CN101946537A - 一种下行信号的分扇区处理方法及基站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种下行信号的分扇区处理方法,应用于分扇区小区中下行信号的处理,该方法包括:基站确定已与其建立无线链路的移动终端当前所在的扇区;所述基站对小区中各个扇区的资源分别进行调度,对已与所述基站建立无线链路的每一移动终端,只在该移动终端当前所在的扇区发射该移动终端的下行信号。本发明还公开了一种对下行信号分扇区处理的基站。本发明能够降低下行发射功率,提高网络覆盖质量。

Description

一种下行信号的分扇区处理方法及基站
技术领域
本发明涉及通信技术领域, 尤其涉及一种在无线通信系统中对下行信号 进行分扇区处理的方法及基站。
背景技术
在宽带码分多址 ( WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access ) 无 线通信系统中, 根据不同的网络运营需求, 目前存在一种把小区分成多个扇 区 ( Sector ) 的应用, 比如 OTSR ( Omni Transmission Sectorized Receive )方 式, 一个小区(Cell )的下行信号在整个小区发射, 但上行信号从多个扇区接 收。 由于 WCDMA系统上行发射功率受限, 这样做可以用较低的成本实现在 平坦地区较广面积的网络覆盖, 或者较灵活地实现复杂城区的覆盖, 减少小 区数目, 简化网络配置。 这种扇区化方法可以提高上行接收性能和系统容量, 在 WCDMA的 R99版本的商用网络中得到了应用。其它,比如 3GPP ( The 3rd 方式, 也釆用了分扇区的方法。
在无线通信系统中, 功率资源是一种比较重要的资源。 通常下行的射频 系统发射的总功率是有限的。 在 CDMA ( Code-Division Multiple Access, 码 分多址) 系统中, 某个用户过多的功率会造成其它用户的干扰。 在分扇区方 式中, 下行信号由多个扇区的基站天线发射。 如果按照常规的 OTSR 或 simulcast方式, 不管移动终端 (在 WCDMA 中称为用户设备 UE, 即 User Equipment, 在其他系统也称为移动台等, 文中统称为移动终端)在各个扇区 如何分布, 下行各个扇区发射信号完全相同, 下行的吞吐量等同于一个小区 的吞吐量, 下行的发射功率也有很多浪费, 并且造成用户间的信号干扰。 如 果釆用 cell portion方式, 虽然可以对每个扇区进行分别处理, 但需要较多的 信令开销, 并且涉及 RNC (无线网络控制器), 实现复杂。
在 3GPP协议中, 不仅支持常规的不同速率的下行专用信道业务, 而且 在 3GPP R5 版本中, 引入了高速下行分组接入业务(HSDPA: High-Speed Downlink Packet Access ), 这种业务釆用下行共享信道, 其关键技术是基站 ( Node B ) 需要对移动终端的下行链路资源进行调度。 这里的资源包括 HSDPA的下行码道资源, 下行功率资源。 通常一个小区只有一套码道资源池 和功率资源池, 其中的码道资源包括 HS-SCCH (下行共享控制信道) 和 HS-DSCH (高速共享数据信道)。 HS-DSCH属于下行链路, 负责传输用户数 据, 码道共享方式主要是时分复用和码分复用; HS-SCCH属于下行链路, 负 责传输 HS-DSCH码道解码所必需的控制信息。
然而在分扇区接收方式中, 下行信号由多个扇区的基站天线发射。 如果 按照常规的 OTSR方式, 不管 UE在各个扇区如何分布, 下行各个扇区发射 信号完全相同, 下行的吞吐量等同于一个小区的吞吐量, 下行的发射功率也 有很多浪费, 并且造成用户间的信号干扰, 影响小区覆盖半径。 发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种下行分扇区处理方法, 能够降低下 行发射功率, 提高网络覆盖质量。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种下行信号的分扇区处理方法, 应用于分扇区小区中下行信号的处理, 该方法包括:
