CN101772032A - 多小区协作方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多小区协作方法及系统。该方法及系统不同的无线资源划分，形成不同类型的服务区，而且每种类型的服务区都能单独地、无缝且无重叠地覆盖整个系统区域。每一种服务区类型对应一种特定的无线资源划分，不同类型服务区之间可进行无线资源的预配置。这样，每个服务区都可以独立地进行资源调度，而无需考虑调度冲突的问题。

Description

多小区协作方法及系统

技术领域

本发明涉及一种无线通信网络技术，尤其涉及一种无线通信网络中的多小区协作方法及系统。

背景技术

目前，在一些无线蜂窝通信系统中，引入了多小区协作技术，以减轻小区间干扰并提高频谱效率。在应用多小区协作技术时，一个移动终端将与多个基站(Node B)之间建立有效的无线连接，而不仅仅只与一个无线信号最强的基站建立连接。这些与一个移动终端建立无线连接并具有相互协作关系的基站，被称为一个协作群(CooperationCluster)。

在多小区协作方案中，一个基站或者扇区的物理层部分可以称为一个接入点(AP，Access Point)。而一般会有一个中央单元(CU，Center Unit)管理一组AP，主要负责调度无线资源、收集和处理来自每个AP的信息。这一组AP可以称为一个AP群(AP Cluster)。一个AP群所覆盖的区域称为服务区，通常一个移动终端只和一个服务区发生联系。

在传统的无线通信系统，比如GSM或WCDMA中，一个服务区通常只是指一个AP的覆盖区域。而在多小区协作方案中，一个服务区包含一组AP所覆盖的区域，AP的数量可以是几个甚至几百个。

目前典型的多小区协作方案主要有三种：

第一种为全协作方式，如图1a所示，其中大的多边形表示一个服务区，而小的多边形表示一个AP的传统覆盖区域，即在非协作方式下的覆盖区域(图1b和图1c中的含义相同)，可以看出整个网络只有一个或很少几个服务区，所有的信息相应地由一个或很少几个中央单元收集并处理。显然，对于全协作方式的方案来说，理论上可以消除几乎所有的小区间干扰从而获得很高的性能增益。但是，这种方案将使得AP和中央单元之间产生极大数据量的信息和信令的交换，同时也要求中央单元具有足够强大的性能以处理如此大量的信息。而这种只依赖于几个强大的中央单元的系统成本较高，而且在中央单元发生意外情况时会影响大量的移动终端，并非是一种稳健的系统。

第二种为单独协作方式，如图1b所示，其中整个网络可以包含上百个服务区，每个服务区由几个或多个AP组成。实际上，这种方案比较类似于一个放大的分布式天线系统。因此，这种方案虽然在一个服务区的内部排除了原有小区间(即AP间)的干扰，但这种方案中形成了许多服务区的边际，从而导致了服务区间的干扰。

第三种方式为重叠协作方式，如图1c所示，与单独协作方式相比，重叠协作方式的方案允许协作的服务区之间相互重叠。换句话说，一个AP有可能属于几个不同的中央单元，而这个AP的无线资源，包括频率或功率等，将由这几个中央单元来分配。通常这几个中央单元之间的调度分配机制处理是独立的，那么由不同的中央单元对于同一个AP所作出的资源分配将会存在冲突。例如，一个AP的全部发射功率为20W，而三个中央单元分别要求该AP以10W、10W、5W的功率进行发射，则该AP显然不能满足三个中央单元的要求(20W＜25W)；又如，一个AP的某个频带被分配给太多的移动终端使用，导致移动终端之间的干扰过大，无法正常工作。尽管人们已经开始研究一些优化或者迭代等技术，以解决这类冲突问题，但目前这些技术缺乏好的优化算法、或收敛的迭代算法，因而还不是很成熟。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种部分重叠的多小区协作方法及系统，通过不同划分方式形成不同类型且相互重叠的服务区，来克服现有技术的三种多小区协作方案的缺点。

