CN101399562B

CN101399562B - 混合移动无线电通信网络中的干扰防止方法和移动终端

Info

Publication number: CN101399562B
Application number: CN200710164218.0A
Authority: CN
Inventors: 张晓博; 马霓; 邬钢
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2007-09-30
Filing date: 2007-09-30
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2027-09-30
Also published as: WO2009044335A1; US20100311434A1; CN101399562A

Abstract

在启用ad hoc的蜂窝系统中，ad hoc通信中的终端可能对传统通信中的终端产生严重的干扰。估计从ad hoc移动终端到传统终端将产生的可能的干扰，使得ad hoc移动终端可以选择适合的无线资源用于干扰防止。ad hoc移动终端可以通过三个步骤来实现干扰估计：参数采集、参数计算以及根据所计算的结果和预定义阈值的比较进行的判定。整个过程易于实现并且可以在保持很高的频谱效率的同时保证了传统通信的质量。

Description

混合移动无线电通信网络中的干扰防止方法和移动终端

技术领域

本发明涉及一种混合移动无线通信网络，尤其涉及混合移动无线通信网络中的干扰防止。

背景技术

近年来，由于移动ac hoc网络的特点，其受到了显著的关注，这些特点包括自组织结构、适应性和鲁棒性等。随着3G移动通信系统的新近研发和运用以及未来B3G/LTE系统的研究，ad hoc网络和蜂窝网络的结合(即，网络终端可以工作在ad hoc和蜂窝两种模式)已经取得了很大的益处。把呈现出ad hoc网络和蜂窝网络两者特征的无线通信网络称为混合无线通信网络。

为了避免这种网络中从ad hoc终端到传统终端的干扰，最容易的方法是禁止ad hoc终端使用用于通信的下行链路时隙。然而，在多访问系统中，这将明显损失系统效率。

针对混合无线通信网络，估计从ad hoc移动终端到传统终端的可能的干扰，使得在对传统终端的干扰是可以忍受时，这些ad hoc移动终端可以再次使用与传统终端相同的下行链路时隙。结果，由于较少干扰的产生以及更多资源的再次使用，可以极大改善系统效率。

发明内容

一种在多个移动终端之间防止干扰的方法，该多个移动终端包括至少第一移动终端和第二移动终端，其中，所述第二移动终端使用无线资源与基站进行通信，如果使用传统下行链路时隙用于通信的第二移动终端产生了从第二移动终端发送机到第一移动终端接收机的严重干扰，则所述第一移动终端对用于与终端或者除所述基站以外的基站进行通信的相同的无线资源进行评估，该方法包括步骤：

估计所述第一移动终端和所述第二移动终端之间的无线资源的路径损失；

把所估计的路径损失与阈值进行比较；

如果所估计的路径损失大于所述阈值，则所述第一移动终端允许其自身使用所述无线资源；以及

如果所估计的路径损失小于所述阈值，则所述第一移动终端不允许其自身使用所述无线资源。

一种方法估计了在启用ad hoc的蜂窝系统中从ad hoc终端发送机到传统终端接收机的干扰，使得ad hoc移动终端可以选择用于通信的合适的无线资源，并且可以避免对传统终端产生过多的干扰。该方法的一种形式具有以下特点：

1.由干扰生成器自身(即，ad hoc终端发送机)来管理干扰防止方法。

2.ad hoc终端测量用于干扰估计的三个参数：ad hoc终端接收到的上行链路的干扰、从ad hoc终端到基站的路径损失以及基站接收到的传统功率。

3.通过根据所测量的参数来把所计算的结果和预定义的阈值进行比较，ad hoc终端可以判定其是否可能对附近的传统移动终端产生过多干扰，并且判定下行时隙是否可以用于ad hoc通信。

仅由ad hoc移动终端就可以实现整个过程，并且可以容易地得到所需要的参数。结果，该方案易于实现并且可以在仍然保持很高的频谱效率的同时防止不希望的干扰。

附图说明

在结合以下参考附图、下文的简要说明来阅读和理解示范实施例的详细描述，将会理解其他特点和优点。

图1是启用ad hoc的蜂窝系统的示图；

图2是示出启用ad hoc的蜂窝系统中各种干扰的示图；

图3是示出启用ad hoc的蜂窝系统中干扰估计的示图；

图4是示出干扰防止过程的流程图；以及

图5是能够实现干扰防止过程的ad hoc终端的框图。

具体实施方式

以下是本发明的更详细描述。本领域技术人员将会明白下面的详细描述只是说明性的，并非有意进行有些限制。本发明的其他实施例将很容易地暗示这些本领域技术人员来受益于本公开。将详细参考本发明的实施例，如附图所示。整个附图和下面的详细描述将使用相同的标号来指代相同或相似部件。

