CN101536346B - 控制wcdma系统中的功率的方法 - Google Patents

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Abstract

公开与WCDMA系统中的基站中的调度机制相关的方法和装置。该机制使基站能够快速适应用户的暂时业务需求以及干扰变化，本发明中提出动态可调整容限。调整基于小区中的RoT测量。为了充分利用小区中的资源，RoT能定为尽可能接近RoTmax但没有超过极限。调度器优选地设置成调度尽可能高的速率或者尽可能多的用户，以便填充可用RoT。只要RoT测量低于RoTmax之下的某个阈值，则逐步减小为相邻小区负荷和外部干扰保留的容限。每当RoT测量超过阈值时，使容限增加一个步长。

Description

控制WCDMA系统中的功率的方法
技术领域
本发明涉及用于控制无线网络系统、特别是WCDMA系统中的功率的方法和装置。
背景技术
无线通信网络目前广泛用于允许移动台用户以无线方式相互通信以及与其它网络实体通信。在一种类型的网络中，特定地理区域中的多个台可同时使用相同频带与集线器或基站进行通信。这种类型的网络称作自干扰网络。码分多址(CDMA)网络和宽带码分多址(WCDMA)都是自干扰网络的示例。因此，基站在那个频带所接收的总信号功能可表示来自该区域的多个台的同时传输。
为了获得最佳网络性能，特别是在自干扰网络中，仔细控制移动台的传输功率。能看到，一个移动台的发射功率的变化可影响其它移动台的操作，例如要求它们同样地改变其功率。在一些情况下，如果大量移动台通过相应地增加其功率相互进行响应，则可能超过网络极限。这可导致网络变得不稳定。为了避免发生这种情况，例如可通过控制各移动台的传输功率以便使它对其它移动台的影响为最小并且适应网络的噪声功率，来平衡网络负荷。噪声功率基于一天之中始终改变的环境因素、如温度。因此，尝试调整网络负荷的任何技术需要考虑网络中变化的噪声功率。
用于测量网络特性的一种技术称作热噪声增加量(RoT)。RoT是反向链路的总功率(Pr)与在接收器(即基站)所接收的热噪声功率(N)之间的比率。因此，热噪声增加量(RoT)表示在基站从无线源所接收的总功率与热噪声之间的比率。
在WCDMA系统中，上行链路中的共享资源是上行链路干扰。通过在WCDMA中引入增强上行链路，借助于通常称作节点B的基站中的快速调度机制来引入快速管理小区负荷的可能性。快速调度的原理是允许节点B调整允许终端用以进行传送的最大数据速率以及在用户之间重新分配资源。这使节点B能够迅速适应用户暂时业务需求和干扰变化。因此，系统能以接近最大负荷进行操作，并且用户数据速率和上行链路容量能得到改进。
为了能够利用增强上行链路调度功能，调度器必须提供有对于E-DCH的调度余量(headroom)的适当且准确的估计。除了最大负荷极限、覆盖极限RoTmax和稳定性极限LmaxS之外，最大调度余量取决于周围小区的小区负荷。
相邻小区和外部干扰所产生的负荷无法从小区直接测量。为了避免资源的过度调度，需要容限(margin)以便考虑相邻小区干扰和外部干扰。
在仅考虑语音和低数据速率业务以及来自周围小区的负荷相当稳定的传统WCDMA无线网络中，使用固定容限。但是，通过在WCDMA中引入增强上行链路，干扰变化变得更大。当相邻小区中的负荷变化在相当短的时间期能够很大时，难以设置固定容限。如果容限设置成大到足以处理最坏情况的情形，则最大调度余量很小；以及一个小区中的调度器无法利用相邻小区没有满负荷时的时刻。但是，容限不能设置成小于最坏情况的情形，因为资源的过度调度能引起功率骤增和不稳定性。
因此，存在提供以下机制的问题：以改进方式操作WCDMA网络并优化网络性能，使得调度器能利用相邻小区没有满负荷时的时刻。
