CN101868996A - 用于在无线sdma系统中共享组资源的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种在无线通信系统中传输无线资源分配信号的方法和设备，包括建立监控共享组调度位图的移动台组；向移动台发送组调度位图，其包含移动台存在位图和SDMA位图，其中SDMA位图用来将组成员划分成两个或多个子组；使用根据组调度位图指示的值得到的无线资源向移动台发送报文或从中接收报文。

Description

用于在无线SDMA系统中共享组资源的方法和设备

技术领域

总的来说，本发明涉及在无线通信系统中分配待传输的无线资源。本发明具体涉及在正交频分复用(OFDM)和正交频分多址(OFDMA)通信系统及基于OFDM和OFDMA的系统以及由此技术衍生出的通信系统中分配待传输的无线资源的方法。

背景技术

在无线通信系统中，人们希望能最大限度地提高给定带宽的容量。众所周知，要最大限度地提高容量，可以采用多种天线技术，如空分多址(SDMA)。在SDMA技术中，两个或多个空间分离的移动台共享同样的无线资源。基站向移动台分配同样的无线资源，并采用不同的有效天线方向性图向每个移动台传输数据。这些技术提高了无线通信系统的频谱效率。

向移动台分配无线资源会产生相应的控制信道开销。若不能严谨地管理本开销，开销会变得异常庞大，还会限制无线通信系统的容量。这对于那些要求定期发送小报文的应用来说尤为如此，如IP承载语音(VoIP)。

众所周知，可以使用组调度最大程度地减少与VoIP包传送相关的控制信道开销。在组调度中，一组移动台监控共享的控制信道，以确定各自从一批共享无线资源分配到的资源。其中，共享控制信道通常包含位图，每个移动台至少对应位图中的一比特。移动台监控位图中相应的比特以确定其中一项共享无线资源是否由基站分配，并确定基于移动台(是指在位图中比特位较小且分配了无线资源的移动台)的数量分配了哪些共享无线资源。

可惜的是，这种组调度方案目前不适用于处理SDMA系统中共享相同无线资源的多个移动台。因此，需要使用高频谱效率的方法(如SDMA)来增加VoIP用户数，同时使用组调度有效管理控制信道开销。

发明内容

一方面，本发明提供一种在无线通信系统中分配无线资源的方法。  本方法是建立一组用于进行组调度的移动台，然后向这组移动台发送移动台存在位图——指出了哪些移动台分配了无线资源。本方法还包括向移动台组发送SDMA位图。SDMA位图指示分配了无线资源的每个移动台的子组指配。

另一方面，本发明提供一种在无线通信系统中接收无线资源指配的方法。本方法包括接收组指配，组指配包含位置指示，根据接收到的移动台存在位图指示的位置确定是否已经分配了无线资源，本方法还包括根据接收到的SDMA位图确定子组指配，并根据子组指配确定资源指配。