基站确定已与其建立无线链路的移动终端当前所在的扇区;
所述基站对小区中各个扇区的资源分别进行调度, 对已与所述基站建立 无线链路的每一移动终端, 只在该移动终端当前所在的扇区发射该移动终端 的下行信号。
进一步, 所述基站通过以下方式确定已与其建立无线链路的移动终端当 前所在的扇区:
所述基站周期性地对小区中的所有扇区进行信号搜索和解调, 对已与所 述基站建立无线链路的每一移动终端, 根据上行解调信息获取该移动终端的 上行信号所在扇区的信息, 将最近一次获取的该移动终端的上行信号所在扇 区确定为该移动终端当前所在的扇区。
进一步, 所述基站如果在一个扇区搜索到某个移动终端的上行信号, 则 将该扇区作为此次搜索确定的该移动终端所在的扇区;
所述基站如果在两个扇区同时搜索到某个移动终端的上行信号, 则将该 两个扇区均作为此次搜索确定的该移动终端所在的扇区。
进一步, 所述基站为每个扇区维护一码道资源池和一功率资源池, 对每 个扇区的码道资源和功率资源分别进行调度, 同一码道资源在不同的扇区中 重复分配。
进一步, 所述基站通过下行专用信道或下行共享信道发送已与所述基站 建立无线链路的所述移动终端的下行信号;
所述基站通过下行共享信道向移动终端发射下行信号时, 先在该移动终 端当前所在的扇区为该移动终端分配码道资源和功率资源, 然后按分配的码 道资源和功率资源, 在该移动终端当前所在的扇区进行该移动终端的下行信 号的发射。
进一步, 所述基站对小区中的所有扇区进行信号搜索和解调的周期为 10-200毫秒。
本发明所解决的另一个技术问题是提供一种对下行信号分扇区处理的基 站, 能够降低下行发射功率, 提高网络覆盖质量。
为了解决上述技术问题, 本发明提供了一种对下行信号分扇区处理的基 站, 包括下行调度模块和信号发射模块, 其中, 所述下行调度模块用于对小 区中的各个扇区分别进行调度, 包括:
扇区位置判定单元, 用于确定已与基站建立无线链路的移动终端当前所 在的扇区;
发射扇区选择单元, 用于在向移动终端发送下行信号时, 将所述扇区位 置判定单元确定的该移动终端当前所在的扇区作为该移动终端的下行信号发 射扇区并通知所述信号发射模块;
所述信号发射模块用于在移动终端的下行信号发射扇区上发射该移动终 端的下行信号。
优选的, 还包括上行解调模块, 用于周期性地对小区中的所有扇区进行 信号搜索和解调, 对已与所述基站建立无线链路的每一移动终端, 根据上行 解调信息获取该移动终端的上行信号所在扇区的信息并传送到所述下行调度 模块的扇区位置判定单元; 所述扇区位置判定单元用于将所述上行解调模块 最近一次传送的移动终端的上行信号所在扇区确定为该移动终端当前所在的 扇区。
优选的, 所述信号发射模块在移动终端的下行信号发射扇区上, 通过下 行专用信道或者下行共享信道向该移动终端发射下行信号。
优选的, 所述下行调度模块还包括: 资源管理单元, 用于为每个扇区维 护一码道资源池和一功率资源池, 对每个扇区的码道资源和功率资源分别进 行调度, 同一码道资源在不同的扇区中重复分配; 以及资源分配单元, 用于 在通过下行共享信道向移动终端发射下行信号时, 在该移动终端当前所在的 扇区为该移动终端分配码道资源和功率资源并通知所述信号发射模块; 所述 信号发射模块收到所述资源分配单元通知的移动终端的码道资源和功率资源 后, 按分配的码道资源和功率资源在该移动终端当前所在的扇区进行该移动 终端的下行信号的发射。
本发明根据上行解调信息来确定发射功率和范围, 下行信道的信号只在 小区中的部分扇区发射, 一个小区的每个扇区都有一套资源池。 通过下行共 享信道向 UE发射信号时,对每个 UE使用哪个资源池的资源由 UE信号所在 扇区的信息来确定, 这样, 既能够提高网络覆盖质量, 又能够大幅度提升 HSDPA吞吐量, 大幅度降低下行发射功率, 提高网络覆盖质量, 并降低用户 间的信号干扰。
