CN101268708A - 用于无线资源控制的方法和设置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线网络，其包括用于使用无线网络从用户接收上行链路信号的装置，用于对接收到的上行链路信号执行干扰消除的装置，用于估计接收到的上行链路信号的负载因子的装置，该负载因子指示上行链路信号在无线网络的网元上造成的负载，其中通过考虑对接收到的上行链路信号执行的干扰消除来估计负载因子，以及用于当在无线网络中分配无线资源时使用估计的负载因子的装置。

Description

用于无线资源控制的方法和设置

技术领域

本发明涉及一种控制无线网络中的无线资源的方法和设置。

背景技术

无线网络规划包括若干个任务，例如网络的度量(dimensioning)和容量以及覆盖规划。

在度量中，根据例如无线传播环境和运营商的要求来估计基站和其他网元的大致数目。度量考虑若干个参数，例如覆盖区域、传播环境、可用频谱和业务密度。

在度量中使用的一种工具是链路预算的计算。在WCDMA(宽带码分多址)系统中，在链路预算的计算中存在一些系统特定参数。一种此类的参数是干扰裕度，当允许系统的较多负载时，该干扰裕度必须较大。通过负载因子来估计系统的负载。可通过下式来计算第j个用户的负载因子：

$\left(1\right),L_j=\frac{1}{1+\frac{W}{R_j{v}_j{(E_b/N_0)}_j}},$ 其中

L_j＝用户j的负载因子

W＝WCDMA码片率

R_j＝用户j的比特率

v_j＝在物理层处的用户j的活动性因子

E_b/N₀＝每比特信号能量除以噪声频谱密度

公式(1)描述了其中没有来自其他小区的干扰的情形，即，仅有一介用户。

在基于CDMA的网络系统中，测量噪声上升(NR)以控制BS使用并且将其保持在稳定的操作点。当新的UE连接被添加到BS或旧的UE连接掉线时，需要稳定和鲁棒的网络控制方法以跟踪NR改变。通过等式(2)将噪声上升联系到负载因子。

$\left(2\right),\mathrm{NR}=\frac{1}{1-\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{L}_j},$ 其中

N＝用户数

通过考虑来自其他小区的干扰，获得等式(3)：

$\left(3\right),\mathrm{NR}=\frac{1}{1-(1+i)\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{W}{R_j{v}_j{(E_b/N_0)}_j}},$ 其中

i是其他小区干扰和自身小区干扰之间的比值。

通过使用等式(3)，当所需的(E_b/N₀)_j对于每个用户j已知时，基站能够计算NR改变。每比特信号能量例如取决于服务的服务参数的预定服务质量、比特率和接收天线分集。

用于负载因子的估计可用于确定由基站所服务的移动终端的数目。

现有技术未能考虑一些重要的参数，这可能会对各个用户对网络造成的负载具有影响。未能提供针对用户的负载的正确估计可能导致由网络所服务的用户数目太低。网络资源因此可能被非最优地控制和使用。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种方法和用于实现该方法以缓解上述缺陷的设备。在本发明的一个方面中，提供一种用于控制无线网络中的无线资源的方法，包括步骤：使用网络从用户接收上行链路信号，对接收到的上行链路信号执行干扰消除，估计接收到的上行链路信号的负载因子，该负载因子指示上行链路信号在网络上造成的负载，其中通过考虑对接收到的上行链路信号执行的干扰消除来估计负载因子，并且通过使用估计的负载因子来在网络中分配无线资源。

在本发明的另一方面中，提供一种无线网络，其包括用于使用无线网络从用户接收上行链路信号的装置，用于对接收到的上行链路信号执行干扰消除的装置，用于估计接收到的上行链路信号的负载因子的装置，该负载因子指示上行链路信号在无线网络的网元上造成的负载，其中通过考虑对接收到的上行链路信号执行的干扰消除来估计负载因子，以及用于当在无线网络中分配无线资源时使用估计的负载因子的装置。