图1示出了ad hoc网络和蜂窝系统的结合。移动蜂窝网络基础结构被用作ad hoc网络的物理层而不是传统无线LAN的物理层。在这种结合的系统中，移动终端用户仍然可以通过传统蜂窝网络彼此通信。另外，移动终端用户还可以不经过基站中继而彼此直接通信，不管他们是否处在基站的覆盖范围内。移动终端自身可以形成网络或者请求来自能连接到基站的移动终端的帮助。在启用ad hoc的蜂窝系统中，与基站具有数据流量链路的移动终端被称为传统移动终端，而与其他移动终端具有直接的数据流量链路的移动终端被称为ad hoc移动终端。在图1的示例中，网络蜂窝X用作基站BS-X，而网络蜂窝Y用作基站BS-Y。基站BS-X和BS-Y用作核心网络NW。在蜂窝X中，终端C1-C5是与基站BS-X具有传统链路的传统移动终端。终端1-3是ad hoc移动终端，位于基站BS-X范围以外的边缘范围X’中。在示出的示例中，ad hoc移动终端2和3通过使用蜂窝中继的各个传统移动终端C4和C5与基站BS-X进行通信。ad hoc移动终端1通过使用协作中继的传统移动终端C2和C3与基站BS-X进行通信。两种中继技术是本领域熟知的。

在蜂窝Y中，终端C6和C7是与基站Y具有传统链路的传统移动终端。其余终端5-8是ad hoc移动终端，包括在基站BS-Y范围以外的边缘范围Y’。ad hoc移动终端4通过使用蜂窝中继的传统移动终端C6与基站BS-Y进行通信。在该示例中，ad hoc移动终端5进行与ad hoc移动终端6-8的广播多点传送通信。

在包括边缘范围X’和Y’部分和蜂窝Y一部分的范围内，ad hoc移动终端9-16形成了ad hoc网络，该网络自身使用蜂窝频率进行通信。

参考图2，示出了启用ad hoc的蜂窝系统的简化模型。基站BS与传统移动终端A和C进行通信。ad hoc移动终端B和D彼此进行通信。如图2所示，在启用ad hoc的蜂窝系统中具有四种干扰：

1.从ad hoc终端发送机到基站接收机的干扰IF1；

2.从基站发送机到ad hoc终端接收机的干扰IF2；

3.从ad hoc终端发送机到传统终端接收机的干扰IF3；以及

4.从传统终端发送机到ad hoc终端接收机的干扰IF4。

前两种干扰容易管理，这是因为ad hoc终端和基站之间距离足够长使得他们之间的干扰可以忽略。然而，后两种干扰必须仔细对待，这是因为ad hoc终端和传统终端可能彼此非常接近，因此会引起严重干扰。

对于从传统终端发送机到ad hoc终端接收机的干扰来说，ad hoc终端接收机会通过对具有最小干扰的无线资源进行动态调整来试图防止干扰。

对于从ad hoc终端发送机到传统终端接收机的干扰来说，解决方案更加困难。在启用ad hoc的TDD蜂窝网络中，使用传统下行链路时隙用于通信的ad hoc终端产生了从ad hoc终端发送机到传统终端接收机的严重干扰。只使用上行链路时隙用于通信的ad hoc终端不会与传统移动终端发生干扰，这是因为传统移动终端不在上行链路时隙中接收数据。结果，必须仔细判定下行链路时隙是否可以分配给ad hoc终端。基站不知道传统移动终端中有关干扰的任何信息，因此对有关这种干扰问题不做任何处理。另外，不应该改变传统终端，因为在为蜂窝系统增加ad hoc特点之前大多数传统终端已经被销售出去。结果，只能由ad hoc终端来管理从ad hoc终端发送机到传统终端接收机的干扰。

