CN101433033A - 包括单独测量的上行链路负载控制 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于确定总上行链路干扰的不同部分的值的技术，其例如能够被用于基站处的调度和负载控制。所公开的例子包括在基站处获得来自于单独用户的测量，以及使用那些测量来确定总上行链路干扰的相应部分。一个部分与由该基站的调度器所控制的用户相关联。另一个部分与不由该基站的调度器所控制的用户相关联。单独地确定每个部分以及使用所接收的总宽带功率测量考虑到在基站处确定总上行链路干扰的每个主要部分。

Description

包括单独测量的上行链路负载控制

发明领域

本发明大体上涉及通信。更特别地，本发明涉及无线通信。

相关技术的描述

无线通信系统是公知的。必须采用各种技术来确保使用诸如蜂窝电话、膝上型计算机或个人数字助理之类的移动站以订户的名义进行的适当通信。提供无线通信服务的一个方面涉及管理基站收发器处的呼叫负载。已知的负载控制技术包括例如基站及相关联的无线电网络控制器的资源管理功能。

已知的负载控制算法被安排成通过在基站处管理干扰来管理上行链路资源。总上行链路干扰通常由在基站处接收到的总宽带功率(RTWP)来表示，其通常以dBm(毫瓦分贝)来度量。

在小区(例如，与基站相关联的覆盖区域)内，总干扰通常被认为具有三部分。背景噪声通常总是存在的并且被认为是三部分之一。背景噪声是由不在无线通信系统控制之下的源所引起的。背景噪声的例子包括热噪声、人为噪声、来自其他移动系统和干扰台(jammer)的干扰以及源自不具有所关心小区中的有效(active)无线电链路的无线通信用户的干扰。

总上行链路干扰的第二部分是由不受与基站相关联的调度器控制的无线通信系统用户引起的。这种干扰的最常见的源是上行链路专用信道(DCH)用户，诸如高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)和增强专用(上行链路)物理控制信道(E-DPCCH)之类的上行链路控制信道，以及不定期的(non-scheduled)E-DCH传输，其可以被应用于支持延迟敏感的业务，例如VoIP。出于论述的目的，符合该类别的无线通信系统用户被称为“非E-DCH用户”。这样的用户具有小区内的有效无线电链路，但是不受用于该小区的E-DCH调度器控制。

总上行链路干扰的第三部分是由受该小区的E-DCH调度器控制的用户引起的。这样的来自服务小区的用户中的一些通过向每个单独用户发送专用相对调度授权(scheduling grant)、绝对调度授权或二者兼有来控制。来自非服务小区的用户也符合该类别，并且通过向一组这样的用户或所有这样的用户发送公共相对调度授权来控制。出于论述的目的，把构成(contribute to)该部分干扰的用户称为“E-DCH用户”。

与非E-DCH用户相关联的干扰通常由无线电网络控制器(RNC)来控制。如已知的，RNC负载控制通常被安排成通过使用准入控制来防止过载并且通过使用拥塞控制来克服过载状态。存在用于这样的控制的已知技术。

E-DCH用户所构成的干扰量通常由位于基站处或与基站相关联的调度器来控制。已知这样的调度器使用诸如将总干扰保持在目标RTWP值以下之类的约束，所述目标RTWP值通常由RNC规定。基站调度器通常还把从其他小区的E-DCH用户接收的功率与所接收的总E-DCH功率之比保持在期望水平，这也通常由RNC规定。基站调度器所使用的另一个约束是仅仅其他用户剩下的资源能够被获得用于被调度的E-DCH用户。存在实现这些目标的已知调度技术。

为了高效的调度和负载控制，所希望的或必要的是在基站处对总干扰的不同组成(contributing)部分进行估计。例如，所希望的是知道背景噪声电平以及分别来自于非E-DCH用户和E-DCH用户的干扰部分。

当前技术包括通过在假定没有业务存在的寂静时间(silent period)期间进行纯RTWP测量来测量背景噪声。这通常是在晚上进行的，那时更有可能没有业务。与对来自寂静时间的背景噪声的估计相关联的缺点是在负载控制或调度实施之时所述估计可能会过时(outdated)。这是因为例如外部干扰会随时间推移而波动。尝试更频繁地引入寂静时间会带来相当大的信令努力和同步难题，因此这是不实际的。