附图概述
图 1为本发明实施例对下行信号分扇区处理的基站的模块图;
图 2为本发明实施例下行信号的分扇区处理方法的流程图;
图 3为一个应用示例的应用场景的示意图;
图 4 ( a )为图 3场景下, 釆用常规方法的资源分配的示意图; 图 4 ( b )为图 3场景下, 釆用本发明的一种资源分配的示意图; 图 5 ( a )为依照本发明另一应用示例的场景下, 釆用本发明的一种资源 分配的示意图;
图 5 ( b )为图 5 ( a )的同一场景下, 釆用本发明的另一种资源分配的示 意图。 本发明的较佳实施方式
下面以本发明在 WCDMA系统中的实施为例,根据附图和实施例对本发 明作进一步详细说明。 根据这些附图, 本领域技术人员可以很容易实现本发 明, 并可将同样的思想方法应用到其它无线通信系统中, 比如 CDMA, LTE ( 3GPP长期演进) , LTE - Advance ( LTE的进一步演进)等。
本实施例对下行信号分扇区处理的基站如图 1所示,包括上行解调模块、 下行调度模块和信号发射模块, 其中:
上行解调模块,用于周期性地对小区中的所有扇区进行信号搜索和解调 , 对已与所述基站建立无线链路的移动终端, 根据上行解调信息获取该移动终 端的上行信号所在扇区的信息并传送到所述下行调度模块的扇区位置判定单 元。
所述下行调度模块用于对小区中的各个扇区分别进行调度,进一步包括: 扇区位置判定单元, 用于将上行解调模块最近一次传送的移动终端的上 行信号所在扇区确定为该移动终端当前所在的扇区。
发射扇区选择单元, 用于在向移动终端发送下行信号时, 将扇区位置判 定单元确定的该移动终端当前所在的扇区作为该移动终端的下行信号发射扇 区并通知所述信号发射模块;
资源管理单元, 用于为每个扇区维护一码道资源池和一功率资源池, 对 每个扇区的码道资源和功率资源分别进行调度, 同一码道资源在不同的扇区 中重复分配;
资源分配单元, 用于在通过下行共享信道向移动终端发射下行信号时, 在该移动终端当前所在的扇区为该移动终端分配码道资源和功率资源并通知 所述信号发射模块;
信号发射模块用于在移动终端的下行信号发射扇区上发射该移动终端的 下行信号, 如可以通过下行专用信道或者下行共享信道发射。 如果是通过下 行共享信道发射, 所述信号发射模块收到资源分配单元的通知后, 需要按分 配的码道资源和功率资源在该移动终端当前所在的扇区进行该移动终端的下 行信号的发射。
如图 2所示, 为本实施例下行分扇区处理方法的流程图, 下行分扇区处 理方法的步骤如下:
步骤 201 : 基站(NodeB )与 UE之间的无线链路建立后, 基站周期性地 获取 UE的上行信号所在扇区的信息, 从而确定 UE当前所在的扇区;
为了完成扇区间的切换和取得分集增益, UE需要周期性地对所有扇区进 行信号搜索和解调, 根据上行解调信息得到 UE的上行信号所在扇区的信息 (如扇区号 ), 将最近一次得到的 UE的上行信号所在扇区确定为 UE当前所 在的扇区, 该周期可以为 10 200毫秒。
所在扇区的信息可以为 UE所处的扇区号。
步骤 202: 基站对各扇区的资源分别进行调度,将 UE当前所在的扇区作 为该 UE的下行信号发射扇区,通过下行共享信道向 UE发射下行信号时,基 站需要先在 UE当前所在的扇区为该 UE分配功率资源和码道资源;
如果只在一个扇区搜索到某 UE信号,说明该 UE处于这个扇区中,根据 上下行信号传播路径的对称性, 该 UE的下行信号只需在这个扇区发射即可。 如果在两个扇区同时搜索到某 UE信号,则该 UE的下行信号需要在这两个扇 区发射。
下行专用信道的码资源在小区内是唯一的, 在该小区的通信过程中不发 生改变。通过下行专用信道发射 UE的下行信号时, 只需要将 UE当前所在的 扇区作为该 UE的下行信号发射扇区即可。