在本发明的另一方面中，提供一种无线网络控制器，包括用于控制至少一个基站的装置，用于估计由所述控制装置所控制的基站的负载的装置，估计装置被配置成计算从连接到基站的用户设备接收到的每个接收到的上行链路信号的负载因子，该估计装置被进一步配置成通过考虑在接收到的上行链路信号上执行的干扰消除来估计上行链路信号的负载因子，该控制装置被配置成基于由估计装置所估计的负载因子来为由控制装置所控制的基站分配无线资源。

在本发明的另一方面中，提供一种无线网络的基站，包括用于从连接到基站的用户设备接收上行链路信号的装置，用于基于基站的负载估计来分配基站的资源的装置，该负载估计包括负载因子，该负载因子描述上行链路信号在基站上造成的负载，负载因子考虑在接收到的上行链路信号上执行的干扰消除。

在本发明的另一方面，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品对用于执行无线网络的发射机中的计算机处理的指令的计算机程序进行编码，该处理包括步骤：使用网络从用户接收上行链路信号，对接收到的上行链路信号执行干扰消除，估计接收到的上行链路信号的负载因子，该负载因子指示上行链路信号在网络上造成的负载，其中通过考虑对接收到的上行链路信号执行的干扰消除来估计负载因子，并且通过使用估计的负载因子来在网络中分配无线资源。

在本发明的另一方面中，提供一种计算机程序分布介质，其可由计算机读取并且对用于执行无线网络的发射机中的计算机处理的指令的计算机程序进行编码，该处理包括步骤：使用网络从用户接收上行链路信号，对接收到的上行链路信号执行干扰消除，估计接收到的上行链路信号的负载因子，该负载因子指示上行链路信号在网络上造成的负载，其中通过考虑对接收到的上行链路信号执行的干扰消除来估计负载因子，并且通过使用估计的负载因子来在网络中分配无线资源。

本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。

本发明涉及无线网络中的资源的分配。特别地，本发明涉及上行链路传输(即，从移动台到无线网络的基站的传输)中的资源的分配。本发明可应用于使用CDMA(码分多址)接入方法的无线网络中。因此，应用WCDMA(宽带CDMA)接入协议的UMTS(通用移动通信系统)网络是根据本发明的无线网络的一个示例。

在本发明中，持续地估计网络的负载。每个用户和用户的连接的参数，例如比特率或每个比特的能量影响例如基站的网元的负载。因此，网络需要估计服务网元和相邻网元中每个上行链路连接的负载以便能够确定网络中的资源分配。

在本发明中，对一个或多个上行链路信号执行干扰消除。在根据本发明的解决方案中，当估计各个上行链路连接的负载并且最终估计整个网络的负载时，将考虑干扰消除的干扰减小效应。例如，如果干扰消除能够在接收到的上行链路信号中减小干扰量“b”，则网络也可以相应地以因子“b”或取决于“b”的因子来减小针对信号计算的负载因子。

本发明的方法和设置的优势在于可估计网络的负载以便较好地反映网络中的有效负载情况。通过减小来自负载估计的消除的干扰，较多的业务量可以接受到网络，这就给网络资源较多的有效使用。

附图说明

在下文中，参考附图并通过优选实施方式来更为详细地描述本发明，其中

图1示出通信系统的结构；

图2示出接收机的一个实施方式；

图3示出接收机的另一个实施方式；

图4示出根据本发明的设置的一个实施方式；

图5示出根据本发明的方法的一个实施方式。

具体实施方式

在本发明的一个实施方式中，网络是使用WCDMA技术的UMTS网络。在下文中，参考图1，在一般意义上讨论UMTS网络的结构。

从结构上看，UMTS网络可以被划分成核心网络(CN)100、UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)120和用户设备(UE)140。核心网络和UTRAN是无线通信系统的网络基础结构的一部分。

核心网络100的结构对应于用于建立电路交换连接和分组交换连接的组合结构。

移动业务交换中心(MSC)102是核心网络100的电路交换侧的中心点。移动业务交换中心102的任务包括交换、寻呼、用户设备位置登记、切换管理、订户计费信息的收集、加密参数管理、频率分配管理和回波消除。

大的核心网络100可具有独立的网关移动业务交换中心(GMSC)108，其管理核心网络100和外部网络114之间的电路交换连接。外部网络114可以例如是公共陆地移动网络(PLMN)或公共交换电话网络(PSTN)。

