CN100586214C - 正交频分复用系统的基站及其小区载波资源的调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种OFDM系统中小区载波资源的调度方法，包括：对本小区中间位置的移动台，确定对其进行赋形时波束指向的相邻小区；确定所述相邻小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，to；优先为该移动台分配子载波集合Fe，to和本小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，in之外的载波资源。本发明还公开了一种应用上述载波资源调度方法的基站。本发明使得小区中间位置的移动台与可能干扰的相邻小区边缘位置的移动台尽可能工作在不同的载波频率，降低了小区间的干扰；同时还可以根据实时应用情况对载波资源进行灵活调度。
Description
技术领域
本发明涉及OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术的OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access，正交频分多址)多址方式，尤其涉及采用OFDMA的移动通信系统中小区载波资源的调度方法的方法及该方法应用的基站。
背景技术
在LTE(Long Term Evolution，长期演进项目)物理层技术讨论和发展过程中，OFDM技术已经成为可能被采用的主流技术之一。OFDM技术的主要原理在于将高速数据流通过串并转换，形成多个低速数据子流在多个正交子载波上并行传输，从而有效地降低符号间干扰，提高频谱利用率。
当采用OFDMA多址方式时，邻近的不同用户终端如果分配了相同的子载波就会造成相互干扰。对于同一小区内的移动台(MS，Mobile Station)，基站(BS，Base Station)可以为其分配不同的子载波，以降低或消除移动台间的干扰。而如何保证充分利用系统资源的条件下，有效地抑制不同小区间移动台的干扰，已成为目前讨论的热点。
降低小区间干扰的方法主要有频率软复用技术和天线波束赋形技术。
在频率软复用技术中，将小区分为边缘位置和中间位置，其中边缘位置为可能与其他小区的边缘位置造成互相干扰的地域范围，其余为小区的中间位置。下行方向频率软复用技术的原理如图1所示，BS1、BS2和BS3分别为小区1、2和3的基站，移动台MS12、MS22和MS32分别位于小区1、2和3的中间位置，移动台MS11、MS21和MS31分别位于小区1、2、3的边缘位置。每个小区分别使用不同的子载波集合为边缘位置的移动台MS11、MS21和MS31分配载波资源，如图1中以斜线填充的子载波集合，以降低或消除它们之间的相互干扰。对小区中间位置的移动台MS12、MS22和MS32，可以任意分配子载波，如图1中以点填充的子载波集合，通过适当降低这些移动台的发射功率，利用信号衰减可以减轻对相邻小区的干扰。
天线波束赋形技术通过将发送给移动台的信号约束在一个较窄的波束覆盖范围内，来降低对其他非波束覆盖区域的移动台的干扰。由于信号被约束在一定范围内，非覆盖区域的移动台几乎不会受到干扰；同时由于信号的衰减，距离较远的移动台受到的影响也很小，因而波束赋形技术对于抑制小区间干扰有较好的作用。
现有技术中将频率软复用技术和天线波束赋形技术结合起来使用。然而，即使同时运用这两种技术，在有些情况下仍可能造成小区间的干扰。例如在图2中，移动台MS211和移动台MS222分别属于小区1和小区2，小区1和2中点状阴影的区域为每个小区的边缘位置，三角阴影区是小区1为移动台MS211发送下行信号时，形成的波束覆盖区域；位于小区2边缘位置的移动台MS222由于在波束覆盖范围内，当移动台MS211与MS222使用了相同的子载波时，MS222就会受到干扰。由于位于小区中间位置的移动台可以任意分配子载波，因而不可避免地会出现小区间干扰的情况。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中为位于小区中间位置的移动台任意分配子载波造成小区间干扰的问题。
本发明所述OFDM系统中小区载波资源的调度方法包括以下步骤：
a)对本小区中间位置的移动台，确定对其进行赋形时波束指向的相邻小区；
b)确定所述相邻小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，to；
c)优先为该移动台分配既不属于子载波集合Fe，to也不属于本本小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，in的可用载波资源。
