CN101461267A

CN101461267A - 调度器中用于减少小区间干扰的方法

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Publication number: CN101461267A
Application number: CN200680054921.XA
Authority: CN
Inventors: P·弗伦格; G·福多尔; J·奥斯特加德
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: US8009581B2; EP2027734B1; WO2007145557A1; CN101461267B; EP2027734A4; EP2027734A1; AR061452A1; US20090196193A1

Abstract

本发明涉及在蜂窝无线电系统中减少小区间干扰的方法，其中所述调度器(111)控制一组共享的无线电资源。所述方法包括以下步骤：为小区(11)的不同无线电资源分配小区特定的资源优先权值，所述分配不同于在至少一个相邻小区(12a－f)对相同无线电资源的分配；利用资源优先权值进行无线电资源的选择。所述资源优先权值还可以与信道质量指示(CQI)报告相结合，为调度器(111)可用的无线电资源形成加权质量指标(WCQI)。本发明还涉及执行所述方法的调度器和包含所述调度器的无线电网络节点。

Description

调度器中用于减少小区间干扰的方法

发明领域

本发明涉及移动通信网络中的方法及设置，具体地说，涉及小区中的小区间干扰管理。

背景

在蜂窝无线电系统中，对于无线电状况通常较差的小区边缘的用户，也希望达到高数据率。因此，按照传统方式，无线电资源被分为不同的组分配到相邻小区以便减少小区边缘用户的干扰水平，由此让它们能以较高的数据率进行通信，但代价是小区容量减少。其它更先进的方法，如OFDM系统中的软频率重用(有时也称作功率规划)或分频重用，目的也在于为小区边缘的用户提供较高的数据率。这些方法提供了控制小区边缘数据率与小区容量之间的折衷的良好方式。

为小区边缘用户提供高数据率的现有解决方案均有一个缺点，即它们必然包含小区边缘数据率与小区容量之间的折衷。此外，在来自不同来源(如基于IP的语音、web业务等)的不同大小的分组在每个传输时间间隔从小区中的不同位置传输的许多分组数据系统中，业务负载在空间域和时间域大有不同。在不同的小区之间，这种业务变化是独立的，而且负载变化的时间标度使得从不同小区的传输无法成功协调。

因此可以得出结论，不考虑和利用业务变化的静态资源划分方法和干扰协调方法潜力有限。

发明内容

因此，本发明的一个目的是避免这种折衷并且代之提高小区边缘用户可用的数据率，同时为所有无线电资源均可使用的系统(即重用-1系统)维持小区容量。此外，本发明的一个目的是使小区间干扰更加可预测并由此让链路匹配(adaption)更加准确。

本发明涉及减少小区间干扰的方法和执行所述方法的调度器。更具体地说，本发明涉及用于在蜂窝无线电系统中减少小区间干扰的调度器中的方法，其中所述调度器(111)控制一组共享的无线电资源。所述方法包括为小区(11)中的不同可用无线电资源分配小区特定的资源优先权值(RPW)的步骤，所述分配不同于在至少一个相邻小区对相同无线电资源的分配，以及之后利用资源优先权值进行无线电资源的选择的步骤。因此，相同的无线电资源将不会被相邻小区的调度器首先选择，从而避免了小区间干扰。

资源优先权值是小区特定的，因为相同资源在相邻小区的相应调度器中会分配不同的权值。因此，本发明的优点在于，小区边缘的用户可以使用足够高的数据率，同时为所有无线电资源均可使用的系统维持小区容量。

本发明的上述方面还意味着小区间干扰变得更加可预测并且在小区未完全负载时可以集中到一些特定无线电资源的优点。

本发明的另一优点在于，相邻小区选择相同无线电资源的可能性大大减小，同时避免了与传统频率重用方案相关联的小区容量损失。

本发明同样适用于上行链路和下行链路传输。在上行链路传输中，调度器旨在将具有高资源优先权值的资源分配给小区边缘用户。

本发明还涉及在蜂窝无线电系统中控制一组共享资源的调度器，包含用于执行根据本发明的方法的部件。

本发明还涉及蜂窝无线电系统中包含调度器的无线电网络节点，所述调度器包含用于执行根据本发明的方法的部件。

在本发明的一个实施例中，小区特定的资源优先权值与来自用户的信道质量指示报告CQI相结合，为调度器可用的无线电资源形成加权质量指标(quality index)。由此，不同用户之间的信道质量变化得以考虑并且调度增益得以实现。