通过下行共享信道向 UE发送下行信号时,需要在各个 UE之间动态分配 码道资源和功率资源。 基站为每个扇区维护一码道资源池和一功率资源池, 对每个扇区分别进行调度。对某个 UE来说,基站根据该 UE当前所在的扇区, 在该扇区为该 UE分配码道资源和功率资源, 同一码道资源可以在不同扇区 中重复分配。
比如, 一个小区有 N个扇区, 这样处理相当于码道资源和功率资源是常 规处理方法中一个小区资源的 N倍。 按照常规处理方法, 下行需要在全小区 的所有扇区进行发射, 而通常情况下, UE通常只处于一个扇区内, 从而其它 扇区的发射功率是白白浪费掉的。 釆用本发明的分扇区发射, 可以大幅度地 节省功率。 另外, CDMA系统下行码资源受限, 一个小区的 HSDPA吞吐量 受限于码资源, 在分扇区发射方法中, 同一码道资源可以在不同扇区间复用, 从而 HSDPA的吞吐量可以成倍地增加。
步骤 203: 基站在确定的下行信号发射扇区上发射 UE的下行信号。
本实施例的思路与惯常的将资源管理集中在无线网络控制设备如 RNC 上实现的思路不同, 将对下行信号的分扇区处理功能(包括调度、 管理和分 配资源等等)放在基站上来完成, 无需无线网络控制设备如 RNC来参与。 因 此无需 RNC来配置分扇区信息, 基站也无需将终端的扇区信息上报给 RNC 由 RNC来调度处理, 避免了大量的信令交互和较长的切换延迟。 因此, 上述 直接在基站 (NodeB)中对下行信号进行分扇区处理的方案, 其实现简单, 且具 有较小的切换时延, 适合工业应用。
如图 3所示, 为本发明一个应用示例的示意图。 在这个实施例中, 基站 下小区 A由 3个扇区组成, 小区中的 3个终端即 UE1、 UE2和 UE3均在使用 HSDPA业务, UE1处于扇区 1和扇区 2的边界上, 能收到扇区 1和扇区 2的 下行信号,且 UE1的上行信号也可以被基站的两个扇区搜到, 即 UE1处在扇 区 1的天线和扇区 2的天线的覆盖下; UE2处于扇区 2中, UE3处于扇区 3 中, 即 UE2处在扇区 2的天线的覆盖下, UE3处在扇区 3的天线的覆盖下。
如图 4 ( a )所示, 为基于图 3的场景, 釆用现有技术中常规方法的资源 分配的示意图, UE1、 UE2和 UE3的下行信号在三个扇区 (扇区 1、 扇区 2 和扇区 3 ) 同时发射, 所以, 每个 UE只分配到 1/3的码道或功率资源, 各个 用户的信号相互干扰。 在这种情况下, 每个 UE的下行码道不能在各个扇区 共享, 吞吐量上不去。 而且, 每个 UE的下行信号在 3个小区都同时发射, 但真正被 UE接收到的只有其中 1个或 2个扇区 (对于 UE1 ) 的信号, 造成 功率浪费。 全向发射造成的功率浪费对于使用下行专用信道的 UE来说也是 如此。
如图 4 ( b )所示, 为基于图 3的场景, 釆用本发明的一种资源分配的示 意图, 其中, 横向代表三个扇区 (包括扇区 1、 扇区 2和扇区 3 ), 纵向为码 资源或是功率资源。 如果釆用本发明方法, 则可以按照图 3的方式分配资源, UE1要在两个扇区放射下行信号, 在扇区 1和扇区 2中占用了相同的资源, 扇区 2中的 UE2则用扇区 2 的其余资源,扇区 3中的 UE3则可以利用扇区 3 的所有资源。 使用的码资源越多, 意味着吞吐量可以达到越高。
如图 5 ( a )所示为另一应用示例的场景下, 按本发明的一种资源分配的 效果图, 该场景中, UE1的下行信号在扇区 1发射, UE2的下行信号在扇区 2发射, UE3的下行信号在扇区 3发射。每个 UE的码道数量虽然和图 3 ( a ) 示例一样, 但是, 每个 UE 的下行信号只在一个扇区发射, 所以节省了 2/3 的发射功率, 降低了用户间的干扰; 而且, 对于每个扇区来说, 还有 2/3码 道资源和功率资源可以利用。