其他技术建议分别提供对非E-DCH和E-DCH用户的组分(contribution)的测量。尚未提出有关如何能够以足够准确度获得这样的测量的详细方法。此外，公知的是，CDMA系统中的绝对测量是非常不准确的。最近的UMTS标准要求例如仅要求RTWP测量的绝对准确度在+/-4dB的容限内。

存在着对用于确定上行链路干扰的单独部分(例如分别与非E-DCH用户和E-DCH用户相关联的部分)的可用方法的需求。本发明解决该需求。

发明概要

一种促进无线通信的示例性方法包括：根据来自于由调度器所控制的用户的、对数据码片(chip)能量与总干扰比以及业务与导频(pilot)比的测量来确定与由调度器所控制的用户相关联的上行链路干扰部分。根据来自于不由调度器所控制的用户的数据码片能量与总干扰比以及业务与导频功率比测量来确定与不由调度器所控制的用户相关联的上行链路干扰部分。

一个例子包括针对由调度器所控制的每个用户确定数据码片能量与总干扰比和业务与导频功率比的乘积，并且包括确定这样的用户的所有乘积的总和(sum)作为对这样的用户的信号干扰比的指示。例子还包括针对不由调度器所控制的所有用户进行相同操作以用于确定对那些用户的信号干扰比的指示。

一个例子包括使用与不同的时间间隔相关联的多个这样的总和以及线性方程组，所述线性方程组提供了确定上行链路干扰的每个部分的绝对值的能力。

与所公开的示例性技术相关联的一个优点在于，它使用来自于单独用户的实际测量来确定上行链路干扰的不同部分的绝对值以便以相对低成本的方式提供可靠信息。

根据以下详细说明，本发明的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将会很明显。伴随详细说明的附图可以被简要描述为如下。

附图简述

图1示意性地示出对于本发明的实施例有用的无线通信系统的选定部分。

图2是总结一个示例性方法的流程图。

详细说明

所公开的用于确定总上行链路干扰的组分的示例性技术对于无线通信系统中的负载控制和调度而言是有用的。所公开的例子包括使用来自构成总干扰的不同类型的用户的单独测量来提供可靠的干扰信息。

图1示意性地示出示例性无线通信系统20的选定部分。多个移动站22、24、26和28与一个或多个基站30、32进行通信。在所示出的例子中，移动站22与基站30进行通信。示例性移动站24处于在由基站30服务的两个扇区之间转换的、所谓的更软切换(softer handoff)模式。示例性移动站26处于基站30和32之间的软切换模式。示例性移动站28与基站32进行通信。

示例性基站30和32均包括控制模块40，所述控制模块40包括用于监视上行链路或反向链路上的干扰电平的适当编程。在一个例子中，控制模块40还包括使用已知调度算法的调度器。

示例性控制模块40执行各种功能来确定基站处的当前呼叫负载所引起的干扰量以及能够影响干扰量的其他因素。这些其他因素包括来自小区外的移动台(mobile)的干扰和背景噪声。图1的例子示意性地示出在42处的干扰，该干扰是由于移动站28所传送的信号而在基站30处引起的，在本例中，移动站28并非有意(intentionally)与基站30通信。然而，同时，在42处示意性地示出的、由移动站28所传送的信号在基站30处接收到并且在基站30处构成干扰。当然，移动站28构成基站32的总呼叫负载，其中移动站28与基站32进行通信。

图1还示意性地示出在50处的其他背景噪声干扰源。这样的干扰的示例性源包括热噪声、人为噪声和干扰台。

因为移动站22和24与基站30进行通信，所以它们被认为是基站30的小区内的E-DCH用户。移动站26处于基站30和32之间的软切换模式，因此在这两个基站处被认为是E-DCH用户。移动站28在基站32处是E-DCH用户。在所示的例子中，移动站28在基站30处是非E-DCH用户。

与无线电网络控制器(RNC)52进行通信的每个基站都以已知方式进行操作。在一些例子中，例如，RNC 52包括用于控制与基站处的非E-DCH用户相关联的负载的负载控制算法。