在本发明的又一实施例中，小区特定的资源优先权值和/或加权质量指标与一个或多个使用限制规则相结合，所述规则可以是小区特定和/或用户特定和/或资源特定和/或时间相关的。由此，可以在不同情况下进一步确定哪些资源可由哪些用户使用。

附图说明

通过以下参照附图对优选实施例的详细说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将会非常明显。

图1示出包含根据本发明的网络单元的蜂窝无线电网络。

图2示出本发明的实施例，其中三个小区中的资源分类为三个优先级。

图3示出本发明的另一实施例，其中三个小区中的资源根据优先列表确定优先级。

图4显示说明根据本发明的方法的实施例的流程图。

说明

本发明涉及如图1中所示的蜂窝无线电系统。基站1配备了拥有和控制小区11的一组共享无线电资源的调度器111。相邻小区12a-f的无线电资源由其相应的调度器222a-f拥有和控制。无线电资源可包含OFDM系统中的多组副载波、TDMA系统中的时隙或CDMA系统中的扩频码。而且，相应的无线电资源组应该互相正交，或接近正交，还要注意，当通信系统中的业务负载在空间和时间域均有显著变化时，可有利地使用本发明的益处。在来自不同源(如VoIP、web业务等)的不同大小的分组在每个传输时间间隔TTI从小区中的不同位置传输的许多分组数据系统中，这是典型的行为。由此，假设业务变化在系统的不同小区之间是独立的，并且负载变化的时间标度使得我们无法通过如中央节点内的联合调度决策或通过一些分布式调度算法成功协调传输。

本发明利用以某种方式适合于用户业务的方案的获益。一个这样的方案是为每个小区分配优选资源的基本重用-3(underlying reuse-3)小区计划。在使用任何其它允许的资源之前，所有小区将首先使用所有其优选的资源。只有在一个小区具有大量数据时才将使用所有允许的资源。像传统重用方案中一样，还可以禁止某些资源。通过这种资源划分(优选的、允许的以及可能还有不允许的资源)，至少在低和中等负载的情况下，大于一的重用带宽成本得以避免时，可以改善平均小区边缘SINR(信号与干扰加噪声比)。在显示包含三个小区的示例的图2中说明了这一情况，其中通过为资源分配单独的优先级索引(index)将资源分类为优选的、允许的和禁止的，每个类别一个。优先级索引将应用于资源的优先顺序表达为索引矢量中的整数。虽然图2中的示例将资源组显示为连续的组，它们也可以是分布式的。所述资源划分使干扰更加可预测，从而允许链路匹配更加准确和有力。

在本发明的又一实施例中，引入了涵盖调度器中每个资源的优先列表，借此调度器总是选择最高优先级的资源。为调度器创建适当资源优先列表的一种方法是，分别为小区0、小区1和小区2中的每个调度器分配起始资源r₀、r₁、r₂，然后在需要时选择两个方向的资源。在这样的优先列表中，给每个可用资源分配不同的优先级索引，最低的优先级索引分配给起始资源，而将升高的索引分配给紧接其后的资源。在显示包含三个小区的示例的图3中说明了这一情况，其中资源被划分优先级以最小化小区间干扰。小区i中的资源的选择从资源ri开始，然后从r_i的两侧根据r_i、r_i-1、r_i+1、r_i-2、r_i+2、...或同等地根据r_i、r_i+1、r_i-1、r_i+2、r_i-2、...的原则使用所需数量的资源。不允许的资源在图中标记为x。不同方框中数字指示优先级索引，即在不同小区中使用资源的顺序。

在上述示例中，优先级索引(PCI)与小区特定资源优先权值(RPW)的一对一映射是相关联的。具有最低优先级索引的资源，即要先使用的资源将分配到最高的资源优先权值。具有最高优先级索引的资源，即仅在所有其它资源均已占用时才使用的资源将分配到最小的资源优先权值。因此，优先级索引指示资源的优先顺序。索引为c的小区中的索引为r的资源的RPW通常可计算为

RPW(c，r)＝K1-K2×PCI(c，r)，

其中K1和K2为恒定值。或者可以设计一个表格，其中每个优先级索引与对应的优先级权值相关联。

但是，上述资源划分意味着减少的调度增益，因为在每个小区只允许从优选资源而不是所有资源中选择最佳资源，即使仍有此类资源可用。因此，小区间干扰水平和可预测性与可从让每个用户只在最佳质量的资源上传输获得的单个用户调度增益的比值之间存在折衷。这两个原则可以通过将来自每个用户的信道质量指示(CQI)加上小区特定资源优先权值(RPW)得到加权信道质量指标(WCQI)，如下所示：

WCQI(c，u，r)＝CQI(u，r)+RPW(c，r)