归属位置寄存器(HLR)110包含永久订户寄存器，该永久订户寄存器包括例如国际移动订户身份(IMSI)、移动订户ISDN号(MSISDN)和认证密钥。拜访位置寄存器(VLR)104，其通常位于与MSC相同的物理设备中，该拜访位置寄存器包含关于在移动业务交换中心102的区域内的用户设备140的漫游信息。在拜访位置寄存器104中的信息内容与在归属位置寄存器110中的信息内容大致相等，但在拜访位置寄存器104中，信息仅被临时地保存。

服务GPRS支持节点(SGSN)106是核心网络100的分组交换侧的中心点。服务GPRS支持节点106的主要任务是利用支持分组交换业务的用户设备140来发送和接收分组。服务GPRS支持节点106包含涉及用户设备140的订户和位置信息。

网关GPRS支持节点(GGSN)112是电路交换侧的网关移动业务交换中心108的分组交换侧对等方，然而不同之处在于，网关GPRS支持节点112还必须能够将来自核心网络100的业务路由到外部分组数据网络116，而网关移动业务交换中心108仅路由进入的业务。外部分组数据网络116由因特网来表示。

UTRAN可包括至少一个无线网络子系统(RNS)122A、122B，其每个包括至少一个无线网络控制器(RNC)124A、124B以及由RNC控制的126A到126D中的至少一个节点B。节点B实现Uu无线接口，通过该无线接口，用户设备140可接入到网络基础结构。

用户设备140，或移动终端，可包括两个部分，它们是移动设备(ME)142和UMTS订户身份模块(USIM)144。移动设备也包括用于提供Uu接口的射频部分146。用户设备可另外包括数字信号处理器148、存储器150和用于执行计算机处理的计算机程序。用户设备可另外包括天线、用户接口和电池。USIM包括用户相关信息和关于信息安全的信息，例如加密算法。

在DS-CDMA(直接序列CDMA)系统中，用户数据与扩频码相乘，该扩频码是称为码片的码比特序列。在接收机中，相同的扩频码被用于乘以(或互相关于)接收到的信号，从而可以恢复原始发送的用户数据。由于与扩频码相乘，即，解扩频，期望的信号的幅度是其他信号的多倍，这称为处理增益。由于处理增益，5MHz载波频率可以在近距离内被重复使用。

基站和移动台通常都使用互相关接收机以便检测信号。由于多径传播，期望使用多个互相关接收机以恢复来自不同传播路径的所有能量。包括多个互相关接收机(耙指)的此类接收机被称为瑞克接收机。瑞克接收机的基本原理如下：从用户信号识别出最高延迟分量，并且接收机的耙指被分配给那些分量。每个互相关接收机跟踪快速变化的相位和幅度值并且对它们进行补偿。最终，从所有的耙指接收到的所有解调和相位调节符号被合并并且被转发到解码器以便进一步处理。

图2重点示出瑞克接收机的原理。接收机具有匹配滤波器200，其跟踪由延迟曲线202所示出的信号中的多径分量。延迟曲线202中的三个峰值相应地分配给接收机的三个耙指204A、204B和204C。

以I和Q分支的形式来接收输入的采样。码生成器208和互相关器206解扩频并且将数据积分成用户数据符号。信道估计器210通过使用导频符号来估计信道状态。可由相位旋转器212来移除信道状态的影响。均衡器214将瑞克耙指的延迟彼此均衡。合并器216包括求和单元218和220，用于对来自所有耙指的信道补偿符号进行求和以提供针对接收机衰减的多径分集。

在CDMA系统中，其中互相关原理应用在匹配滤波器和/或互相关器中，由于扩频码不是完全正交的，所以生成多址干扰(MAI)。因为由网络的其他用户生成MAI，可以在接收机中对其进行考虑。算法可以分类成集中的多用户检测或分散的单个用户算法。集中的算法同时执行多用户检测并且在基站中使用。单个用户算法在多用户环境中检测单个用户的符号并且可应用在基站和移动台两者中。