一种在无线通信系统中分配无线资源的基站，包括：

建立一组移动台进行组调度的单元；

向所述一组移动台发送移动台存在位图，移动台存在位图指示哪个移动台分配了无线资源的单元；以及

向所述移动台组发送SDMA位图，SDMA位图指示分配了无线资源的每个移动台的子组指配的单元。

一种在无线通信系统中接收无线资源指配的终端，包括：

接收组指配的单元，所述组指配包含位置指示；

根据接收到的移动台存在位图指示的位置确定是否已经分配了无线资源的单元；

根据接收到的SDMA位图确定子组指配；以及

根据子组指配确定资源指配的单元。

附图说明

图1示出无线通信网络。

图2示出无线通信网络的基站和几个移动台。

图3示出适合组调度的OFDMA时频无线资源集例子。

图4示出无线通信网络的SDMA基站和几个移动台。

图5示出组调度方案。

图5A和5B示出组调度方案的备选实施例，其中，指配了虚拟资源并与实际资源相映射。

图6、7和8是图5示出的组调度方案的示例。

图9和10示出无线通信网络的SDMA基站和几个移动台。

图11是流程图，示出基站的示范性操作。

图12是流程图，示出移动台的示范性操作。

具体实施方式

本公开内容可以用下述实施例进行描述。然而，应明白下述实施例并不是本公开内容的必要限制，而是用来描述本发明的一般性实施。

本发明提供在无线SDMA系统中共享组资源的独特方法和设备。然而，应了解到下述公开内容提供实现本发明不同特性的多个不同实施例或示例。为简化本公开内容，下面描述了组件、信号、消息、协议和装置的具体示例。当然，这些仅仅是举例，而不是为了限制权利要求书描述的发明。为了避免无关细节掩盖本发明，此处仅简单介绍而未详细描述已为我们所熟知的元素。多数情况下，公开内容中省略了全面了解本发明不必要的细节，因为这些详细信息属于领域内的常识。同时也省略了对控制电路的详细介绍，因为控制电路属于领域内的常识。

图1示出了无线通信网络，其包括分别向众多移动台(MS)120提供语音和/或数据无线通信服务的多个基站(BS)110。BS有时也称为接入网(AN)、接入点(AP)、Node-B等。每个BS有相应的覆盖区130，有时也称作小区。如图1所示，每个基站都有调度器140，用于向移动台分配无线资源。示范性的无线通信系统包括但不限于演进的通用陆地无线接入(E-UTRA)网络、超移动宽带(UMB)网络、IEEE 802.16网络和其他基于OFDMA的网络。在一些实施例中，网络基于多路接入方案，而不是OFDMA。例如，网络可以是一个频分多址(FDMA)网络，其中时频资源划分成某个时间间隔上的频率间隔；也可以是时分多址(TDMA)网络，其中时频资源划分成某个频率间隔上的时间间隔；还可以是码分多址(CDMA)网络，其中资源划分成某个时频间隔上的正交或伪正交编码。

图2示出如图1所示的无线通信网络的基站和几个移动台。如图2所示，基站使用了两个发射天线265，因此，基站可以使用我们熟知的多种天线方案中的一种方案发送报文。众所周知，在该领域内基站260的覆盖区或小区通常可以划分成三个子覆盖区或扇区，其中一个用270标示。六个示范性移动台200、210、220、230、240和250位于标示的覆盖区内。

图3示出适合组调度的OFDMA时频无线资源集例子。在OFDMA系统中，时频资源划分成OFDM符号和OFDM子载频，以通过基站调度器分配给移动台。在举出的OFDMA系统中，OFDM子载频约分隔10kHz，且每个OFDM符号的持续时间约100μsec。如图3所示，时频资源对应如IEEE 802.16e标准定义的时分双工(TDD)系统。在本示范性实施例中，时间域(x轴)资源划分成两个相等部分，分别用下行链路(DL)和上行链路(UL)表示。DL和UL进一步划分成24个OFDM符号320。第一个DL OFDM符号分配给前导，供移动台用于计时和频率同步。第二个和第三个DL OFDM符号用以传输控制信息。在本示例中，第4个到第11个DL OFDM符号被指定为一组用于进行组调度的共享时频资源310。第24个DL OFDM符号指定为保护时间355。在频率域(y轴)中，第4个到第11个DL OFDM符号进一步划分成8个子信道330。子信道含48个可用的OFDM子载频，可在较大带宽上连续分布或分散分布。在子信道中，可用的OFDM子载频是一个可用以数据传输的子载频，如非导频。在图3中，共享时频资源集310编号为0到7。

在图3中，每个时频资源(0-7)都是系统时频资源一部分的逻辑表示。每项逻辑时频资源与物理时频资源相映射。逻辑时频资源与物理时频资源的映射取决于正在使用的子载频排列，如IEEE 802.16标准定义的子载频排列。逻辑时频资源与物理时频资源的映射随时间而异，可能取决于系统定义的一个或多个参数。