在上述表达式中，c表示小区索引，u表示用户索引，而r表示资源索引。假设CQI值限于范围[0，CQI_max]并且不允许调度器使用WCQI低于零(或其它预定义的阈值)的资源。

如上所述，资源可划分为由优先级索引代表的等级。对于索引为r的属于小区c中的相应优先级的资源，RPW的换算值还可以计算为如RPW(c，r)＝(PCI_max-PCI(c，r))×△，其中△是代表比例系数的恒定值，而PCI_max是PCI的最大值。通过将△设为(CQI_max+1)或更大值，可以确保在开始使用较高优先级索引的任何资源之前，先使用优先级索引较低的级别的所有资源。将△设为CQI_max或更小可让调度器当对应较高优先级索引资源的信道质量指示足够大时，在某些时候使用较高优先级的资源。

参照图2，我们可以设置△＝(CQI_max+1)，并且将图2中表示为优选、允许和禁止的相应优先级的优先级索引设为0、1和-1。在此示例中，PCI_max＝1并且对于分别表示为优选、允许和禁止的资源，得出的资源优先权值将为(CQI_max+1)、0和-(CQI_max+1)。

在图3中，每个优先级中只有一个资源。因此，图3中的资源优先级索引可用于将资源优先权值计算为RPW(c，r)＝(PCI_max-PCI(c，r))×△，其中PCI_max＝20并且PCI(c，r)由图中的数字指定，即根据之前对于每个小区c＝1、2和3通过资源排序(r_c，r_c-1，r_c+1，r_c-2，r_c+2，...)描述的内容。图3中标记为X的资源将被分配-(CQI_max+1)的资源优先权值，以确保无论CQI值是多少加权CQI(WCQI)总是负值。

因此可以分别调节RPW和CQI在加权信道质量指标(WCQI)的计算中的作用。

本发明的又一方面引入了在特定条件下使用或不使用某些优先级的资源的可能性。以下是可能限制的非完全列表。

1.较高资源优先级索引的资源不可在任何较低优先级索引的资源之前使用。这也可以通过适当设置RPW计算的参数来实现。

2.特定优先级的资源不可使用，除非缓冲器填充比率高于阈值(不同优先级可具有不同阈值)。

3.特定优先级的资源不可使用，除非分组延迟高于阈值(不同优先级可具有不同阈值)。

4.特定优先级的资源不可使用，除非分组错误率(或某个其它分组质量测量值，如分组丢失率)高于阈值。

5.如果存在关于相邻小区中负载的信息，可以限制仅在相邻小区中的负载测量值全部低于(或高于)阈值时使用特定资源。

6.可为某些资源设置使用限制，如仅在特定优先级的资源使用低于阈值时才可在传输时间间隔(TTI)中使用这些资源。例如，使用可被测量为之前N个TTI总结的此优先级资源的时间和频率使用计数。

7.特定优先级的资源仅可用于N_max个连续的TTI。

8.如果在传输时间间隔TTI(n)中使用了某个特定优先级的资源，则在TTI(n+N_RTT)中不得使用相同资源，其中N_RTT与HARQ往返时间相关。此限制的原因可以是让来自于在其第一次传输中受功率快速增加的相邻小区中的用户设备干扰的用户设备的重传通过，由此第一UE的信道质量在测量和传输之间恶化。

或者，在传输时间间隔TTI(n)中，在预定义的时间间隔内特定优先级的资源上传输功率的增加超过阈值时，在第(n+N_RTT)个传输时间间隔中不得使用相同资源，其中N_RTT与HARQ往返时间相关。

9.2-8项公开的任何限制均可与计时器相结合。在超过阈值时启动计时器，指示允许使用对应的资源，直至计时器期满(每个优先级可具有其自己的计时器值)。

10.2-8项公开的任何限制均可与阈值的滞后相结合。一旦超过阈值，则允许使用相应资源，直至测量值下降到另一阈值(通常低于第一阈值)之下。

11.某些特定优先级的资源只可由特定高级分类(白金/金/银)的用户或任何其组合使用，或假设有此类用户，资源总是先调度给这些用户。

12.某些特定优先级的资源只可由紧急呼叫使用，或者在有紧急用户的情况下，这些资源总是先调度给紧急用户。

上述阈值、滞后间隔、计时器和限制规则可不同地应用于不同优先级的资源。

限制的引入(例如，如上所述)可以通过将WCQI值的计算扩展为还包含时间变化限制规则RR(c，u，r，t)来公式化，如下所示(t是TTI索引)：

WCQI(c，u，r，t)＝CQI(u，r，t)+RPW(c，r)+RR(c，u，r，t)