两个移动终端之间的路径损失影响两者间的干扰。对于相同的传输功率来说，路径损失越低，从一个终端到另一终端而产生的干扰越大。因此，通过估计两个终端之间的路径损失可以估计从ad hoc移动终端到传统移动终端的可能的干扰。参考图3，示出了类似图2的启用ad hoc的蜂窝系统的简化模型。基站BS与传统移动终端A和C进行通信。ad hoc移动终端B和D彼此进行通信。如图3所示，如果可以推导出A和B之间的路径损失L_{A_B}，则可以计算出A和B之间的干扰。可以如下完成L_{A_B}的推导：

1.如果P_UL-Con为传统终端A的上行链路传输功率，并且I_UL是上行链路无线资源中ad hoc终端B处的干扰，则L_{A_B}＝I_UL/P_{UL_Con}(式1)。

2.如果P_{Con_BS}是基站处的终端A的接收到的功率，并且L_{BS_Con}为A和基站之间的路径损失，则P_{UL_Con}＝P_{Con_BS}/L_{BS_Con}(式2)。

3.用式2替换P_{UL_Con}，L_{A_B}＝(I_UL×L_{BS_con})/P_{Con_BS}(式3)。

4.L_{BS_Adhoc}为B和基站之间的路径损失。当A和B非常接近时，可以假定L_{BS_Con}≈L_{BS_Adhoc}。因此，式3可以重写为L_{A_B}＝(I_UL×L_{BS_Adhoc})/P_{Con_BS}(式4)。

根据式4，通过得到三个参数I_UL、L_{BS_Adhoc}和P_{Con_BS}，ad hoc移动终端可以估计上行链路时隙中ad hoc移动终端和传统终端之间的路径损失。对于I_UL，ad hoc终端可以随时利用其接收机直接计算。ad hoc终端简单调整到上行链接无线资源并且对上行链路时隙中的接收信号强度进行RSSI阅读。对于L_{BS_Adhoc}，ad hoc可通过对下行链路导频信号周期性地串音来估计它，该导频信号以固定已知功率发送。对于P_{Con_BS}，ad hoc终端可以按照两种方式得到。一种方式是实时得到由基站发送的这一参数；另一方式是根据P_{Adhoc_BS}估计该参数，P_{Adhoc_BS}是访问过程期间基站处的ad hoc终端的接收到的功率。

更具体地说，在启用ad hoc的蜂窝网络中，如果ad hoc终端位于基站覆盖范围内，在设置通信链路之前，这些ad hoc终端可以遵循与传统终端相同或相似的访问过程。在访问过程中，基站可以确定移动终端发送的访问信号的功率P_{Adhoc_BS}，并且基站可以把所接收到的功率告知移动终端。如果ad hoc终端把数据发送给基站，则P_{Adhoc_BS_Con}为基站所接收到的数据信号强度。通常，访问信号强度P_{Adhoc_BS}和数据信号强度P_{Adhoc_BS_Con}之间的比值R_access/data为可以在该区域中确定的值，该值取决于用户密度、蜂窝半径等。因此，根据P_{Adhoc_BS}和R_access/data，移动终端可以估计数据信号强度P_{Adhoc_BS_Con}。在稳定系统中，P_{Con_BS}差不多等于P_{Adhoc_BS_Con}。即，当基站流量负荷首次测量之后没有明显改变时，P_{Con_BS}可以以合理的精度由P_{Adhoc_BS}所代替。如果系统的流量负荷变化太大，所估计的功率是不准确的，而且正确的解决方式是未知的。然而，当ad hoc终端首次访问系统时，在资源分配过程中完成了P_{Con_BS}的估计。因此，在访问过程和资源分配过程之间的时间段内网络负荷将发生很大变化的概率很低。

前面是有关从一传统终端到一ad hoc终端的路径损失的估计。针对从多个传统终端到一ad hoc终端的干扰的估计，通过假定把多个传统终端映射到一个位置，还可以使用基于式4的相同方法来估计路径损失。这种假定是合理的，因为所增加的干扰的变化小于路径损失的变化。对于多个传统终端来说，P_{Con_BS}为基站处多个终端的接收到的功率。