图4示出一个基站和几个移动台，如图1所示的无线通信网络中的基站和移动台。基站460和移动台400、410、420、430、440和450移动台的配置与图2中的配置相同。基站460采用两个发射天线465。基站460使用其多个发射天线465以采用已为我们所熟知的多天线方案-SDMA。在SDMA系统中，基站使用不同的有效天线方向性图为同一时频资源的多个移动台提供服务。例如，如图4所示，基站460创建了6个不同的覆盖区，其中两个在图中分别用470和480标识。因此，如果两个不同移动台在空间上是分离的，则基站460可以用相同的资源为它们提供服务。基站460依赖测量确定移动台所在的覆盖区。可以在移动台处进行测量并通过反馈信道将测量信息反馈给基站，或在基站处进行测量。TDD系统非常适合在基站处进行信道测量，因为基站可以假设信道的相互作用。例如，判断MS1和MS4。在TDD系统中，基站460可以确定移动台是在覆盖区470还是在覆盖区480。然后，基站调度器(如图1所示的调度器140)可以将MS1和MS4指配给相同的时频资源，如图3所示的资源0。因为基站460对于MS1和MS4采用了两个不同的有效天线方向性图，所以在MS4处向MS1传输的干扰最小。同样地，对于上行流量，可以使用SDMA共享相同的资源。要区分共享相同资源的移动台，可以由两个移动台传输不同的导频方案。

对VoIP系统来说，基站460可以使用类似图4所示的方案，有效地将可用的时频资源数量加倍。然而，当前的组调度方案不便于向不同的移动台指配相同资源。因此，提供了图5以示出共享组资源的优选实施例。图5示出示范性的组调度位图500。组调度位图500划分成三部分：资源可用性位图(RAB)510、移动台存在位图520及SDMA位图530。资源可用性位图进一步细分为N RAB子位图，用RAB子位图0 512、RAB子位图1 514及RAB子位图N-1 516表示。在一些实施例中，不使用资源可用性位图510。在现有技术中，建立一组移动台，用以监控组调度位图500来确定资源分配。向移动台组分配共享时频资源集，如图3的资源0到7。在移动台存在位图520中，指配一比特位对应每个移动台以确定该移动台是否分配了其中一项共享时频资源。例如，如果移动台存在位图520中对应特定移动台的比特为‘1’，则向移动台指配其中一项共享时频资源。如果对应的位为‘0’，则不向移动台指配其中一项共享时频资源。

使用SDMA位图530将监控移动台存在位图520的移动台划分成两个或多个子组。移动台存在位图520中对应第N个‘1’的移动台将通过检查SDMA位图530中第N个位来确定子组指配。子组的数量等同于基站可以使用相同时频资源的次数。例如，如图4所示，每项资源可以使用两次，因为有两个覆盖区470和480。因此，有两个子组。如果有两个子组，则SDMA位图的第N个位的长度为1个比特。如果有4个子组，则SDMA位图的第N个位的长度为2个比特，以此类推。

移动台使用SDMA位图530确定子组指配，并通过将移动台存在位图中对应不在同一子组内的移动台的所有‘1’设为‘0’的方法，创建有效的移动台存在位图。

在支持SDMA方面，资源可用性位图510含RAB子位图512、514和516。如子组数一样，RAB子位图的数量与基站可以使用相同时频资源的次数相等。每个RAB子位图的每一比特与其中一项共享时频资源对应。如果使用了相应资源，基站460则会通过将比特设为‘1’向移动台410、420和430进行指示。移动台根据SDMA位图530中的值确定监控哪个RAB子位图。指配给子组0的移动台监控RAB子位图0，而指配给子组1的移动台监控RAB子位图1，以此类推。

通过确定已分配了资源并对应有效移动台存在位图中较低比特位的移动台的数量，移动台将优先确定其在可用资源集中的资源指配。在对应子组j的有效移动台存在位图中表示为活动的第N个移动台分配了子组j的共享资源集的第N个可用资源。

如果未使用资源可用位图510，可用资源集则是共享时频资源的整个集合。如果使用资源可用性位图510，第j个子组的可用资源集则是整个共享时频资源集减去指明被RAB子位图j使用的那些资源。

图5A示出备选的优选实施例，其中与实际资源对应的虚拟资源指配给移动台。组调度位图500a包括虚拟资源位图511，它将用以指配的虚拟资源与移动台相映射。使用虚拟资源指配资源的方式在共同转让和共同代决的第12/134,025号专利申请(代理人档案号HW07FW049R)及第60/944,462号临时专利申请中进行了大篇幅描述，这两项申请均以引用的方式并入本文中。如图所示，虚拟资源位图510a含RAB子位图512a、514a和516a，用以支持SDMA。这些虚拟资源子位图按组运作，与实际资源子位图512、514和516类似。虽然组调度位图500a未与移动台存在位图一同显示，但也可以包含在一些实施例中。