无论何时由于使用限制的任何组合(像以上那些)而不允许特定资源，RR被设为小于-(CQI_max+RPW_max)的值，这将确保对应的WCQI值低于零。

在本文未说明的其它实施例中，涵盖自己和相邻小区中条件的本文所述之外方面的其它系数可添加到WCQI值的计算中。

总之，根据本发明一个方面的方法可以按图4中所示执行：

在步骤10中，为小区的资源分配小区特定资源优先权值(RPW)，表达为例如代表每个资源的优先顺序的整数索引矢量。为至少一个相邻小区中的相同无线电资源分配不同的资源优先权值。

通过在步骤20中测量信号与干扰加噪声比(SINR)以及在步骤30中通过例如将测量的值映射到CQI索引值表格来将所述测量的SINR值转换为索引值，从而创建信道质量指示报告。

在步骤40中，将包含一个或若干限制规则的限制添加到WCQI计算中以进一步限定在特定条件下可以使用的资源。

RPW或CQI值中的任一个可以使用系数进行调节，以增加它在加权信道质量指标(WCQI)的计算50中的作用。调节的选择可以例如取决于如网络的小区布局。例如，在有大量小区互相重叠的环境中，小区间干扰可能是很大的问题，RPW的作用可以调节为具有较大的作用，而在不同的环境中，给CQI更大的作用更加有利。

在步骤60中，调度器随后根据计算的加权信道质量指标和任何适用的限制规则选择资源。

不同的资源可被允许以不同的功率水平使用。不禁止本发明与不同资源的功率限制共同使用。

小区特定的资源优先权值可在中央节点如操作维护节点中生成并且从所述中央节点通过开放式接口提供给不同基站(1、2a-f)。小区特定的资源优先权值可以通过网络规划工具手动生成或在无线电资源管理节点(RRM)等中自动生成。

本发明适用于上行链路和下行链路传输。在上行链路传输中，调度器旨在将具有高资源优先权值的资源分配给小区边缘用户。可根据用户在小区中的地理位置将其分到不同的组中，并为其分配不同优先级的资源。到如小区边缘用户和小区中央用户的分类可基于几何测量值。相比小区中央用户，小区边缘用户则分配到优先级索引较低的资源。这样的好处是双重的：

首先，远离接收基站的用户将经常被限制功率，并且在干扰增大时无法增大传输功率。因此，提高此小区边缘用户的性能的唯一方法是减少所用资源上的干扰。如果在一个小区中具有高资源优先权值的资源在干扰小区中分配到低资源优先权值，有很高的可能性在干扰小区中不会使用相应资源，这样如果给小区边缘用户分配高资源优先权值的资源，小区边缘用户将受到较少的小区间干扰。

其次，即使在相邻干扰小区中使用了分配给小区边缘用户的资源，它们将经常被分配给另一小区中靠近基站的用户。相对小区边缘用户，此类小区中央用户通常具有小得多的路径损耗，所以他们经常可以使用远低于最大可能功率的功率进行传输。小区中央用户到干扰基站也有较大的路径损耗，因为他们通常距离干扰基站较远。因此，他们对相邻小区中的小区边缘用户产生的干扰较少。

同样，对于下行链路，将以高功率传输的资源映射到具有高资源优先权值的资源是有利的。这样确保了以低功率从一个基站传输的资源与以高功率从相邻干扰基站传输的资源相冲突的可能性较小。

虽然结合目前认为是最可行以及优选实施例的内容对本发明进行了说明，但是要理解，本发明不限于所公开的实施例，而意在涵盖所附权利要求书范围之内的各种修改。

Claims

1.一种用于在蜂窝无线电系统中减少小区间干扰的调度器中的方法，其中所述调度器(111)控制一组共享的无线电资源，其特征在于以下步骤：

-为小区(11)中可用的不同无线电资源分配小区特定的资源优先权值(RPW)，所述分配不同于在至少一个相邻小区(12a-f)中对相同无线电资源的分配；

-利用所述资源优先权值进行无线电资源的选择。

2.如权利要求1所述的方法，包括将小区(11)的无线电资源划分优先级，其中每个等级由优先级索引表示。

3.如权利要求1所述的方法，包括根据用户在所述小区中的地理位置将所述用户分组，并为不同组的用户分配不同优先级的资源。

4.如权利要求2所述的方法，包括将无线电资源划分为以“优选”、“允许”和“禁止”表示的优先级，其中先使用“优选”资源，仅在没有未使用的“优先资源”时才使用“允许”资源，而“禁止”资源从不使用。