图3在一般意义上示出应用并行干扰消除(PIC)的接收机。图3的接收机示出针对两个用户的一个干扰消除阶段。在检测单元300和320中，检测到用户#1和用户#2的信号并且在单元304和324中分别做出符号的试验性决定。由用户#1使用并且由单元302提供的信道的信道估计被用于结合用户#1的试验性符号估计来估计用户#1的MAI。该估计从求和装置328中的总输入信号中减去。相应地，从用户#1的角度来看，用户#2的信号被认为是干扰。在求和单元308中，从总的接收到的信号中减去用户#2信号的估计，从而缓解用户#1信号的检测。

求和装置328(和308分别)可由一个或多个附加的干扰消除阶段来跟随，在图3中未示出。图3示出跟随求和单元的处理单元330，处理单元可以被配置成执行任务，例如解交织、解码信号并且做出最终的符号估计。

图4也示出根据本发明的设置的一个附加实施方式。网络400是具有无线网络控制器424和由无线网络控制器控制的基站(节点B)426A的移动网络。

基站426A服务用户设备440A。在基站的接收单元462中接收由用户设备的发送单元476所发送的上行链路信号。基站在IC单元464中执行干扰消除。干扰消除的幅度或有效性由因子贝塔b来表征。基站426A的控制单元460适于与无线网络控制器424的控制单元470进行通信。控制单元之间的信息可包括例如进入的上行链路信号的功率级别和基站所经历的噪声级别。

图4的实施方式示出用于计算各个连接的负载因子的计算单元472。无线网络控制器424也可包括用于控制无线资源的无线资源控制器(RRC)474。在图4的实施方式中，RRC可将基站426A的负载级别与设置用于负载级别的预定阈值进行比较。如果基站的负载允许，则可将新的连接添加到基站。累积的负载指数也可针对终止连接而更新，从而负载终止连接从累积的负载指数减去。

图4也示出基站426B，其可由无线网络控制器424来控制。无线网络控制器424因此知道基站426A和426B两者中的连接和负载情况。即，无线网络控制器424知道来自由基站426B服务的用户设备440C和440D的上行链路连接的功率级别。基站426A将用户设备440C和440D的功率视为干扰功率并且网络控制器424在当计算公式(3)中因子i的参数“其他小区中的干扰”时使用它。基站426A也服务用户设备440B，该用户设备可用于计算公式(3)中的因子i的参数“自身小区中的干扰”。

图5示出根据本发明的方法的一个实施方式。在该方法中，存在与网络的两个方向无线连接的移动台。网络包括网元，例如基站或节点B，用于实现朝向移动台的无线连接。步骤500公开上行链路信号的接收。

在502中，网络对上行链路信号执行干扰消除。干扰消除方法可例如基于并行的干扰消除。然而，本发明不限于使用的干扰消除方法。

在504中，估计各个连接对基站造成的负载(负载因子)。在一个实施方式中，在控制基站的无线网络控制器中执行负载估计。在另一实施方式中，基站(节点B)可估计小区自身的负载。这特别是在当分组调度器位于节点B的情形中，在该情形中，节点B可直接使用它来估计小区的负载。

干扰消除方法可以给定所谓的贝塔值(b)，该值示出干扰被干扰消除方法消除了多少。这样，贝塔值或干扰消除因子表征在网络中执行的干扰消除的有效性。可以通过仿真或通过在多个连接中测量干扰消除处理来估计贝塔值。在本发明中使用的贝塔值可以是常数值，例如“0.2”表明通常可通过应用的干扰方法来消除20％的干扰。在另一个实施方式中，相反于使用常数值，可从基站将贝塔值通过特别的连接递送到无线站控制器。在一个实施方式中，BS和RNC两者具有包括可能的贝塔值的表。该表可包括例如[0；0.1；0.2；0.3；...1.0]的值。如果指数“1”表示具有值(0)的表中的第一位置，则指数值3，其可从节点B信号发送到RNC，因此表示贝塔值“0.2”。

