CN101035353A - 无线移动通信系统中的无线资源复用方法与分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明通过在无线移动通信系统中设置一个无线资源集中控制器，或多个彼此相互连接的无线资源分布控制器，对系统中的无线资源进行动态管理。所述无线资源控制器根据一个用户终端的位置信息和一个设定的无线资源最小复用距离，动态决定所述用户终端可复用的信道资源，从而提高无线资源的复用效率；另一方面，所述资源控制器将所述用户终端可用的无线资源分类并设定优先级，在为用户终端分配无线资源时，按照所述设定的优先级进行，从而降低用户终端的通信阻塞概率和通信中断概率。

Description

无线移动通信系统中的无线资源复用方法与分配方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术，更具体的说涉及一种无线移动通信系统中的无线资源复用方法与无线资源分配方法。

背景技术

在无线通信技术的发展过程中，如何对无线资源进行合理而有效的利用一直都是技术人员面临的核心问题之一。

在现有的GSM和IS-95第二代移动通信系统中，以及正在讨论的TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000等第三代移动通信系统中，均沿用了基于传统六边形小区的网络拓扑结构。在这些系统中，一个小区是向用户终端提供接入服务的基本单元，用户终端通过与其所在小区的基站通信进而接入移动通信系统。这种网络拓扑结构利用了无线信号的传输特点，首先，系统的无线资源在邻近的小区中被进行分割，不同的小区被配置以不同的无线资源，以避免通信过程中的相互干扰。同时，系统的无线资源在不相邻近的小区中被进行复用，不同的小区被配置以相同的无线资源，以提高无线资源的利用率。

上述结构下的一种常见的无线资源配置方式如图1所示。其中，系统的无线资源被分割为7部分，分别以R1、R2、...、R7表示。在相邻近的7个小区中，相应的配置了所述的7部分无线资源，而在其它不相邻近的小区中，所述的7部分无线资源可被再次使用。以复用因子(Reusing Factor)表示无线资源能够被重复使用所需要相隔的小区数目，则上述配置方式下的无线资源复用因子为7。

上述的无线资源配置以静态方式进行，即资源配置一旦完成，小区的无线资源便相对固定，而不能对其进行动态调整。例如，即使在一个小区中由于负载量较重而产生了呼叫阻塞，而其邻近小区中由于负载量较轻而使部分无线资源被闲置，也不能对所述两个小区中的无线资源灵活的加以调整，使其无线资源的利用率得以平衡。

此外，由于所述小区中无线资源的静态配置方式，在为小区内的一个用户终端分配无线资源时，便只能局限于小区中的无线资源，因而，目前提出的一些动态资源分配(DynamicResource Allocation)方法也只能以小区中的无线资源为基础，根据通信过程中的干扰情况，对用户终端的资源分配进行动态调整，使对无线资源的合理利用受到了一定的限制。

针对这样的问题，目前通常采用如下两种解决方案。一方面，在一些负载量较重的热点区域进行小区分裂，即把原本的一个小区进一步分裂为多个更小的微小区，每个微小区只覆盖一个较小的区域。通过将无线资源在不相邻近的的微小区中进一步复用，以提高原本小区的容量。另一方面，在一个小区中使用定向天线，从而将一个小区划分为多个扇区。在不同的扇区中对无线资源进行复用，以提高原本小区的容量。

上述两种解决方案共同具有的一个缺陷是，在提高了小区容量的同时带来了频繁的切换。由于原本的一个小区被分裂为多个微小区，或是被划分为多个扇区，每个微小区或扇区仍以静态方式被配置了相应的无线资源，因而，一个用户终端在移动的过程中将会因穿越多个微小区或扇区而需要进行多次无线资源的切换。

在越区切换的过程中，如果在目标微小区或扇区中未能给用户终端分配其所述的无线资源，用户终端的通信将被迫中断，如出现掉话，数据连接失败等情况。同时，在新的微小区或扇区中，在为用户终端分配无线资源时仍局限于微小区或扇区中的无线资源，因而依然可能存在因负载量增大而出现呼叫阻塞的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无线移动通信系统中的无线资源复用方法，可以提高无线资源的利用率，从而增大无线移动通信系统的容量。