示例性负载控制技术的一个方面包括分别确定与基站处的E-DCH用户和该基站处的非E-DCH用户相关联的总上行链路干扰的各部分的值。这样的确定可以针对基站处的单独载体(carrier)、由基站所服务的单独扇区或由基站所服务的整个小区来进行。给出该描述，本领域技术人员将会认识到在什么层面上应用所公开例子的技术以满足他们的特定需求。出于论述的目的，在此描述中也考虑了与整个小区相关联的干扰测量。出于论述的目的，将基站30作为例子。

例如，诸如图1的例子中的移动站22、24和26之类的就示例性基站30而言的E-DCH用户是由控制模块40的E-DCH调度器所控制的用户。E-DCH用户对上行链路干扰的主要影响(contribution)来自于被调度用户的E-DCH专用物理数据信道(E-DPDCH)。非E-DCH用户是不由基站30的控制模块40的E-DCH调度器所控制的那些用户。

在图1中，移动站28被认为是非E-DCH用户之一。在此类别内，一个例子包括求来自于专用信道(例如，DPCCH和DPDCH)和高速专用(上行链路)物理控制信道(HS-DPCCH)的所有组分的总和。来自于非调度E-DCH用户的E-DPDCH的组分也被考虑，这是因为这样的用户是由RNC 52控制的。在一个例子中，将E-DPCCH的组分作为构成上行链路干扰的非E-DCH用户部分包含进来。

在一个例子中，具有专用信道(DCH)和E-DCH上的同时传输的用户被分别作为E-DCH用户和非E-DCH用户。

出于论述的目的，Kn是具有所考虑小区内的有效无线电链路的非E-DCH用户的数目，并且非E-DCH用户I_non-EDCH所引起的干扰部分由符号∑_KnE_{non_EDCH}来表示。Ke是具有小区内的有效无线电链路的E-DCH用户的数目。这样的用户I_EDCH所引起的干扰部分由符号∑_KeE_EDCH来表示。背景噪声由I_b来表示。单独用户由k来表示。

存在用于确定特定用户的高准确度信号与干扰加噪声比(SIR)测量以及用于在基站处获得那些测量的已知技术。对于非E-DCH用户，k：

${\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}^k=\frac{E_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}^k}{\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}+\underset{\mathrm{Ke}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}+I_b},$

类似地，对于E-DCH用户，能够使用下式来描述SIR：

${\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}^k=\frac{E_{\mathrm{EDCH}}^k}{\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}+\underset{\mathrm{Ke}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}+I_b}.$

因此，总的非E-DCH SIR能够由下式来描述：

${\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}=\frac{\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}}{\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}+\underset{\mathrm{Ke}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}+I_b},$

并且总的E-DCH SIR由下式给出：

${\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}=\frac{\underset{\mathrm{Ke}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}}{\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}+\underset{\mathrm{Ke}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}+I_b}.$

当对于两个测量间隔而言信道条件大约相同时，测量间隔n处的E-DCH能量与先前测量间隔n-δ成比例，如：

$\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}\left[n\right]\≈k_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}^{\mathrm{\δ}}\·\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}[n-\mathrm{\δ}]$

$\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}\left[n\right]\≈k_{\mathrm{EDCH}}^{\mathrm{\δ}}\·\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}[n-\mathrm{\δ}],$

其中根据测量周期中的不同功率或增益设置能够分别知道恒量

和

一个例子包括针对两个测量周期n和n-1获得线性方程组，如：

$\left[\begin{array}{ccccc}{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}\left[n\right]-1& {\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}\left[n\right]& {\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}\left[n\right]& 0& \\ {\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}\left[n\right]& {\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}\left[n\right]-1& {\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}\left[n\right]& 0& \\ k_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}^1{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}[n-1]-1& k_{\mathrm{EDCH}}^1{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}[n-1]& 0& {\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}\left[n\right]& \\ k_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}^1{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}[n-1]& k_{\mathrm{EDCH}}^1{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}[n-1]-1& 0& {\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}\left[n\right]& \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}\left[n\right]\\ \underset{\mathrm{Ke}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}\left[n\right]\\ I_b\left[n\right]\\ I_b[n-1]\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