图5B示出一种使用SDMA位图530将虚拟指配的资源与实际资源相映射的示范性方式。在示例中，覆盖区划分成两组。SDMA位图530表示子组0或1中的虚拟资源是否与子组0或1的实际资源相映射。与上述示范性算法(在图5中描述)一样，与虚拟资源位图510a中第N个‘1’对应的移动台监控SDMA位图530的第N个位，以确定是应监控RAB0还是RAB1，从而确定其实际资源。所属领域的技术人员非常清楚，虚拟资源位图510a与实际资源位图510配合使用可以适用于下面描述的每一个实施例。

图6提供了图5中组调度位图500的示例。如图6所示，试想基站已经建立了一个包含6个移动台的移动台组，分别标示为MS0、MS1、MS2、MS3、MS4和MS5。基站通过向每个移动台发送组指配消息来创建组。每个移动台含有其在组中的位置指配指示，也可能含有共享时频资源(组资源)集指示。如果整个OFDMA资源集用于进行组调度，基站则不需要发送共享时频资源集的指示。此外，考虑移动台在图4中显示的位置，并试想基站建立了如图4所示的覆盖区470和480。组中的每个移动台监控组调度位图，含有移动台存在位图610和SDMA位图620。组分配了两项共享资源650和660，表示资源0和资源1。此外，试想基站调度器已经确定向MS1、MS2、MS3和MS4分配资源。然后，调度器根据在移动台处理组调度位图的已知算法构建组调度位图。根据移动台存在位图610，MS1、MS2、MS3和MS4标示为活动移动台。MS1和MS3在覆盖区470中，而MS2和MS4在覆盖区480中。基站460使用SDMA位图620创建子组0和1。使用SDMA位图620将MS1和MS3分配到子组0，并使用SDMA位图620将MS2和MS4分配到子组1。与移动台存在位图610中第N个‘1’对应的移动台根据SDMA位图620的第N个位确定子组分配，如将移动台存在位图610与SDMA位图620连接的箭头所示。通过在移动台存在位图中插入‘0’对应未指配到子组0中的所有移动台，子组0中的移动台可创建有效的移动台存在位图630。通过在移动台存在位图中插入‘0’对应未指配到子组1中的所有移动台，子组1中的移动台可创建有效的移动台存在位图640。

子组0中的移动台根据子组0的有效移动台存在位图630确定资源分配。与子组0的有效移动台存在位图630中第N个1相对应的移动台分配了共享时频资源集的第N个可用资源。这种情况下，因为未使用资源可用性位图，所以可用资源是资源0和资源1。因此，MS1确定其分配到资源0 650，而MS3确定其分配到资源1 660。

子组1中的移动台根据子组1的有效移动台存在位图640确定资源分配。与子组1的有效移动台存在位图640中第N个1相对应的移动台分配了共享时频资源集的第N个可用资源。这种情况下，因为未使用资源可用性位图，所以可用资源是资源0和资源1。因此，MS2确定其分配到了资源0 650，而MS4确定其分配到了1 660。由于子组0和子组1中的移动台在空间上是分离的，因此，一个子组中的移动台不需要知道如何向其他子组的移动台分配资源。