优选地，所述方法还包括：
d)当子载波集合Fe，in和Fe，to之外的可用载波资源少于该移动台的使用需求时，判断本次调度周期中本小区是否还调度位于边缘位置的移动台，如果是，不足部分优先分配子载波集合Fe，to的可用载波资源；如果否，不足部分优先分配子载波集合Fe，in的可用载波资源。
优选地，所述步骤a)之后还包括：
接收所述相邻小区当前边缘位置的移动台调度信息；
如果所述相邻小区当前未调度位于边缘位置的移动台，优先为该移动台分配子载波集合Fe，in之外的可用载波资源。
优选地，所述步骤b)和步骤c)之间还包括：如果所述相邻小区超过1个，当其中有小区当前未调度位于边缘位置的移动台时，在子载波集合Fe，to中删去该小区边缘位置所使用的子载波。
优选地，所述方法还包括：
确定移动台在本小区中的位置；
对本小区边缘位置的移动台，从子载波集合Fe，in中为该移动台分配载波资源。
优选地，所述移动台在本小区中的位置通过测算该移动台导频信息的强度和来波方向或通过该移动台上报的路损信息确定。
优选地，所述对移动台进行赋形时波束指向的相邻小区根据该移动台的来波方向确定。
本发明还提供了一种OFDM系统中的基站，包括相邻小区模块、相邻小区子载波模块、载波资源分配模块，其中：
相邻小区模块用来确定为位于本小区中间位置的移动台进行波束赋形时波束指向的相邻小区；
相邻小区子载波模块用来确定所述波束指向的相邻小区的边缘位置所使用的子载波集合Fe，to；
载波资源分配模块用来根据Fe，to和本小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，in为该移动台分配载波资源，分配方法包括优先分配既不属于Fe，to也不属于Fe，in的可用载波资源。
优选地，所述基站还包括相邻小区实时调度模块，用来接收所述相邻小区当前边缘位置的移动台调度信息；
相邻小区子载波模块接收相邻小区实时调度模块输出的相邻小区移动台调度信息，将所述相邻小区中未调度边缘位置移动台的小区的边缘位置所使用的子载波从Fe，to中删除。
优选地，所述载波资源分配模块的分配方法还包括：当既不属于Fe，in也不属于Fe，to的所述可用载波资源少于该移动台的使用需求时，如果本小区在本次调度周期中不调度位于边缘位置的移动台，不足部分优先分配子载波集合Fe，in的可用载波资源；否则当Fe，to不为空集时，不足部分优先分配子载波集合Fe，to的可用载波资源。
本发明通过尽量不为小区中间位置的移动台分配其波束指向的相邻小区的边缘位置所使用的子载波，使得小区中间位置的移动台与可能干扰的相邻小区的边缘位置的移动台尽可能工作在不同的载波频率，降低了小区间的干扰；
进一步地，本发明通过实时获知相邻小区的资源调度情况，将未进行边缘位置移动台调度的相邻小区所使用的边缘位置载波分配给本小区的移动台，增加了载波资源调度的灵活性。
附图说明
图1为下行方向频率软复用技术的原理示意图；
图2为对小区中间位置的移动台进行赋形时波束覆盖范围的示意图；
图3为本发明所述载波资源调度方法实施例一的流程图；
图4为对小区中间位置的移动台进行赋形时波束指向相邻小区的示意图；
图5为本发明所述载波资源调度方法实施例二的流程图；
图6本发明所述基站的结构示意图。
具体实施方式
在现有技术中，频率软复用技术只考虑了在相邻小区边缘位置的移动台之间相互干扰的问题，波束赋形技术只考虑了在同一小区内部移动台之间干扰的问题，而没有考虑一个小区中间位置的移动台的波束会对其覆盖范围内相邻小区的边缘位置造成干扰的问题。在对小区中间位置的移动台进行载波资源调度时，如果为其分配与本小区和其波束覆盖的相邻小区的边缘位置不同频率的载波，就可以避免对相邻小区边缘位置移动台的干扰。
在OFDM系统中，小区的载波资源调度以一定的调度周期进行。在每个调度周期，先确定一个本调度周期要被服务的移动台集合以及可用载波资源集合，再进行资源分配；每完成一个移动台的资源分配，就将其从集合中删除，并将为其分配的子载波从可用载波资源集合中删除，直到所有资源已分配完毕或者集合中所有移动台都已经进行了资源分配后结束本次调度。本发明在调度周期中为某个移动台分配资源的时候，除了要考虑该移动台的位置，还要考虑本次调度周期的移动台集合内其他移动台的位置。
图3所示本发明中小区载波资源调度方法实施例一的流程，在步骤S301，确定本小区在本次调度周期中被调度的移动台集合以及集合中各个移动台的位置。
在步骤S302，确定本次调度周期中本小区的可用载波资源。
在步骤S303，确定当前被调度的移动台。
在步骤S304，判断移动台是否在本小区的中间位置，如果是，执行步骤S305；如果否，转步骤S312。本发明中基站可以通过测算移动台的导频信息的强度和来波方向判断出移动台在小区中的位置，也可以通过移动台上报的路损信息来得出移动台在小区中的位置。