本发明的目的还在于提出一种无线移动通信系统中的无线资源分配方法，可以降低用户终端的通信阻塞概率和通信中断概率，从而改进无线移动通信系统的性能。

上述的发明目的通过以下的技术方案加以实现：无线移动通信系统中的无线资源复用方法，包括步骤如下：

(1)在所述系统中设置至少一个无线资源控制器；

(2)在所述系统中设定一个无线资源最小复用距离；

(3)所述无线资源控制器根据一个用户终端的位置信息和所述的最小复用距离，为所述用户终端动态设定其可复用的无线资源。

根据本发明的一个方面，在所述步骤(1)中，所述的无线资源控制器为一个无线资源集中控制器或为两个或两个以上彼此相互连接的无线资源分布控制器。

根据本发明的一个方面，在所述步骤(2)中，所述的无线资源最小复用距离通过自动方式或手动方式进行设定。所述的无线资源最小复用距离为一个默认值或动态设定的值。

根据本发明的一个方面，在所述步骤(3)中，与所述用户终端的距离大于或等于所述最小复用距离的区域内的已用无线资源被设定为所述用户终端可复用的无线资源。

无线移动通信系统中的无线资源分配方法，包括步骤如下：

(1)在所述系统中设置至少一个无线资源控制器；

(2)所述无线资源控制器为一个用户终端设定其可用的无线资源集合，所述集合由系统空闲无线资源与所述用户终端可复用的无线资源组成；

(3)所述无线资源控制器将所述集合中的无线资源分为至少四类：静止用户终端已用的无线资源、与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源、系统空闲无线资源和其它无线资源；

(4)所述无线资源控制器按照设定的优先级对所述集合中的至少四类无线资源进行选择并为所述用户终端进行分配。

根据本发明的一个方面，在所述步骤(2)中，所述无线资源控制器根据所述用户终端的位置信息和系统设定的最小复用距离，为所述用户终端动态设定其可复用的无线资源。与所述用户终端的距离大于或等于所述最小复用距离的区域内的已用无线资源被设定为所述用户终端可复用的无线资源。

根据本发明的一个方面，在所述步骤(3)中，将所述集合中的其它无线资源按照用户终端的移动速度和/或移动方向进一步分类。

根据本发明的一个方面，在所述步骤(4)中，当所述用户终端为一个静止用户终端时，对所述四类无线资源进行选择的优先级由高到低为：与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源，静止用户终端已用的无线资源，其它无线资源，系统空闲无线资源。当所述用户终端为一个移动用户终端时，对所述四类无线资源进行选择的优先级由高到低为：与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源，系统空闲无线资源，静止用户终端已用的无线资源，其它无线资源。

根据本发明的一个方面，所述的无线资源为载波资源、时隙资源、码字资源中的一种或其组合。

附图说明

以下将通过具体实施例并结合附图对本发明的目的及特性加以详细描述，这些具体实施例实说明性的，不具有限制性。

图1为无线资源复用因子为7时的无线资源静态配置方式示意图；

图2为根据本发明，在无线移动通信系统中设置一个无线资源集中控制器时的系统结构示意图；

图3为根据本发明，在无线移动通信系统中设置多个彼此相互连接的无线资源分布控制器时的系统结构示意图；

图4为根据本发明的无线资源分配方法和不使用优先级的无线资源分配方法下的系统负载量与系统服务等级间的关系曲线图；

图5为根据本发明的无线资源分配方法和不使用优先级的无线资源分配方法下的系统负载量与无线资源变化频率间的关系曲线图。

具体实施方式

本发明的核心在于：通过在无线移动通信系统中设置一个无线资源集中控制器或多个彼此相互连接的无线资源分布控制器，对系统中的无线资源进行动态管理。一方面，根据一个用户终端的位置信息和一个设定的无线资源最小复用距离，动态决定所述用户终端可复用的信道资源，从而提高无线资源的复用效率；另一方面，将所述用户终端可用的无线资源分类并设定优先级，在为用户终端分配无线资源时，按照所述设定的优先级进行，从而降低用户终端的通信阻塞概率和通信中断概率。

根据本发明，在无线移动通信系统中设置一个无线资源集中控制器或多个彼此相互连接的无线资源分布控制器时的系统结构示意图分别如图2和图3所示。在这种系统结构下，所述的无线资源集中控制器或无线资源分布控制器为无线资源的管理设备，负责对系统中的无线资源进行动态管理。所述的无线资源既可为载波资源、时隙资源、码字资源中的任一种，也可为所述各种资源的组合。原本一个小区中的基站由接入点(Access Point)设备代替，所述的接入点设备为处理能力较强的网络节点，担当一个用户终端与所述无线资源控制器之间或与另一个用户终端之间的通信桥梁，其通信距离决定了一个小区的覆盖面积。当所述无线资源控制器为两个或两个以上彼此相连的无线资源分布控制器时，所述的无线资源分布控制器与所述的接入点设备可以在物理上相结合，或在物理上相分离，但二者须在逻辑上相互分离。