移动台确定其分配到的资源后，它将接收与确定的时频资源相对应的物理时频资源相关的报文，或向基站发送与确定的时频资源相对应的物理时频资源相关的报文。

图7提供了如图5所示的组调度位图的另一示例。如图7所示，试想基站建立了一个含有6个移动台的移动台组，分别标识为MS0、MS1、MS2、MS3、MS4和MS5。基站通过向每个移动台发送组指配消息来创建组。每个移动台含有其在组中的位置指配指示，也可能含有共享时频资源(组资源)集指示。此外，考虑移动台在图4中显示的位置，并试想基站建立了如图4所示的两个覆盖区470和480。组中的每个移动台监控组调度位图，含有资源可用性位图710(包括RAB子位图0 712和RAB子位图1 714以及移动台存在位图720和SDMA位图730)。组指配了三项共享资源740、750和760，表示资源0、1和2。此外，试想基站调度器已经确定向MS0、MS2和MS5分配资源。然后，调度器根据在移动台处理组调度位图的已知算法构建组调度位图。根据移动台存在位图720，MS0、MS2和MS5标示为活动移动台。MS5在覆盖区470中，而MS0和MS2在覆盖区480中。基站使用SDMA位图730创建子组0和子组1。使用SDMA位图730将MS5指配到子组0，并使用SDMA位图730将MS0和MS2指配到子组1。与移动台存在位图720中第N个‘1’对应的移动台根据SDMA位图730的第N个位确定子组指配，如将移动台存在位图720与SDMA位图730连接的箭头所示。通过在移动台存在位图中插入‘0’对应未指配到子组0中的所有移动台，子组0中的移动台可创建有效的移动台存在位图722。通过在移动台存在位图中插入‘0’对应未指配到子组1中的所有移动台，子组1中的移动台可创建有效的移动台存在位图724。

子组0中的移动台根据子组0的有效移动台存在位图722和RAB子位图0确定各自的资源分配。每个RAB子位图的第N个比特位对应共享时频资源集的第N项资源。这种情况下，比特位0对应资源0，比特位1对应资源1，比特位2对应资源2。基站将RAB子位图j中的一比特设为‘1’，以向子组j的移动台指示当前正在使用相应资源。根据RAB子位图0，子组0的移动台可确定资源1和资源2不可用。同样，根据RAB子位图1，子组1的移动台可确定资源0不可用。

与子组0的有效移动台存在位图722中第N个‘1’对应的移动台分配到共享时频资源集中的第N个可用资源。这种情况下，子组0中的移动台通过除去整个共享时频资源集中标识为正在被RAB子位图0712使用的资源，可以确定可用资源集。因此，MS5确定其分配到了资源0 740。

与子组1的有效移动台存在位图724中第N个‘1’对应的移动台分配到共享时频资源集中的第N个可用资源。这种情况下，子组1中的移动台通过除去整个共享时频资源集中标识为正在被RAB子位图1714使用的资源，可以确定可用资源集。因此，MS0确定其分配到了资源1 750，而MS2确定其分配到了资源2。此外，由于子组0和子组1中的移动台在空间上是分离的，因此，一个子组中的移动台不需要知道如何向其他子组的移动台分配资源。

图8提供了如图5所示的组调度位图的另一示例。如图8所示，试想基站建立了一个含有6个移动台的移动台组，分别标示为MS0、MS1、MS2、MS3、MS4和MS5。此外，试想基站将使用移动台存在位图810和SDMA位图820分配资源。最后，试想基站有4个发射天线，因此允许存在4个有效天线方向性图和4个不同的覆盖区。在这样的系统中，基站可以使用每项无线资源4次。因此，每个活动的移动台对应SDMA位图820中的两个比特，从而允许创建4个子组。如图8及连接移动台存在位图810与SDMA位图820的箭头所示，MS1指配到子组‘10’，MS2指配到子组‘01’，MS4指配到子组‘00’。所属领域的技术人员将清楚了解指配方案的其他变化。

图9和10示出无线通信网络的SDMA基站和几个移动台。如图9所示，基站960和移动台900、910、920、930、940和950的配置与图4示出的配置相同。基站960采用两个发射天线965。与图4所示的基站类似，基站960创建6个不同的覆盖区，其中两个标示为970和980。在本实施例中，基站960特意创建不覆盖整个所需覆盖区的覆盖区。这是为了提高如图所示的覆盖区970和980中移动台的信道质量。为了向所有移动台提供服务，基站会随时更改覆盖区。例如，图10示出同一基站在图9中示出的瞬间后即时创建的两个不同覆盖区。如图9-10所示，每个移动台位于其中一次即时创建的基站覆盖区中。基站交替位于如图9所示的覆盖区和如图10所示的覆盖区之间。其他即时时间可能会创建其他覆盖区。