发明内容
本发明的一个目的是克服或者至少减少与对于最大调度余量具有固定容限关联的问题的一部分。
本发明的另一个目的是提供具体用于WCDMA系统中释放网络中的调度容量的方法和装置。
本发明的又一个目的是提供具体用于WCDMA系统中实现网络中的优化实时调度容量的方法和装置。
这些目的和其它目的通过在基站(节点B)中提供使节点B能够快速适应用户的暂时业务需求以及干扰变化的调度机制来实现，本发明中提出动态可调整容限。调整基于小区中的RoT测量。为了充分利用小区中的资源，RoT能定为尽可能接近RoTmax但没有超过极限。增强上行链路EUL调度器优选地设置成调度尽可能高的速率或者尽可能多的用户，以填充可用RoT。只要RoT测量低于RoTmax之下的某个阈值，则逐步减小为相邻小区负荷和外部干扰保留的容限Lothers。每当RoT测量超过该阈值时，使容限增加一个步长，具体来说，明显大于减小步长的步长。
具体来说，本发明提供一种调整无线系统网络中的最大上行链路调度余量的方法，其中所述最大上行链路调度余量是最大容许增强专用信道E-DCH负荷LmaxEDCH，并且能计算为LmaxEDCH＝Lmax-Lothers-LnonSCH，其中Lmax是小区中的最大负荷极限，Lothers是为相邻小区负荷和外部干扰所保留的当前要求的保留容限，以及LnonSCH是非E-DCH用户引起的负荷，所述方法包括以下步骤：测量当前热噪声增加量RoT，响应所测量的热噪声增加量RoT值而设置所述保留容限，以及通过在当前热噪声增加量RoT值超过所容许的最大热噪声增加量RoT值时增加所述保留容限来减小所述最大上行链路调度余量和/或通过在当前热噪声增加量RoT值没有超过所容许的最大热噪声增加量RoT值时减小所述保留容限来增加所述最大上行链路调度余量。
本发明还提供一种用于调整无线系统网络中的最大上行链路调度余量的装置，其中所述最大上行链路调度余量是最大容许增强专用信道E-DCH负荷LmaxEDCH，并且能计算为LmaxEDCH＝Lmax-Lothers-LnonSCH，其中Lmax是小区中的最大负荷极限，Lothers是为相邻小区负荷和外部干扰所保留的当前要求的保留容限，以及LnonSCH是非E-DCH用户引起的负荷，所述装置包括：测量模块，用于提供关于当前热噪声增加量RoT的值；负荷估计模块，用于响应所测量的热噪声增加量RoT值而计算所述保留容限，适合于在当前热噪声增加量RoT值超过所容许的最大热噪声增加量RoT值时增加所述保留容限和/或适合于在当前热噪声增加量RoT值没有超过所容许的最大热噪声增加量RoT值时减小所述保留容限；以及调度器模块，用于如果所述保留容限被所述负荷估计模块增加则减小所述最大上行链路调度余量并且如果所述保留容限被所述负荷估计模块减小则增加所述最大上行链路调度余量。
本发明还提供一种WCDMA系统中的基站，包括上述的装置。
附图说明
现在作为非限制性实施例并且参照附图更详细地描述本发明，附图包括：
-图1是WCDMA网络的总图。
-图2是负荷估计器的视图；以及
-图3是示出负荷估计器在确定最大E-DCH负荷时所执行的不同步骤的流程图。
具体实施方式
图1中示出WCDMA系统100的总图。系统100包括基站(节点B)101。基站101服务于位于基站101所覆盖的区域中的通常称作用户设备(UE)103的多个移动终端。基站101又与无线网络控制器节点(RNC)105连接。RNC 105通常还包括无线链路控制器节点(RLC)107。RLC 107负责检测差错以及其它事务。系统100还包括负荷估计器和调度器单元109，它与基站101共处或者作为基站101的集成部分。