对于任意数目的测量周期，其能够被一般化为超定(overdetermined)、齐次的线性方程组，由下式给出：

在一个例子中，通过总最小二乘方误差法来获得上述线性方程组的最优解。一个例子包括认识到：信道条件可能随时间缓慢变化如此以至于在较旧的测量周期与最近的测量周期之间信道条件已经改变。因此，一个例子包括将较大的误差归因于(attribute to)与处于线性方程组顶部的最近的测量方程相比较旧的处于线性方程组底部的测量方程。在本例中，与左边的对角矩阵的相乘在总最小二乘方解中产生不均匀误差分布，如所示：

其中w_n-δ≤w_n-δ+1≤...≤w_n-1≤w_n。在一个例子中使用了滑动窗口(slidingwindow)法，该方法包括每当获得新的测量方程时就丢弃旧的测量方程，以便保持问题的维数。换言之，即使增加了新数据，与选定数目的时间间隔相对应的选定数目的线性方程也保持在方程组中。

在本例中，将线性方程组的总最小二乘方解作为与上述矩阵的最小奇异(singular)值相对应的右奇异向量来获得，如：

方程1

其中λ是任意未知的比例因数(scaling factor)。一些例子利用简单的迭代法来获得与最小奇异值相对应的奇异向量，例如反幂迭代法或兰索士(Lanczos)法。

方程1提供了相对输出向量，其理论上能够以任意值进行缩放(scale)。∑_KnE_non-EDCH[n]、∑_KeE_EDCH[n]和I_b[n]的绝对值能够通过明确地求解以下关系式来确定：

$\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}+\underset{\mathrm{Ke}}{\mathrm{\Σ}}{E}_{\mathrm{EDCH}}+I_b=I_0$     方程2

根据一个例子，在每个无线电帧处，与来自于单独用户的测量有关的最近数据被获得。在示例性UMTS系统中，每个无线电帧对应于10msec(毫秒)并且数据收集包括来自于先前10msec的所有测量。在一个例子中，从单独用户获得的测量包括数据码片能量与总干扰比(Ec/Io)以及业务与导频比(TPR)的物理层测量。在一个例子中，DPCCH上的Ec/Io被考虑并且TPR是在DPCCH与所考虑的物理数据信道之间的业务与导频功率比。最近的RTWP测量也被考虑。

图2包括总结一个示例性方法的流程图60。在62处示出从物理层测量的数据收集。

在64处分别确定E-DCH用户和非E-DCH用户的SIR。一个例子包括使用以下关系，其中Ec是针对DPCCH而测量的每码片能量，例如通过使用导频符号，而Io是总干扰，同样也是针对DPCCH而测量的。

${\mathrm{SIR}}_{\mathrm{non}-\mathrm{EDCH}}\left[n\right]=\underset{\mathrm{Kn}}{\mathrm{\Σ}}\frac{E_c}{I_0}\·(1+{\mathrm{TPR}}_{\mathrm{DPDCH}}+\mathrm{TP}{R}_{\mathrm{HS}-\mathrm{DPCCH}}+{\mathrm{TPR}}_{E-\mathrm{DPCCH}}+{\mathrm{TPR}}_{E-\mathrm{DPDCH}/\mathrm{NST}})$

${\mathrm{SIR}}_{\mathrm{EDCH}}\left[n\right]=\underset{\mathrm{Ke}}{\mathrm{\Σ}}\frac{E_c}{I_0}\·{\mathrm{TPR}}_{E-\mathrm{DPDCH}}$

在图2中，在66处，该例子包括通过求解上述方程1来分别确定与E-DCH用户和非E-DCH用户相关联的干扰部分的相对值。根据由上述方程2所提供的标准化(normalization)来获得绝对值。

如在68处示意性地示出的，在66处确定的参数、在64处确定的值以及测量周期的背景噪声被存储。在一个例子中，这些参数被存储为测定值的最近集合并且这些值的当前最旧的集合被丢弃，以便于在如上所述的线性方程排列(arrangement)中使用。