在步骤S305，确定对该移动台进行赋形时波束所指向的相邻小区。一种可能的方法为根据该移动台信号的来波方向确定为其赋形波束所指向的小区。
基站发送至一个移动台的波束可能指向一个相邻小区，也可能指向两个相邻小区，这与移动台在小区中所处的位置有关。如图4所示，小区1的一些边界点会同时与两个其他小区邻接，当本小区基站与移动台的连线指向或接近这些边界点时，如小区1中的移动台MS422，对该移动台赋形时波束会同时指向小区4和小区5；而当本小区基站与移动台的连线至这些边界点有一定偏移时，如小区1中的移动台MS411，对其赋形时波束只会指向小区2。
本实施例中对波束指向一个相邻小区和指向两个相邻小区的情况均可适用。
回到图3，在步骤S306，确定本小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，in，以及波束指向的相邻小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，to。
在采用频率软复用技术时，各个邻接小区的边缘位置使用不相重合的子载波集合。每个小区的基站可以通过彼此间交换资源使用信息的方式得知邻接小区边缘位置所使用的子载波，也可以由每个小区将本小区的相关信息上报中间节点，如aGW(Access Gateway，接入网关)，并从中间节点获得其他邻接小区的相关信息。aGW是LTE系统中基站的上层节点，一个aGW可能同时与多个基站连接，为基站提供连接至核心网络的数据通道。
在步骤S307，优先为该移动台分配集合Fe，in和Fe，to之外的可用子载波。换言之，优先为该移动台分配可用载波集合中不属于Fe，in和Fe，to的子载波。
在步骤S308，判断Fe，in和Fe，to之外的可用子载波是否可以满足该移动台对子载波的使用需求，如果是，转步骤S313；如果否，执行步骤S309。
在步骤S309，判断本调度周期内本小区是否调度位于边缘位置的移动台，即当前的被调度移动台集合中是否包括位于边缘位置的移动台，如果是，执行步骤S311，如果否，执行步骤S310。
在步骤S310，优先该移动台分配子载波集合Fe，in中的可用载波资源，转步骤S313。
在步骤S311，优先为该移动台分配子载波集合Fe，to中的可用载波资源，转步骤S313。
在步骤S312，为处于本小区边缘位置的该移动台分配子载波集合Fe，in中的可用载波资源。
在步骤S313，判断是否本次调度周期移动台集合中的移动台是否都已进行调度或者资源已分配完毕，如果是，执行步骤S315；如果否，，执行步骤S314。
在步骤S314，将本次分配资源的移动台从被调度的移动台集合中删除，将已经分配的子载波从可用载波资源集合中删除后，转步骤S302，为下一个待调度的移动台进行资源调度。
在步骤S315，本次调度周期载波资源调度完毕，被调度的移动台在为其分配的子载波上进行数据传输。将可用子载波集合恢复为全部可用于传输数据的子载波集合。
在实施例一中，每个小区在分配子载波时没有考虑了波束指向的相邻小区的当前资源利用情况。虽然本小区中某个移动台的波束指向了相邻小区，但如果该相邻小区当前没有调度处在边缘位置的移动台，即使本小压中的该移动台使用与该相邻小区边缘位置同样频率的载波，也不会造成干扰。在本发明中调度方法的实施例二中将相邻小区的当前资源使用情况考虑在内，使得载波资源的分配更为灵活。
实施例二的流程如图5所示，在步骤S501，确定本小区在本次调度周期中被调度的移动台集合以及集合中各个移动台的位置。
在步骤S502，接收波束指向的相邻小区当前边缘位置的移动台调度信息。在小区的移动台调度信息中包括当前该小区是否调度了位于边缘位置的移动台。
与实施例一中本小区获知其他小区边缘位置所使用的子载波类似，每个小区的基站可以通过彼此间交换当前资源调度信息的方式得知邻接小区边缘位置的移动台调度情况，也可以由每个小区将本小区的相关实时调度信息上报中间节点，如aGW，并从中间节点获得其他邻接小区的相关实时调度信息。
在步骤S503，确定本次调度周期中本小区的可用载波资源。
在步骤S504，确定当前被调度的移动台。
在步骤S505，判断移动台是否在本小区的中间位置，如果是，执行步骤S506；如果否，转步骤S517。
在步骤S506，确定对该移动台进行赋形时波束所指向的相邻小区。
在步骤S507，判断相邻小区当前是否未调度位于其边缘位置的移动台，即相邻小区中没有处在边缘位置的移动台请求资源分配和/或正在使用载波资源，如果是，转步骤S516；如果否，执行步骤S508。
当波束指向的相邻小区包括一个以上的小区时，只有每个小区当前均未调度边缘位置的移动台时，本步骤的判断结果才为是。