为了支持快速调度，热噪声增加量RoT和C/I测量用于提供上行链路小区负荷的估计。RoT计算为小区的总接收上行链路功率RTWP除以热噪声基底功率。RTWP是自身小区和相邻小区的WCDMA无线链路功率、外部非WCDMA干扰及热噪声功率之和。
图2中示出负荷估计器以及与调度器203的接口的概览。负荷估计器的任务是为调度器提供最大容许E-DCH负荷和调度余量。
总小区负荷由E-DCH用户所引起的负荷LEDCH和非E-DCH用户引起的负荷LnonEDCH以及例如来自周围小区的负荷贡献及外部干扰等的其它负荷Lothers组成。
增强上行链路调度器只能控制E-DCH数据业务。原则上，当总小区负荷很低或者RoT很低时，能在E-DCH上调度更多用户或者更高数据速率；当总小区负荷很高时，能在E-DCH上调度更小或更低的数据速率。为了确定调度准许Rmax，调度器需要知道最大容许E-DCH负荷Lmax EDCH、即最大调度余量。负荷估计器的任务是为调度器提供来自周围小区的负荷贡献和不由调度器控制的小区负荷LnonSCH的估计。最大调度余量则能计算为：
LmaxEDCH＝Lmax-Lothers-LnonSCH
式中，Lmax是小区中的最大负荷极限。小区中的最大负荷极限取决于小区是覆盖受限还是容量受限。由于上行链路中的共享资源是上行链路干扰，因此，当接收干扰或等效RoT超过由RoTmax所表示的某个覆盖极限时，覆盖丢失。覆盖极限取决于小区大小和热噪声等级。实际小区大小因改变的热噪声等级而引起的变化在这里远比受关注小区间干扰的变化要缓慢。覆盖受限情况下的最大负荷极限能计算为：
L max RoT = 1 - 1 RoT max
在其它情况下，例如在小的小区中，因覆盖引起的限制可以相当宽松，并且需要限制负荷以便保证功率控制稳定性。为了保证稳定操作以及在小区负荷接近顶点容量时避免功率骤增，WCDMA无线链路所产生的总负荷必须由稳定性极限LmaxS来限制。
通过监测RoT测量和自适应修改为相邻小区负荷和外部干扰所保留的容限，能优化E-DCH信道的调度余量。为了能够有效地使用可用余量，根据一个优选实施例，自适应地以步长Δ更新容限。
Lothers，new＝Lothers±Δ
另外，根据另一个优选实施例，Lothers在RoT比RoTmax之下的某个阈值更低时减小，而在RoT高于该阈值时增加。
图3中示出负荷估计器和调度器所执行的基本步骤。这样，首先在步骤301，测量当前热噪声增加量(RoT)。随后在步骤303，将测量RoT值与容许最大RoT值进行比较。如果当前RoT值超过容许最大RoT值，则在步骤305增加为相邻小区负荷和外部干扰所保留的保留容限，否则，如果当前RoT值没有超过容许最大RoT值，则在步骤307减小为相邻小区负荷和外部干扰所保留的保留容限。该过程连续地重复进行，如步骤309所示。
根据本文所述的系统和方法的另一个方面，负荷估计单元和调度器还考虑调度准许的信令以及RoT测量的延迟。由于信令和RoT测量的延迟，容限的改变的作用在测量可用之前是负荷估计器未知的。
因此，过快地更新容限能导致过度补偿，并且引起大振荡。为了防止发生这种非预期事件，掩蔽(masking)功能优选地用于防止容限过快增加或减小。掩蔽功能例如能设置取决于延迟的掩蔽时间期，使得在掩蔽时间期中保持相同容限。
由于RoT测量仅反映先前总小区负荷，所以动态调整的容限用作对周围小区中的未知情况的保留。因此，又引起调度余量增加或减小的容量的步长增加或减小基于旧的测量。由于这个事实，测量的延迟越长，则要更加小心，因此更小的步长应当用于容限的更新。
根据一个优选实施例，更新容限时的步长大小取决于测量延迟；如果延迟较大，则步长设置成较小。通过容限的步长调整，负荷估计器所提供的调度余量还对测量误差和负荷估计的不确定性不太敏感。