在一些例子中，E-DCH用户部分被进一步分成服务和非服务功率部分。这允许E-DCH调度器根据非服务功率部分和总E-DCH用户功率部分之比来决定向非服务用户发送非服务相对授权。

非E-DCH用户部分能够被用信号发送到(signal to)RNC 52，所述RNC 52将针对非E-DCH用户执行上行链路负载控制。背景噪声估计能够被输入到控制模块40处的E-DCH调度器，其能够将总上行链路负载与RTWP一起进行估计。

在下一周期性触发时间发生相同的过程，在一个例子中所述下一周期性触发时间对应于下一帧。为E-DCH用户和非E-DCH用户干扰部分所确定的值在调度和负载控制技术中是有用的。另外，出于其他目的，可以对所确定的值进行后处理。例如在UMTS系统中，在每100msec(例如每10帧)上求平均来产生测量样本。那些测量样本可以被进一步过滤，并且可以周期性地或者在适当的UMTS标准所定义的特定测量事件发生时产生到无线电网络控制器52的测量报告。

所公开的例子将RTWP测量与单独用户SIR测量相结合并且提供了绝对功率测量的显著提高的准确度。所公开的例子提供了以下优点：通过使用先进的信号处理改进了对负载部分的估计。所公开的例子的一个优点在于：它们分别提供了对与非E-DCH用户和E-DCH用户相关联的负载和背景噪声的估计。所公开的例子利用已经能够获得的单独SIR测量，其比诸如先前已经使用的RTWP测量之类的纯绝对测量更为准确。

所公开的例子的一个优点在于，它具有提供具有与从功率比得知的相同准确度级别的绝对测量的潜力。

先前描述实质上是示例性的而非限制性的。对所公开的例子进行的未必偏离本发明本质的改变和修改，就本领域技术人员而言将是很明显的。对本方面所给予的法律保护的范围只能通过研究以下权利要求来确定。

Claims (10)

1.一种促进无线通信的方法，包括：

根据来自于由调度器所控制的至少一个第一用户的、指示数据码片能量与总干扰比以及业务与导频比的测量来确定与至少一个第一用户相关联的上行链路干扰的第一部分；以及

根据来自于不由调度器所控制的至少一个第二用户的、指示数据码片能量与总干扰比以及业务与导频功率比的测量来确定与至少一个第二用户相关联的上行链路干扰的第二部分。

2.根据权利要求1所述的方法，包括以下之中的至少一个：

根据所确定的上行链路干扰的第一和第二部分来控制与调度器相关联的基站处的负载；或者

至少根据所确定的上行链路干扰的第一部分来调度至少一个用户。

3.根据权利要求1所述的方法，包括：

确定上行链路干扰的背景噪声部分。

4.根据权利要求1所述的方法，其中存在多个第一用户和多个第二用户，并且包括：

确定来自于第一用户中每一个的测量的相应多个第一乘积；

确定所确定的多个第一乘积的第一总和；

确定来自于第二用户中每一个的测量的相应多个第二乘积；以及

确定所确定的多个第二乘积的第二总和。

5.根据权利要求4所述的方法，包括：

针对多个时间间隔中的每一个，分别确定第一总和以及第二总和；

建立至少包括所确定的总和的线性方程组；以及

使用所建立的线性方程组来分别确定上行链路干扰的第一和第二部分的值。

6.根据权利要求5所述的方法，包括：

根据线性方程组来确定第一和第二部分中每一个的估计值；以及

通过对所确定的相应估计值进行标准化来确定第一和第二部分中每一个的绝对值。

7.根据权利要求6所述的方法，包括：

通过确定与线性方程组的最小奇异值相对应的右奇异向量来确定估计值。

8.根据权利要求6所述的方法，包括：

根据第一和第二部分中的每一个、背景干扰和总上行链路干扰之间的关系来确定绝对值。

9.根据权利要求5所述的方法，包括：

根据当前时间与对应于线性方程中选定一个的时间间隔之间的时间差来衡量线性方程中至少选定一个对所确定的值的影响。

10.根据权利要求1所述的方法，包括：

确定在与调度器相关联的基站处接收的总宽带功率；以及

使用所确定的接收的总宽带功率和来自于至少一个第一和第二用户的测量来确定第一和第二部分。

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