参考图4，基于式4的用于干扰防止的详细过程包括以下步骤：

1.ad hoc移动终端M1开始测试下行链路时隙是否为可用的。

2.M1周期性地接收基站发送的下行链路导频信号。因为导频信号的传输功率是固定的，所以M1可用根据所接收到的导频信号来估计基站与其之间的路径损失L_{BS_Adhoc}。

3.M1周期性地测量上行链路时隙中M1的接收机端的干扰电平I_UL。

4.M1从基站接收上行链路时隙中指示为P_{Con_BS}的消息(或者在其对基站的随机访问过程中根据P_{Adhoc_BS}来估计P_{Con_BS})。

5.M1利用上面三个步骤中得到的三个参数根据式4(L_{A_B}＝(I_UL×L_{BS_Adhoc})/P_{Con_BS})来计算L_{A_B}。

6.M1把L_{A_B}与预定义阈值L_{AB_Thre}进行比较。如果L_{A_B}＞L_{AB_Thre}，则M1可使用下行链路时隙，否则不能使用下行链路时隙。L_AB__Thre为考虑了系统负荷、路径损失模式、信令和数据链路之间的功率比值等的预定义参数。

7.如果允许，M1可以通过在下行链路时隙中使用无线资源来继续ad hoc通信；否则M1只能使用上行链路时隙来建立/保持ad hoc通信。

图4方法的步骤概括在下表中：

步骤	说明
		4-1	ad hoc终端M1开始测试下行链路时隙是否为可用的
4-2	M1估计L_{BS_Adhoc}、其与BS之间的路径损失
		4-3	M1测量上行链路时隙中的I_UL、其接收机的干扰电平
4-4	M1从BS接收上行链路时隙中指示为P_{Con_BS}的消息
		4-5	M1根据L_{A_B}＝(I_UL×L_{BS_Adhoc})/P_{Con_BS}计算L_{A_B}
4--6	测试是否L_{A_B}＞L_{AB_Thre}
		4-7	如果为是，M1可以使用下行链路时隙
4-8	如果为否，M1不能使用下行链路时隙

参考图5，示出了能够实现图4的干扰防止过程的ad hoc终端500的简化框图。ad hoc终端包括信号接收机510、信号发送机520、测量单元530、资源分配单元540和存储器550。资源分配单元540可以以硬件实现，或者在执行多个功能的处理器上运行的软件形式实现。块之间的主要信息流由实线表示，而控制信号的交换由虚线表示。资源分配单元540连接到信号接收机510、测量单元530、信号发送机520和存储器550，并且根据需要与这些单元交换控制信号。来自基站和其他终端的信号(由标号560所指示)被信号接收机510所接收，并且运用到测量单元530和ad hoc终端的其他块(由标号580指示)。在资源分配单元540的控制下，将由ad hoc终端500发送的信息(由标号590指示)被施加到信号发送机520并且被作为信号发送到其他ad hoc终端(由标号570指示)。

资源分配单元执行图4的干扰防止过程所需要的三条信息可以例如如下获得。

为了得到I_UL，资源分配单元使得信号接收机510调谐到目标无线资源。测量单元530测量接收到的由资源分配单元540读取的功率信号电平。为了得到L_{BS_Adhoc}，资源分配单元使得信号接收机510调谐来从基站接收导频信号。测量单元530测量接收到的由资源分配单元540读取的功率信号电平。如果知道了发送的导频信号的功率信号电平，资源分配单元540就可以计算L_{BS_Adhoc}。在示出的实施例中，为了得到P_{Con_BS}，资源分配单元540利用从基站传输的实时更新的值来从存储器550重新得到最新存储的值。

使用上面的信息，资源分配单元540计算L_{A_B}，并且将其与阈值比较。如果比较结果是满意的，则资源分配单元540认为资源是可使用的，并且命令信号发送机520使用无线资源来继续发送准备发送的信息。

尽管已详细描述了本发明的实施例，但是应当理解在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变化。

Claims

1.一种在多个移动终端之间防止干扰的方法，该多个移动终端包括至少第一移动终端和第二移动终端，其中，所述第二移动终端使用无线资源与基站进行通信，如果使用传统下行链路时隙用于通信的第二移动终端产生了从第二移动终端发送机到第一移动终端接收机的严重干扰，则所述第一移动终端对用于与所述第二移动终端或者除所述基站以外的基站进行通信的相同的所述无线资源进行评估，该方法包括步骤：