按照本发明的一种用于提供多小区协作的无线通信系统，包括：

第一类型服务区，其中每个服务区由相互协作的接入点按照第一种规则构成；以及

第二类型服务区，其中每个服务区由相互协作的接入点按照第一种规则构成，

其中，所述第一类型服务区和第二类型服务区分别无缝且无重叠地覆盖整个系统所在区域。

按照本发明的一种用于无线通信系统的多小区协作方法，包括步骤：

a、与第一组接入点相协作，形成第一类型服务区；以及

b、与第二组接入点相协作，形成第二类型服务区，

其中，所述第一类型服务区和第二类型服务区分别无缝且无重叠地覆盖整个系统所在区域。

按照本发明的一种无线通信系统中基于多小区协作的接入方法，包括步骤：

a、估算一个移动终端在一个第一种类型服务区中所有AP的路径损耗之和；

b、估算该移动终端在一个第二种类型服务区中所有AP的路径损耗之和；

c、若步骤a中的路径损耗之和大于步骤b的路径损耗之和，则接入所述第二种类型服务区，

其中，所述第一类型服务区和第二类型服务区分别由多个AP的不同协作组合而构成，并无缝且无重叠地覆盖整个系统所在区域。

相对于现有技术方案，本发明多小区协作方案在不同类型的服务区之间进行了无线资源的预配置的，每个服务区都可以独立地进行资源调度，而无需考虑调度冲突的问题。而一种类型服务区的某个无线信号较差的位置，对于另一种类型服务区来说则会是一个无线信号较好的位置，因此，小区或者服务区的边际问题也将被减弱。

通过参考以下结合附图的说明以及权利要求书中的内容，并且随着对本发明的更全面的理解，本发明的其他目的及效果将变得更加清楚和易于理解。

附图说明

现在结合附图对本发明进行更详细的描述，其中：

图1示出了现有技术三种典型的多小区协作方案中服务区与AP覆盖区域的分布示意图；

图2示出了本发明一种实施例的服务区分布示意图；

图3示出了图2所示实施例中一个移动终端接入不同类型服务区的场景；以及

图4示出了本发明另一种实施例的服务区分布示意图。

具体实施方式

为了克服现有技术中的三种多小区协作方案的缺点，本发明所提出的多小区协作方案采用了部分重叠服务区的方式。具体来说，本发明按照不同的无线资源划分(如按照波束方向或者AP的组合或者频率划分)，形成不同类型的服务区。整个系统包含两种或两种以上按照不同方式划分的服务区类型。每一种服务区类型对应一种特定的无线资源划分，而且每种类型的服务区都能单独地、无缝且无重叠地覆盖整个系统区域。

图2所示的是本发明一个包含两种服务区类型的实施例，其中每个AP的波束可以划分为120度的三个扇区，而每个协作群由三个AP构成，也就是说每个服务区是由来自这三个不同AP的扇区所形成的。如图2所示，每个细线框或者粗线框所围成的六边形都代表一个服务区。这两种线框的六边形表示有两种类型的服务区，分别称为I型服务区和II型服务区。

以图2中右下角所示坐标轴方向作为参照坐标系方向，对于I型服务区来说，其三个扇区天线的视轴(Boresight)角度分别为0度、120度和240度；而对于II型服务区来说，其三个扇区天线的视轴(Boresight)角度分别为60度、180度和300度。I型服务区和II型服务区可使用不同的时隙或频带，例如可以设定I型服务区使用偶数时隙，而II型服务区则使用奇数时隙。

对于一个移动终端来说，可以通过路径损耗的计算来决定接入哪个类型的服务区。仍以包含上述I和II两种类型的服务区的无线通信系统为例，可以参照图3所示，其中对于同种类型的服务区分别以A、B、C等标号加以区别。当一个移动终端处于图3中移动终端5所示位置时，将会估算向其到I型服务区B和II型服务区A的AP的6个路径损耗值。假设

IL_Sum＝IL1+IL2+IL3

IIL_Sum＝IIL1+IIL2+IIL3

其中，IL_Sum、IIL_Sum分别表示移动终端5到I型服务区B和II型服务区A的总的路径损耗，而IL1、IL2、IL3分别表示移动终端5到I型服务区B的三个AP的路径损耗，IIL1、IIL2、IIL3分别表示移动终端5到II型服务区A的三个AP的路径损耗