此外，由于容限的步长减小或增加将引起E-DCH的调度余量的增加或减小，所以优选的是检查资源被适当地使用。也就是说，为了确保步长减小或步长增加是必要的，容限的更新优选地设置成检测资源的利用，使得仅当小区中存在能利用通过容限的减小所释放的可用资源的用户时才减小容限。
使用本文所述的方法和系统提供一种无线网络，其中为了考虑相邻小区中的用户所引起的干扰或负荷所保留的容限根据RoT测量动态调整。这又使基站即节点B能够动态调整调度余量，使得能以有效方式来利用上行链路资源。所述的系统能够以接近最大负荷进行操作，由此使用户数据速率和上行链路容量能够得到改进。

Claims (9)

1.一种调整无线系统网络中的最大上行链路调度余量的方法，其中所述最大上行链路调度余量是最大容许增强专用信道E-DCH负荷LmaxEDCH，并且能计算为LmaxEDCH＝Lmax-Lothers-LnonSCH，其中Lmax是小区中的最大负荷极限，Lothers是为相邻小区负荷和外部干扰所保留的当前要求的保留容限，以及LnonSCH是非E-DCH用户引起的负荷，所述方法包括以下步骤：
-测量当前热噪声增加量RoT，
-响应所测量的热噪声增加量RoT值而设置所述保留容限，以及
-通过在当前热噪声增加量RoT值超过所容许的最大热噪声增加量RoT值时增加所述保留容限来减小所述最大上行链路调度余量和/或通过在当前热噪声增加量RoT值没有超过所容许的最大热噪声增加量RoT值时减小所述保留容限来增加所述最大上行链路调度余量。
2.如权利要求1所述的方法，还包括设置取决于所述系统中信令和RoT测量的延迟的掩蔽时间期，其中所述掩蔽时间期是在其期间保持相同容限的时间期。
3.如权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中，用于增加和/或减小所述保留容限的步长大小取决于所述测量中的延迟，其中所述测量中的延迟越长，步长大小就设置得越小。
4.如权利要求1-2中的任一项所述的方法，其中，执行检查使得仅当需要更多可用资源时才减小所述保留容限。
5.一种用于调整无线系统网络中的最大上行链路调度余量的装置，其中所述最大上行链路调度余量是最大容许增强专用信道E-DCH负荷LmaxEDCH，并且能计算为LmaxEDCH＝Lmax-Lothers-LnonSCH，其中Lmax是小区中的最大负荷极限，Lothers是为相邻小区负荷和外部干扰所保留的当前要求的保留容限，以及LnonSCH是非E-DCH用户引起的负荷，所述装置包括： 
-测量模块，用于提供关于当前热噪声增加量RoT的值，
-负荷估计模块，用于响应所测量的热噪声增加量RoT值而计算所述保留容限，适合于在当前热噪声增加量RoT值超过所容许的最大热噪声增加量RoT值时增加所述保留容限和/或适合于在当前热噪声增加量RoT值没有超过所容许的最大热噪声增加量RoT值时减小所述保留容限，以及
-调度器模块，用于如果所述保留容限被所述负荷估计模块增加则减小所述最大上行链路调度余量并且如果所述保留容限被所述负荷估计模块减小则增加所述最大上行链路调度余量。
6.如权利要求5所述的装置，还包括：设置取决于所述系统中信令和RoT测量的延迟的掩蔽时间期的时间掩蔽单元，其中所述掩蔽时间期是在其期间保持相同容限的时间期。
7.如权利要求5或6中的任一项所述的装置，其中，所述负荷估计模块适合于响应所述测量中的延迟而设置用于增加和/或减小所述保留容限的步长大小，其中所述测量中的延迟越长，步长大小就设置得越小。
8.如权利要求5-6中的任一项所述的装置，还包括：检查单元，用于确定是否需要更多可用资源。
9.一种WCDMA系统中的基站，包括如权利要求5-8中的任一项所述的装置。 
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