把所估计的路径损失与阈值进行比较；

如果所估计的路径损失大于所述阈值，则所述第一移动终端允许其自身使用相同的所述无线资源；以及

如果所估计的路径损失小于所述阈值，则所述第一移动终端不允许其自身使用相同的所述无线资源。

2.根据权利要求1所述的方法，其中估计所述第一移动终端和所述第二移动终端之间的无线资源的路径损失包括：

估计所述第一移动终端和所述基站之间的无线资源的路径损失；

测量所述第一移动终端处由于所述第二移动终端的传输所引起的无线资源的干扰电平；以及

得到所述第二移动终端在所述基站处的功率电平的有关信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其中得到所述第二移动终端在所述基站处的功率电平的有关信息包括从所述基站接收测量信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其中得到所述第二移动终端在所述基站处的功率电平的有关信息包括：

所述第一移动终端访问所述基站；

确定所述第一移动终端在所述基站处的功率电平；以及

相对于所述第一移动终端在所述基站处的功率电平，来估计所述第二移动终端在所述基站处的功率电平。

5.根据权利要求2所述的方法，包括：将所述第一移动终端和所述第二移动终端之间的无线资源的路径损失估计为所述第一移动终端和所述基站之间的无线资源的所估计的路径损失与所述第一移动终端处的无线资源的干扰电平的乘积，并且除以所述第二移动终端在所述基站处的功率电平。

6.一种第一移动终端，其防止第二移动终端与其之间的干扰，其中，所述第二移动终端使用无线资源来与基站进行通信，如果使用传统下行链路时隙用于通信的第二移动终端产生了从第二移动终端发送机到第一移动终端接收机的严重干扰，所述第一移动终端对用于与所述第二移动终端或者除所述基站以外的基站进行通信的相同的所述无线资源进行评估，所述第一移动终端包括：

接收机；

信号测量单元，其连接到所述接收机用于执行相对于所述无线资源的信号测量；以及

资源分配单元，其连接到所述信号测量单元用于从所述信号测量单元接收测量值，确定所述第一移动终端和所述第二移动终端之间的无线资源的所估计的路径损失，并且把所估计的路径损失与阈值进行比较；

其中，如果所估计的路径损失大于所述阈值，则所述资源分配单元允许所述第一移动终端使用相同的所述无线资源；而如果所估计的路径损失小于所述阈值，所述资源分配单元不允许所述第一移动终端使用相同的所述无线资源。

7.根据权利要求6所述的第一移动终端，其中所述信号测量值包括接收到的由于所述第二移动终端的传输所引起的无线资源的信号功率电平。

8.根据权利要求6所述的第一移动终端，其中所述信号测量值包括接收到的导频信号的信号功率电平。

9.根据权利要求6所述的第一移动终端，其中所述信号测量值包括接收到的由于所述第二移动终端的传输所引起的无线资源的信号功率电平以及接收到的导频信号的信号功率电平。

10.根据权利要求9所述的第一移动终端，包括存储器，其用于存储接收到的所述基站处的使用无线资源的第二移动终端传输的功率电平。

11.根据权利要求10所述的第一移动终端，其中所估计的路径损失被确定为1)所述第一移动终端和所述基站之间的无线资源的所估计的路径损失与2)所接收到的由于所述第二移动终端的传输所引起的无线资源的信号功率电平的乘积，并且3)除以所接收到的所述基站处的使用无线资源的第二移动终端传输的功率电平。

12.一种操作无线通信网络以利于进行干扰防止的方法，所述无线通信网络包括：基站、第一移动终端和第二移动终端，其中所述第二移动终端使用无线资源与基站进行通信，如果使用传统下行链路时隙用于通信的第二移动终端产生了从第二移动终端发送机到第一移动终端接收机的严重干扰，则所述第一移动终端对用于与所述第二移动终端或者除所述基站以外的基站进行通信的相同的无线资源进行评估，该方法包括步骤：

所述基站发送所述基站处的所述第二移动终端的功率电平的有关信息；

在所述第一移动终端接收所述基站处的所述第二移动终端的功率电平的有关信息；以及

所述第一移动终端使用所述基站处的所述第二移动终端的功率电平的有关信息来判定是否可以再次使用由所述第二移动终端所使用的无线资源。