假如IL_Sum相对于IIL_Sum来讲具有更小的损耗，则移动终端5将选择接入I型服务区B，反之，则接入II型服务区A。。

如果是发生切换的场景，假设移动终端5一开始接入的是I型服务区B，但由于移动终端的移动，导致了IL_Sum相对于IIL_Sum来讲具有更大的损耗，并在一个预定阈值之上保持了一定时间，则移动终端5将切换到II型服务区A。

但在某些极端的情况，比如II型服务区A已经工作于非常高的负荷的情况下，无法接入更多的移动终端，则移动终端5只能切换到同类型的服务区，即I型服务区A，但这种同类型服务区间的切换相对于不同类型服务区间的切换，会造成较为严重的服务区间干扰问题。

上述只是本发明的一种实施例，而本发明对于不同类型服务区的划分显然并不局限于这一种方式，比如图4所示的另一种实施例，就包含三种类型的服务区，分别对应于图4中三种不同灰度的区域，每一种类型的服务区都是由4个60度扇区经过不同的组合而形成。

每个三角形区域都由这三种类型的服务区所覆盖，例如图中移动终端6所处的三角形区域就完全由这三种类型的服务区所覆盖。不同类型的服务区可以通过资源的复用加以区分，可以是时分复用(TDM)、频分复用(FDM)和码分复用(CDM)等。至于其中资源调度和切换等问题与前一种实施例中的情形相类似，此处不再赘述。

如果是用频分复用的方式来区分不同类型的服务区，则对于一个有效的服务区间切换及负载平衡算法，频率复用因子趋近于1。

从上述对本发明的实施例的描述可以看出，相对于现有技术方案，利用本发明多小区协作方案，在服务区之间进行了无线资源的预配置，因此每个服务区都可以独立地进行资源调度，而无需考虑调度冲突的问题。而且一种类型服务区的某个无线信号较差的位置，对于另一种类型服务区来说则会是一个无线信号较好的位置，因此，小区或者服务区的边际问题也将被减弱。另外，由于不同类型服务区重叠的部分面积相对较大，因此服务区间负载平衡算法具有更高的自由度去获取增益。

应当注意的是，上述实施例用于说明、而非限制本发明，并且，在不脱离所附权利要求的保护范围的前提下，本领域技术人员应当理解，对上述本发明所公开的多小区协作方法和系统，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。此外，不应当将权利要求中的任何参考标记解释为限制权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于提供多小区协作的无线通信系统，包括：

第一类型服务区，其中每个服务区由相互协作的接入点按照第一种规则构成；以及

第二类型服务区，其中每个服务区由相互协作的接入点按照第一种规则构成，

其中，所述第一类型服务区和第二类型服务区分别无缝且无重叠地覆盖整个系统所在区域。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一种规则和第二种规则分别对应于不同的无线资源划分方式。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述第一类型服务区和第二类型服务区通过复用方式来占用资源。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述第一类型服务区和第二类型服务区分别使用不同的时隙。

5.如权利要求1或2所述的系统，其中所述第一类型服务区由具有第一种视距波束方向的接入点组成，而所述第二类型服务区由具有第二种视距波束方向的接入点组成。

6.一种用于无线通信系统的多小区协作方法，包括步骤：

a、与第一组接入点相协作，形成第一类型服务区；以及

b、与第二组接入点相协作，形成第二类型服务区，

其中，所述第一类型服务区和第二类型服务区分别无缝且无重叠地覆盖整个系统所在区域。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述步骤a中，与第一组接入点是按照第一种无线资源划分规则形成第一类型服务区。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述步骤b中，与第二组接入点是按照第二种无线资源划分规则形成第二类型服务区。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述第一种规则和第二种规则的区别在于按照不同视距波束方向的对接入点进行分组。

10.一种无线通信系统中基于多小区协作的接入方法，包括步骤：

a、估算一个移动终端在一个第一种类型服务区中所有AP的路径损耗之和；

b、估算该移动终端在一个第二种类型服务区中所有AP的路径损耗之和；

c、若步骤a中的路径损耗之和大于步骤b的路径损耗之和，则接入所述第二种类型服务区，

其中，所述第一类型服务区和第二类型服务区分别由多个AP的不同协作组合而构成，并无缝且无重叠地覆盖整个系统所在区域。

Images