在步骤S508，确定本小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，in，以及波束指向的相邻小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，to。
当波束指向的相邻小区超过1个时，执行步骤S509，判断相邻小区中是否有当前未调度边缘位置移动台的小区，如果是，执行步骤S510；如果否，转步骤S511。
对相邻小区中当前未进行边缘位置移动台调度的小区，其边缘位置所使用的子载波集合可以用来分配给本小区中的该移动台，而不会对该相邻小区造成干扰。因此在步骤S510，删除子载波集合Fe，to中该相邻小区的边缘位置所使用的子载波。
在步骤S511，优先为该移动台分配集合Fe，in和Fe，to之外的可用子载波。
在步骤S512，判断Fe，in和Fe，to之外的可用子载波集合是否可以满足该移动台对子载波的使用需求，如果是，转步骤S518；如果否，执行步骤S513。
在步骤S513，判断本次调度周期中本小区是否调度位于边缘位置的移动台，即当前的被调度移动台集合中是否包括位于边缘位置的移动台，如果是，执行步骤S515，如果否，执行步骤S514。
在步骤S514，优先该移动台分配子载波集合Fe，in中的可用载波资源，转步骤S518。
在步骤S515，优先为该移动台分配子载波集合Fe，to中的可用载波资源，转步骤S518。
在步骤S516，当所有相邻小区当前均未对边缘位置的移动台进行调度时，优先为本小区中的该移动台分配子载波集合Fe，in之外的可用载波资源，转步骤S518。
在步骤S517，为处于本小区边缘位置的该移动台分配子载波集合Fe，in中的可用载波资源。
在步骤S518，判断是否本次调度周期移动台集合中的移动台是否都已进行调度或者资源已分配完毕，如果是，执行步骤S520；如果否，执行步骤S519。
在步骤S519，将本次分配资源的移动台从被调度的移动台集合中删除，将已经分配的子载波从可用载波资源集合中删除后，转步骤S504，为下一个待调度的移动台进行资源调度。
在步骤S520，本次调度周期载波资源调度完毕，被调度的移动台在为其分配的子载波上进行数据传输。将可用子载波集合恢复为全部可用于传输数据的子载波集合。
图6所示为应用本发明中载波资源调度方法的基站的结构示意图，相邻小区子载波模块630分别与相邻小区模块610、相邻小区实时调度模块620和载波资源分配模块640相连接。
当基站为本小区中间位置的移动台分配载波资源时，由相邻小区模块610根据对该移动台进行赋形时的波束确定波束指向的相邻小区。
相邻小区实时调度模块620接收波束指向的相邻小区当前边缘位置的移动台调度信息，其中包括当前相邻小区是否调度位于其边缘位置的移动台。相邻小区实时调度模块620为可选模块。
相邻小区子载波模块630根据相邻小区模块610确定的相邻小区，生成这些相邻小区的边缘位置所使用的子载波集合Fe，to。当基站包括相邻小区实时调度模块620时，根据相邻小区实时调度模块620输出的相邻小区当前移动台调度信息，相邻小区子载波模块630将波束指向的相邻小区中当前未进行边缘位置调度的小区在边缘位置所使用的子载波从集合Fe，to中删除。
接收到相邻小区子载波模块630输出的集合Fe，to，载波资源分配模块640根据Fe，to和本小区边缘位置使用的子载波集合Fe，in来进行载波资源分配。载波资源分配模块640优先分配子载波集合Fe，in和Fe，to之外的可用载波资源；当Fe，in和Fe，to之外的可用载波资源少于该移动台的使用需求时，判断本次调度周期中本小区是否进行边缘位置调度，如果否，不足部分优先分配子载波集合Fe，in的可用载波资源。如果进行边缘位置调度，当Fe，to不为空集时，不足部分优先分配子载波集合Fe，to的可用载波资源；若Fe，to为空集，则可供本小区分配的载波只剩集合Fe，in中的可用子载波了，此时可按照现有技术中的其他条件决定如何在中间位置的移动台和边缘位置的移动台之间分配载波资源。
本发明在频率软复用技术和波束赋形技术相结合的基础上，通过设计合理的载波资源调度方法，进一步有效地抑制了小区间的干扰。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种正交频分复用OFDM系统中小区载波资源的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)对本小区中间位置的移动台，确定对其进行赋形时波束指向的相邻小区；
b)确定所述相邻小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，to；