在504中，通过使用公式(4)来估计负载因子

$\left(4\right),L_j^{\′}=L_j\frac{1+i-b}{1+i},$ 其中

L′_j是第j个用户的校正负载因子

L_j是在不考虑干扰消除情况下的计算的负载因子

b是干扰消除的贝塔值并且在范围[0，1]内

i是其他小区内的干扰与自身小区内干扰的比值。

在计算i的值中，需要计算由基站BS1服务的所有用户的总和上行链路信号功率。接着，需要计算由相邻基站(例如BS2、BS3和BS4)所服务的用户的总和信号功率以获得“在其他小区内的干扰”。

在506中，通过将公式(4)应用到由基站所服务的所有用户，计算针对某个基站的累积负载指数。由此，获得针对网元的累积负载指数。

在508中，网络在考虑基站的负载后对是否将新的上行链路连接分配给某个基站做出决定。网元的各个或累积负载指数/多个指数是已知的并且与预定的阈值进行比较，以确定允许多少负载用于某个网元。

本发明，包括用于实施网络、网元、接收机、无线网络控制器、基站或节点B中的功能的不同装置，可以由计算机程序或软件来实施，这些计算机程序或软件可在处理器内加载和执行。

计算机程序可以存储在计算机程序分布介质上，该介质可由计算机或处理器读取。计算机程序介质例如可以但不限于电的、磁的、光的、红外或半导体系统、设备或传输介质。介质可以是计算机可读介质、程序存储介质、记录介质、计算机可读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程只读存储器、计算机可读软件分布包、计算机可读信号、计算机可读通信信号和计算机可读压缩软件包。

可选地，本发明可由ASIC(专用集成电路)、单独的逻辑组件或由某种相应的方式来实现。

对于本领域技术人员来说明显的是，随着技术的进步，可以以各种方式来实现本发明的概念。本发明和其实施方式不限于上述的示例，而是可在权利要求书的范围内改变。

Claims (20)

1.一种控制无线网络中的无线资源的方法，包括：

使用该网络从用户接收上行链路信号；

对该上行链路信号执行干扰消除；

估计该上行链路信号的负载因子，该负载因子指示该上行链路信号在该网络上造成的负载，其中通过考虑对该上行链路信号执行的干扰消除来估计该负载因子；以及

通过使用该负载因子在该网络中分配无线资源。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将累积的负载估计计算为该网络的用户的负载因子的和；以及

持续地监视该累积的负载估计保持在预定阈值下。

3.根据权利要求1所述的方法，其中

通过将在没有干扰消除下计算的负载因子与因子(1+i-b)/(1+i)相乘来估计该负载因子，其中i是由该网络的另一覆盖区域造成的干扰与该网络的估计器的自身覆盖区域的干扰的比值，并且b是表示该网络执行干扰消除的能力的参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中

该负载因子取决于下面的至少一个用户特定参数：比特率、活动性、码片率、每比特信号能量或在其他小区内的干扰与估计器的自身小区内的干扰的比值。

5.一种无线网络，包括：

接收装置，用于使用该无线网络从用户接收上行链路信号；

干扰消除装置，用于对该上行链路信号执行干扰消除；

估计装置，用于估计该上行链路信号的负载因子，该负载因子指示该上行链路信号在该无线网络的网元上造成的负载，其中通过考虑由该干扰消除装置对该上行链路信号执行的干扰消除来估计该负载因子；以及

使用装置，用于当在该无线网络中分配无线资源时使用该负载因子。

6.根据权利要求5所述的无线网络，进一步包括：

计算装置，用于将累积的负载估计计算为该网络的用户的负载因子的和；以及

监视装置，用于持续地监视无线网元的该累积的负载估计保持在预定阈值下。

7.根据权利要求5所述的无线网络，其中该估计装置被配置成：

通过忽略该干扰消除的影响来计算该负载因子；以及

将通过忽略干扰消除的影响所获得的该负载因子与因子(1+i-b)/(1+i)相乘，其中i是由该无线网络的另一覆盖区域造成的干扰与该网元的估计器的覆盖区域的干扰的比值，并且b是表示该网元在该上行链路信号上执行干扰消除的能力的参数。