根据本发明的无线资源复用方法，在本发明的一个具体实施例中包括步骤如下：

(1)在所述系统中设置一个无线资源集中控制器或多个彼此相互连接的无线资源分布控制器；

(2)在所述系统中设定一个无线资源最小复用距离；

(3)所述无线资源控制器根据一个用户终端的位置信息和所述的最小复用距离，为所述用户终端动态设定其可复用的无线资源。

在所述步骤(2)中，所述的无线资源最小复用距离可通过自动方式或手动方式进行设定，所设定的无线资源最小复用距离可为一个默认值或动态变化的值，其设定方式和设定值可以根据系统无线资源的管理需要进行调整，如根据负载量的变化或通信业务的需求进行调整。

在所述步骤(3)中，与所述用户终端的距离大于或等于所述最小复用距离的区域内的已用无线资源被设定为所述用户终端可复用的无线资源。在此基础上，所述的无线资源控制器还可以根据其它的附加条件，如接收信号的信扰比、接收信号的路径损耗等条件对所述用户终端可用的无线资源进行设定。

通过分析可得，在满足同样的接收信号信扰比的条件下，使用根据本发明的无线资源复用方法时的无线资源利用率，相比于现有技术中的无线资源复用因子为n时的无线资源利用率大约可提高1/((2n+1)(n+1))。

根据本发明的无线资源分配方法，在本发明的另一个具体实施例中包括步骤如下：

(1)在所述系统中设置一个无线资源集中控制器或多个彼此相互连接的无线资源分布控制器；

(2)所述无线资源控制器为一个用户终端设定其可用的无线资源集合，所述集合由系统空闲无线资源与所述用户终端可复用的无线资源组成；

(3)所述无线资源控制器将所述集合中的无线资源分为至少四类：静止用户终端已用的无线资源、与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源、系统空闲无线资源和其它无线资源；

(4)所述无线资源控制器按照设定的优先级对所述集合中的至少四类无线资源进行选择并为所述用户终端进行分配。

在所述步骤(2)中，所述无线资源控制器可根据系统中特定的无线资源复用策略，为所述用户终端设定其可复用的无线资源。优选的，所述无线资源控制器根据所述用户终端的位置信息和系统设定的最小复用距离，为所述用户终端动态设定其可复用的无线资源：与所述用户终端的距离大于或等于所述最小复用距离的区域内的已用无线资源被设定为所述用户终端可复用的无线资源。在此基础上，所述的无线资源控制器还可以根据其它的附加条件，如接收信号的信扰比、接收信号的路径损耗等条件对所述用户终端可用的无线资源进行设定。所述的无线资源最小复用距离可通过自动方式或手动方式进行设定，其设定值可为一个默认值或动态设定的值。

在所述步骤(3)中，所述用户终端可用的无线资源被分为至少四类：静止用户终端已用的无线资源、与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源、系统空闲无线资源和其它无线资源。所述静止用户终端一般指其移动速度小于4km/h的用户终端，与所述用户终端具有相同移动速度的用户终端一般指其移动速度与所述用户终端的移动速度之差不超过5km/h，与所述用户终端具有相同移动方向的用户终端一般指其移动方向与所述用户终端的移动方向之差不超过45°。此外，所述集合中的其它无线资源可以按照用户终端的移动速度和/或移动方向被进一步分类。

在所述步骤(4)中，当所述用户终端为一个静止用户终端时，对所述四类无线资源进行选择的优先级可由高到低为：与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源，静止用户终端已用的无线资源，其它无线资源，系统空闲无线资源。这种优先级设置的原因在于：使静止用户终端首先尽可能的复用其它静止用户终端已用的无线资源，而最后选取系统空闲无线资源，从而尽可能的提高无线资源的利用率，降低通信阻塞的概率。当所述用户终端为一个移动用户终端时，对所述四类无线资源进行选择的优先级可由高到低为：与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源，系统空闲无线资源，静止用户终端已用的无线资源，其它无线资源。这种优先级设置的原因在于：使移动用户终端首先尽可能的复用与其具有相同移动速度和移动方向的其它用户终端已用的无线资源，从而可尽可能的减少所述移动用户终端在移动过程中进行无线资源切换的次数，即而降低移动用户终端在移动过程中的通信中断概率。为了减少对无线资源进行选择所需的时间，所述无线资源控制器将其按照设定的优先级最先搜索到的无线资源分配给所述用户终端。