c)优先为该移动台分配既不属于子载波集合Fe，to也不属于本小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，in的可用载波资源。
2.如权利要求1所述OFDM系统中小区载波资源的分配方法，其特征在于，所述方法还包括：
d)当子载波集合Fe，in和Fe，to之外的可用载波资源少于该移动台的使用需求时，判断本次调度周期中本小区是否还调度位于边缘位置的移动台，如果是，不足部分优先分配子载波集合Fe，to的可用载波资源；如果否，不足部分优先分配子载波集合Fe，in的可用载波资源。
3.如权利要求1或2所述OFDM系统中小区载波资源的分配方法，其特征在于，所述步骤a)之后还包括：
接收所述相邻小区当前边缘位置的移动台调度信息；
如果所述相邻小区当前未调度位于边缘位置的移动台，优先为该移动台分配子载波集合Fe，in之外的可用载波资源。
4.如权利要求3所述OFDM系统中小区载波资源的分配方法，其特征在于，所述步骤b)和步骤c)之间还包括：如果所述相邻小区超过1个，当其中有小区当前未调度位于边缘位置的移动台时，在子载波集合Fe，to中删去该小区边缘位置所使用的子载波。
5.如权利要求1或2所述OFDM系统中小区载波资源的分配方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定移动台在本小区中的位置；
对本小区边缘位置的移动台，从子载波集合Fe，in中为该移动台分配载波资源。
6.如权利要求5所述OFDM系统中小区载波资源的分配方法，其特征在于：所述移动台在本小区中的位置通过测算该移动台导频信息的强度和来波方向或通过该移动台上报的路损信息确定。
7.如权利要求1或2所述OFDM系统中小区载波资源的分配方法，其特征在于：所述对移动台进行赋形时波束指向的相邻小区根据该移动台的来波方向确定。
8.一种OFDM系统中的基站，其特征在于，包括相邻小区模块、相邻小区子载波模块、载波资源分配模块，其中：
相邻小区模块用来确定为位于本小区中间位置的移动台进行波束赋形时波束指向的相邻小区；
相邻小区子载波模块用来确定所述波束指向的相邻小区的边缘位置所使用的子载波集合Fe，to；
载波资源分配模块用来根据Fe，to和本小区边缘位置所使用的子载波集合Fe，in为该移动台分配载波资源，分配方法包括优先分配既不属于Fe，to也不属于Fe，in的可用载波资源。
9.如权利要求8所述OFDM系统中的基站，其特征在于：所述基站还包括相邻小区实时调度模块，用来接收所述相邻小区当前边缘位置的移动台调度信息；
相邻小区子载波模块接收相邻小区实时调度模块输出的相邻小区移动台调度信息，将所述相邻小区中未调度边缘位置移动台的小区的边缘位置所使用的子载波从Fe，to中删除。
10.如权利要求8或9所述OFDM系统中的基站，其特征在于，所述载波资源分配模块的分配方法还包括：当既不属于Fe，in也不属于Fe，to的所述可用载波资源少于该移动台的使用需求时，如果本小区在本次调度周期中不调度位于边缘位置的移动台，不足部分优先分配子载波集合Fe，in的可用载波资源；否则当Fe，to不为空集时，不足部分优先分配子载波集合Fe，to的可用载波资源。
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: XIAOMI TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: INST OF TELECOMMUNICATION SCIENCE AND TECHNOLGOY Effective date: 20150120 |
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Effective date of registration: 20150120 Address after: 100085 Beijing city Haidian District Qinghe Street No. 68 Huarun colorful city shopping center two floor 13 Patentee after: Xiaomi Technology Co., Ltd. Address before: 100083 No. 40, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Patentee before: Inst of Telecommunication Science and Technolgoy |