8.根据权利要求5所述的无线网络，其中干扰消除因子表征该干扰消除装置执行干扰消除的有效性。

9.根据权利要求8所述的无线网络，其中该干扰消除因子是常数。

10.根据权利要求8所述的无线网络，其中该无线网络包括：

存储器，用于存储该干扰消除因子的一组预定值，该组预定值中的值与指示该存储器中值的存储位置的指数关联；以及

装置，用于基于该指数从该存储器选择干扰消除因子。

11.根据权利要求5所述的无线网络，其中

该负载因子取决于下面的至少一个用户特定参数：比特率、活动性、码片率、每比特信号能量或在其他小区内的干扰与估计器的自身小区内的干扰的比值。

12.一种无线网络控制器，包括：

控制装置，用于控制至少一个基站；

估计装置，用于估计由该控制装置所控制的基站的负载，该估计装置被配置成计算从连接到该至少一个基站的用户设备接收的每个接收到的上行链路信号的负载因子，该估计装置被进一步配置成通过考虑在该接收到的上行链路信号上执行的干扰消除来估计该上行链路信号的负载因子，该控制装置被配置成基于由该估计装置所估计的该负载因子来为由该控制装置所控制的基站分配无线资源。

13.一种用于无线网络的基站，包括：

接收装置，用于从连接到该基站的用户设备接收上行链路信号；

分配装置，用于基于该基站的负载估计来分配该基站的资源，该负载估计包括负载因子，该负载因子描述该上行链路信号在该基站上造成的负载，该负载因子考虑在该上行链路信号上执行的干扰消除。

14.一种计算机程序产品，该计算机程序产品对用于执行无线网络的发射机中的计算机处理的指令的计算机程序进行编码，该处理包括：

使用该网络从用户接收上行链路信号；

对该上行链路信号执行干扰消除；

估计该上行链路信号的负载因子，该负载因子指示该上行链路信号在该网络上造成的负载，其中通过考虑对该上行链路信号执行的干扰消除来估计该负载因子；

通过使用该负载因子在该网络中分配无线资源。

15.一种计算机程序分布介质，其可由计算机读取并且对用于执行无线网络的发射机中的计算机处理的指令的计算机程序进行编码，该处理包括：

使用该网络从用户接收上行链路信号；

对该上行链路信号执行干扰消除；

估计该上行链路信号的负载因子，该负载因子指示该上行链路信号在该网络上造成的负载，其中通过考虑对该上行链路信号执行的干扰消除来估计该负载因子；

通过使用该负载因子在该网络中分配无线资源。

16.根据权利要求12所述的无线网络控制器，其中

通过将在没有干扰消除下计算的负载因子与因子(1+i-b)/(1+i)相乘来估计该负载因子，其中i是由网络的另一覆盖区域造成的干扰与该网络的估计器的自身覆盖区域的干扰的比值，并且b是表示该网络执行干扰消除的能力的参数。

17.根据权利要求13所述的基站，其中

通过将在没有干扰消除下计算的负载因子与因子(1+i-b)/(1+i)相乘来估计该负载因子，其中i是由网络的另一覆盖区域造成的干扰与该网络的估计器的自身覆盖区域的干扰的比值，并且b是表示该网络执行干扰消除的能力的参数。

18.根据权利要求14所述的计算机程序产品，其中

通过将在没有干扰消除下计算的负载因子与因子(1+i-b)/(1+i)相乘来估计该负载因子，其中i是由该网络的另一覆盖区域造成的干扰与该网络的估计器的自身覆盖区域的干扰的比值，并且b是表示该网络执行干扰消除的能力的参数。

19.根据权利要求15所述的计算机程序分布介质，其中

通过将在没有干扰消除下计算的负载因子与因子(1+i-b)/(1+i)相乘来估计该负载因子，其中i是由该网络的另一覆盖区域造成的干扰与该网络的估计器的自身覆盖区域的干扰的比值，并且b是表示该网络执行干扰消除的能力的参数。

20.根据权利要求12所述的无线网络控制器，进一步包括：

计算装置，用于将累积的负载估计计算为该网络的用户的负载因子的和；以及

监视装置，用于持续地监视该累积的负载估计保持在预定阈值下。

Images