5.如权利要求2所述的方法，包括创建优先列表，根据所述列表每个优先级仅包含一个资源。

6.如权利要求5所述的方法，包括将最低优先级索引分配给起始资源(ri)，所述起始资源不同于相邻小区中的起始资源，并且从所述起始资源根据r_i、r_i-1、r_i+1、r_i-2、r_i+2、...的原则将升高的优先级索引分配给紧接起始资源的资源。

7.如以上权利要求中的任一项所述的方法，包括将所述小区特定的资源优先权值与来自所述用户的信道质量指示报告(CQI)相结合，从而为所述调度器(111)可用的无线电资源形成加权质量指标(质量指标)。

8.如权利要求7所述的方法，包括通过测量信噪比(SNR)或信号与干扰加噪声比(SINR)并将所述测量值转换为索引值以创建所述信道质量指示报告(CQI)。

9.如权利要求7或8所述的方法，包括将所述CQI或RPW乘以比例系数，所述比例系数确定在所述加权信道质量指标(质量指标)的计算中所述比例系数乘以的项的相对影响。

10.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中所述小区特定的资源优先权值和/或所述加权质量指标与在特定条件下应用于某些无线电资源的一个或多个使用限制规则相结合。

11.如权利要求10所述的方法，其中使用限制规则可以是小区特定的和/或用户特定的和/或资源特定的和/或时间相关的。

12.如权利要求10或11所述的方法，其中较高优先级索引的资源不可在任何较低优先级索引的资源之前使用。

13.如权利要求10或11所述的方法，包括将所述使用限制规则作为表示符合或不符合特定条件的二进制值，应用于所述小区特定的资源优先权值或所述加权信道质量指标。

14.如权利要求13所述的方法，其中特定优先级的资源不可使用，除非缓冲器填充比率高于预定义的阈值，其中不同优先级的资源可具有不同阈值。

15.如权利要求13所述的方法，其中特定优先级的资源不可使用，除非分组延迟高于预定义的阈值，其中不同优先级的资源可具有不同阈值。

16.如权利要求13所述的方法，其中特定优先级的资源不可使用，除非诸如分组错误率或分组丢失率的分组质量测量值高于预定义的阈值。

17.如权利要求13所述的方法，仅在相邻小区中的负载测量值均低于(或高于)阈值时才可使用特定资源。

18.如权利要求13所述的方法，仅在特定资源的使用低于阈值时才可在特定传输时间间隔TTI中使用这些资源。

19.如权利要求18所述的方法，其中特定优先级的资源仅可用于预定数量N_max个连续传输时间间隔TTI。

20.如权利要求18或19所述的方法，其中在传输时间间隔TTI(n)中使用了特定优先级的资源时，在第(n+N_RTT)个传输时间间隔中不得使用相同资源，其中N_RTT与HARQ往返时间相关。

21.如权利要求18或19所述的方法，其中在用于传输时间间隔TTI(n)中时，在预定义的时间间隔内特定优先级的资源上传输功率的增加超过阈值时，在第(n+N_RTT)个传输时间间隔中不得使用相同资源，其中N_RTT与HARQ往返时间相关。

22.如权利要求14至21中任一项所述的方法，其中在超过所述阈值时启动计时器，在所述计时器设置的时间内允许使用对应的资源组，特定优先级的资源可具有其自己的计时器值。

23.如权利要求14至21中任一项所述的方法，其中限制与阈值中的滞后相结合，在超过所述阈值时，允许使用对应的资源组，直至测量值下降到低于另一阈值，此阈值最好低于第一阈值。

24.如权利要求10或11所述的方法，其中特定优先级的资源只可由特定分类的用户使用，或者在有这些用户的情况下，所述资源总是先调度给这些分类的用户。

25.如权利要求10或11所述的方法，其中特定优先级的资源只可由紧急呼叫使用，或者在有紧急用户的情况下，所述资源总是先调度给紧急用户。

26.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中所述调度器设置在基站中，并且所述调度器从诸如操作维护节点的中央节点接收所述小区特定的资源优先权值。

27.如以上权利要求中的任一项所述的方法，其中为不同无线电资源分配小区特定的功率限制。

28.一种在蜂窝无线电系统中控制一组共享无线电资源的调度器(111、222a-f)，其特征在于执行根据权利要求1-27的任一项的方法的部件。

29.一种蜂窝无线电系统中的无线电网络节点(1、2a-f)，所述无线电网络节点包含调度器，其特征在于，所述调度器包含执行根据权利要求1-27的任一项的方法的部件。