对根据本发明的无线资源分配方法以及不使用优先级时的分配方法的系统性能进行仿真，仿真结果如图4和图5所示。其中，图4表示在给定的爱尔兰话务量等级下，系统中的通信阻塞概率和通信中断概率数值，即系统负载量与系统服务等级(GOS：Grade Of Service)之间的关系曲线。由图4可以看出，在所考察的爱尔兰等级3～10下，使用根据本发明的无线资源分配方法时的系统服务等级均明显优于不使用优先级时的分配方法的系统服务等级，也即在使用根据本发明的无线资源分配方法时，系统中的通信阻塞概率和通信中断概率均可得到降低。图5表示在给定的爱尔兰等级下，在一定时间内的通信过程中，无线资源发生变换的次数。由图5可以看出，在所考察的爱尔兰等级3～10下，使用根据本发明的无线资源分配方法时的无线资源切换频率远远少于不使用优先级时的分配方法的无线资源切换频率，因而移动用户终端在移动过程中的通信中断概率将被大大降低。

Claims (17)

1.无线移动通信系统中的无线资源复用方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)在所述系统中设置至少一个无线资源控制器；

(2)在所述系统中设定一个无线资源最小复用距离；

(3)所述无线资源控制器根据一个用户终端的位置信息和所述的最小复用距离，为所述用户终端动态设定其可复用的无线资源。

2.如权利要求1所述的无线资源复用方法，其特征在于在所述步骤(1)中，所述的无线资源控制器为一个无线资源集中控制器。

3.如权利要求1所述的无线资源复用方法，其特征在于在所述步骤(1)中，所述的无线资源控制器为两个或两个以上彼此相互连接的无线资源分布控制器。

4.如权利要求1所述的无线资源复用方法，其特征在于在所述步骤(2)中，所述的无线资源最小复用距离通过自动方式或手动方式进行设定。

5.如权利要求1所述的无线资源复用方法，其特征在于在所述步骤(2)中，所述的无线资源最小复用距离为一个默认值或动态设定的值。

6.如权利要求1所述的无线资源复用方法，其特征在于在所述步骤(3)中，与所述用产终端的距离大于或等于所述最小复用距离的区域内的已用无线资源被设定为所述用户终端可复用的无线资源。

7.无线移动通信系统中的无线资源分配方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)在所述系统中设置至少一个无线资源控制器；

(2)所述无线资源控制器为一个用户终端设定其可用的无线资源集合，所述集合由系统空闲无线资源与所述用户终端可复用的无线资源组成；

(3)所述无线资源控制器将所述集合中的无线资源分为至少四类：静止用户终端已用的无线资源、与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源、系统空闲无线资源和其它无线资源；

(4)所述无线资源控制器按照设定的优先级对所述集合中的至少四类无线资源进行选择并为所述用户终端进行分配。

8.如权利要求7所述的无线资源分配方法，其特征在于在所述步骤(1)中，所述的无线资源控制器为一个无线资源集中控制器。

9.如权利要求7所述的无线资源分配方法，其特征在于在所述步骤(1)中，所述的无线资源控制器为两个或两个以上彼此相互连接的无线资源分布控制器。

10.如权利要求7所述的无线资源分配方法，其特征在于在所述步骤(2)中，所述无线资源控制器根据所述用户终端的位置信息和系统设定的最小复用距离，为所述用户终端动态设定其可复用的无线资源。

11.如权利要求10所述的无线资源分配方法，其特征在于所述的无线资源最小复用距离通过自动方式或手动方式进行设定。

12.如权利要求10所述的无线资源分配方法，其特征在于所述的无线资源最小复用距离为一个默认值或动态设定的值。

13.如权利要求10所述的无线资源分配方法，其特征在于与所述用户终端的距离大于或等于所述最小复用距离的区域内的已用无线资源被设定为所述用户终端可复用的无线资源。

14.如权利要求7所述的无线资源分配方法，其特征在于在所述步骤(3)中，将所述集合中的其它无线资源按照用户终端的移动速度和/或移动方向进一步分类。

15.如权利要求7所述的无线资源分配方法，其特征在于在所述步骤(4)中，当所述用户终端为一个静止用户终端时，对所述四类无线资源进行选择的优先级由高到低为：与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源，静止用户终端已用的无线资源，其它无线资源，系统空闲无线资源。

16.如权利要求7所述的无线资源分配方法，其特征在于所述步骤(4)中，当所述用户终端为一个移动用户终端时，对所述四类无线资源进行选择的优先级由高到低为：与所述用户终端具有相同移动速度和移动方向的用户终端已用的无线资源，系统空闲无线资源，静止用户终端已用的无线资源，其它无线资源。

17.如以上任一权利要求所述的无线资源分配方法，其特征在于所述的无线资源为载波资源、时隙资源、码字资源中的一种或其组合。

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