中接纳该用户。

步骤606：根据设定的接纳控制算法，判断该用户是否通过接纳判决。

如果通过，则进到步骤607：系统在交叉时隙中接纳该用户。

如果未通过，则进到步骤608：系统偿试在非交叉时隙中接纳该用户。

步骤609：根据交叉时隙内接入用户的状态调整为所述用户分配的交叉时隙资源。

在上述过程中，为通过接纳判决的用户分配交叉时隙后，由于无线用户的移动性，可能会破坏用户接入时满足的交叉时隙资源的分配条件，比如原来不是在禁用交叉时隙方向上的用户移动到该方向上，或者原来在基站附近的用户移动到小区边缘等。这就需要系统通过测量报告(包括波束到达方向，路损信息等)监测交叉时隙内接入用户的状态，并根据交叉时隙内接入用户的状态调整为该用户分配的交叉时隙资源，即上述步骤609所示过程。如图7所示，具体包括以下步骤：

步骤701：获取交叉时隙内接入用户的方位信息；

步骤702：判断该接入用户的方位相对于所述用户接入时的方位是否已经改变；

如果未改变，则进到步骤705：保持已分配的交叉时隙资源；

如果已改变，则进到步骤703：进一步判断该接入用户的方位是否已在设定的交叉时隙禁用方向上或者在设定的小区边缘禁用区域内；

如果是，则进到步骤704：为该用户重新分配非交叉时隙的资源；

如果不是，则进到步骤705：保持已分配的交叉时隙资源。

上述本发明方法可通过图8所示的装置实现。参照图8，该装置包括：设定装置801、存储装置802、监测装置803和时隙分配装置804。其工作原理如下：

首先由设定装置801设定交叉时隙的使用条件，比如，设定交叉时隙禁用方向及小区边缘禁用区域；然后将设定的交叉时隙的使用条件存储到存储装置802中，以便为交叉时隙的使用提供依据；当用户接入时，时隙分配装置804根据存储装置802存储的交叉时隙的使用条件为满足条件的用户分配交叉时隙资源；用户接入后，监测装置803持续监测交叉时隙内接入用户的状态变化，当用户的状态发生变化且不再满足交叉时隙的使用条件后，通知时隙分配装置804为该用户重新分配非交叉时隙资源。

在本发明的实施例中，虽然主要以TD-SCDMA系统描述了本发明方法，本领域技术人员知道，本发明方法并不只局限于TD-SCDMA系统，可以用于存在相邻小区时隙划分不一致的其它时分双工系统。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (8)

1、一种时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法，其特征在于，所述方法包括：

A、设定交叉时隙的使用条件，所述的使用条件至少包括交叉时隙的禁用方向区域，当用户的来波方向在交叉时隙的禁用方向区域内时，不使用交叉时隙的资源，其中交叉时隙的禁用方向区域定义为与本小区时隙上下行划分不一致的相邻小区基站的来波方向区域；

B、当用户申请接入时，获取所述用户接入时的来波方向信息，根据用户的来波方向信息是否符合所述设定的交叉时隙的使用条件，为所述用户分配交叉时隙资源；

C、监测所述交叉时隙内接入用户的状态，其中包括用户的来波方向信息；

D、根据所述监测的交叉时隙内接入用户的状态和所述设定的交叉时隙的使用条件，调整或保持为所述用户分配的交叉时隙资源。

2、根据权利要求1所述的时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法，其特征在于，所述交叉时隙内接入用户的状态包括：所述接入用户的导频强度、路径损耗信息。

3.根据权利要求2所述的时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法，其特征在于，所述步骤A的设定交叉时隙的使用条件中，所述的使用条件还包括小区边缘禁用区域，具体为：

为各小区在与之时隙划分不一致的相邻小区方向设定包括与所述相邻小区所有的相交区域的特殊位置扇区；

设定所述各小区导频强度门限值；

设定所述各小区中来波方向在所述特殊位置扇区且导频强度低于所述导频强度门限值的用户终端所在区域为小区边缘禁用区域。

4、根据权利要求2所述的时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法，其特征在于，所述步骤A的设定交叉时隙的使用条件中，所述的使用条件还包括小区边缘禁用区域，具体为：

为各小区在与之时隙划分不一致的相邻小区方向设定包括与所述相邻小区所有的相交区域的特殊位置扇区；

设定所述各小区路径损耗门限值；

设定所述各小区中来波方向在所述特殊位置扇区且路径损耗大于所述路径损耗门限值的用户终端所在区域为小区边缘禁用区域。

5、根据权利要求3或4所述的时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

对于所处方位不在所述设定的交叉时隙禁用方向区域及小区边缘禁用区域内的用户，根据设定的接纳控制算法为所述用户分配交叉时隙资源。

6、根据权利要求1所述的时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法，其特征在于，所述步骤B包括：通过测量报告获取所述用户接入时的来波方向信息。

7、根据权利要求5所述的时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的方法，其特征在于，所述步骤D包括：

D1、根据所述监测的交叉时隙内接入用户的状态获取所述接入用户的来波方向信息；

D2、对于所述交叉时隙内接入用户的来波方向已改变并且已在所述设定的交叉时隙禁用方向区域及小区边缘禁用区域内的接入用户，重新分配非交叉时隙资源；

D3、对于所述交叉时隙内接入用户的方位未改变或已改变但未在所述设定的交叉时隙禁用方向区域及小区边缘禁用区域内的接入用户，保持已分配的交叉时隙资源。

8、一种时分双工码分多址系统中使用交叉时隙资源的装置，其特征在于，所述装置包括：

存储装置，用于存储预先设定的交叉时隙的使用条件，所述的使用条件包括交叉时隙的禁用方向区域，当用户的来波方向在交叉时隙的禁用方向范围内时，不使用交叉时隙的资源，其中交叉时隙的禁用方向范围定义为与本小区时隙上下行划分不一致的相邻小区基站的来波方向区域；

监测装置，用于监测交叉时隙内接入用户的状态变化，其中包括用户的来波方向变化信息；

时隙分配装置，当用户申请接入时，根据所述交叉时隙的使用条件为所述用户分配交叉时隙资源；并根据所述监测的交叉时隙内接入用户的状态变化，调整或保持为所述用户分配的交叉时隙资源。

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