图11是流程图，示出基站操作。如图11所示，在步骤1110中，基站建立了一组移动台，其监控共享组调度位图以确定各自的资源分配。基站通过通知移动台各自在组(位图位置监控的组)内的位置指配，或通过指示共享时频资源集来建立一组移动台。这个指示可以使用组指配消息发送。在步骤1120中，基站调度器确定组内的哪个移动台将分配到无线资源。在步骤1130中，基站向一组移动台发送组调度位图。组调度位图包含移动台存在位图和SDMA位图，也可能包含资源可用性位图。基站使用位图指示将具体资源分配到组内的具体移动台。基站使用SDMA位图创建子组，其中不同子组的成员可以使用天线技术(如SDMA)共享同样的时频资源。资源可用性位图(如果使用)包含RAB子位图，指示每个子组正在使用的共享时频资源集。在步骤1140中，基站使用与组调度位图指示的资源相对应的无线资源向确定的移动台发送报文或从中接收报文。

图12是流程图，示出移动台操作。如图12所示，在步骤1210中，移动台从基站接收组指配。组指配包括在组(位图位置监控的组)内指示移动台位置，或指示共享时频资源集。在步骤1220中，移动台从基站接收组调度位图。组调度位图包含移动台存在位图和SDMA位图，也可能包含资源可用性位图。移动台使用位图确定共享时频资源集内的具体资源指配。移动台使用SDMA位图确定子组指配，其中不同子组的成员可以使用天线技术(如SDMA)共享同样的时频资源。资源可用性位图(如果使用)包含RAB子位图，指示每个子组正在使用的共享时频资源集。在步骤1230中，移动台使用组调度位图确定其资源分配。在步骤1240中，移动台根据确定的资源向基站发送报文或从中接收报文。

Claims (15)

1.一种在无线通信系统中分配无线资源的方法，其特征在于，包括：

建立一组移动台进行组调度；

向所述一组移动台发送移动台存在位图，移动台存在位图指示哪个移动台分配了无线资源；以及

向所述移动台组发送SDMA位图，SDMA位图指示分配了无线资源的每个移动台的子组指配。

2.如权利要求1所述的方法中，其特征在于，所述无线通信系统是基于OFDMA的系统。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括建立两组进行组调度的移动台。

4.如权利要求1所述的方法中，其特征在于，所述子组指配指定为虚拟资源，其中虚拟资源通过虚拟资源和实际资源相映射的位图被映射到实际资源。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括发送用于识别可用资源的资源可用性位图。

6.如权利要求5所述的方法中，其特征在于，所述资源可用性位图划分成N个资源可用性子位图，其中N与移动台组的数量相等。

7.如权利要求5所述的方法中，其特征在于，所述资源可用性位图中的每一比特对应共享时频资源。

8.一种在无线通信系统中接收无线资源指配的方法，其特征在于，包括：

接收组指配，其包含位置指示；

根据接收到的移动台存在位图指示的位置确定是否已经分配了无线资源；

根据接收到的SDMA位图确定子组指配；以及

根据子组指配确定资源指配。

9.如权利要求8所述的方法中，其特征在于，所述无线通信系统是基于OFDMA的系统。

10.如权利要求8所述的方法中，其特征在于，所述子组指配指定为虚拟资源，还包括接收将虚拟资源和实际资源相映射的位图。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括接收用于识别可用时频资源的资源可用性位图。

12.如权利要求11所述的方法中，其特征在于，所述资源可用性位图划分成N个资源可用性子位图，其中N与基站小区中的移动台组的数量相等。

13.如权利要求11所述的方法中，其特征在于，所述资源可用性位图中的每一比特对应一项共享时频资源。

14.一种在无线通信系统中分配无线资源的基站，其特征在于，包括：

建立一组移动台进行组调度的单元；

向所述一组移动台发送移动台存在位图，移动台存在位图指示哪个移动台分配了无线资源的单元；以及

向所述移动台组发送SDMA位图，SDMA位图指示分配了无线资源的每个移动台的子组指配的单元。

15.一种在无线通信系统中接收无线资源指配的终端，其特征在于，包括：

接收组指配的单元，所述组指配包含位置指示；

根据接收到的移动台存在位图指示的位置确定是否已经分配了无线资源的单元；

根据接收到的SDMA位图确定子组指配；以及

根据子组指配确定资源指配的单元。

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