如图 5 ( b )所示, 上述场景下, 按本发明的另一种资源分配的效果图, 如果 UE需要的下行速率很高, 则可以按图 4 ( b ) 的方式分配资源。 其中, 每个 UE使用每个扇区的所有资源, UE1的下行信号使用扇区 1的所有资源, UE2的下行信号使用扇区 2的所有资源, UE3的下行信号使用扇区 3的所有 资源, 每个 UE使用的码道数是常规方法的 3倍, 从而其吞吐量也可以是常 规方法的 3倍。 比如在 R6中, 现有的常规方法使一个小区的最大吞吐量为 14.4Mbps; 而釆用本发明分 3个扇区的小区, 其最大吞吐量为 43.2Mbps。
每个用户的发射功率越大, 能达到覆盖就越好, 比如, 按常规方法一个 小区的覆盖距离为 10km, 则按照本发明方法覆盖距离可以达到 13.8km, 覆 盖面积是常规方法的 1.9倍。
根据上面分析可见, 本发明方法在分扇区小区的应用中, 可以非常可观 地提高资源利用效率。
工业实用性 本发明可以应用到 WCDMA、 CDMA, LTE、 LTE - Advance等等系统 , 既能够提高网络覆盖质量, 又能够大幅度提升 HSDPA吞吐量, 大幅度降低 下行发射功率, 提高网络覆盖质量, 并降低用户间的信号干扰。 并且实现简 单, 具有较小的切换时延。

Claims (9)

  1. 权 利 要 求 书
    1、 一种下行信号的分扇区处理方法, 应用于分扇区小区中下行信号的 处理, 该方法包括:
    基站确定已与其建立无线链路的移动终端当前所在的扇区;
    所述基站对小区中各个扇区的资源分别进行调度, 对已与所述基站建立 无线链路的每一移动终端, 只在该移动终端当前所在的扇区发射该移动终端 的下行信号。
  2. 2、 如权利要求 1所述的分扇区处理方法, 其特征在于, 所述基站通过 以下方式确定已与其建立无线链路的移动终端当前所在的扇区:
    所述基站周期性地对小区中的所有扇区进行信号搜索和解调, 对已与所 述基站建立无线链路的每一移动终端, 根据上行解调信息获取该移动终端的 上行信号所在扇区的信息, 将最近一次获取的该移动终端的上行信号所在扇 区确定为该移动终端当前所在的扇区。
  3. 3、 如权利要求 2所述的分扇区处理方法, 其特征在于:
    所述基站如果在一个扇区搜索到某个移动终端的上行信号, 则将该扇区 作为此次搜索确定的该移动终端所在的扇区;
    所述基站如果在两个扇区同时搜索到某个移动终端的上行信号, 则将该 两个扇区均作为此次搜索确定的该移动终端所在的扇区。
  4. 4、 如权利要求 1或 2或 3所述的分扇区处理方法, 其特征在于: 所述基站为每个扇区维护一码道资源池和一功率资源池, 对每个扇区的 码道资源和功率资源分别进行调度,同一码道资源在不同的扇区中重复分配。
  5. 5、 如权利要求 4所述的分扇区处理方法, 其特征在于:
    所述基站通过下行专用信道或下行共享信道发送已与所述基站建立无线 链路的所述移动终端的下行信号;
    所述基站通过下行共享信道向移动终端发射下行信号时, 先在该移动终 端当前所在的扇区为该移动终端分配码道资源和功率资源, 然后按分配的码 道资源和功率资源, 在该移动终端当前所在的扇区进行该移动终端的下行信 号的发射。
  6. 6、 如权利要求 2所述的分扇区处理方法, 其特征在于:
    所述基站对小区中的所有扇区进行信号搜索和解调的周期为 10 200 毫 秒。
  7. 7、 一种对下行信号分扇区处理的基站, 包括下行调度模块和信号发射 模块, 其特征在于: 所述下行调度模块用于对小区中的各个扇区分别进行调度, 包括: 扇区位置判定单元, 用于确定已与基站建立无线链路的移动终端当前所 在的扇区;
    发射扇区选择单元, 用于在向移动终端发送下行信号时, 将所述扇区位 置判定单元确定的该移动终端当前所在的扇区作为该移动终端的下行信号发 射扇区并通知所述信号发射模块;
    所述信号发射模块用于在移动终端的下行信号发射扇区上发射该移动终 端的下行信号。
  8. 8、 如权利要求 7所述的基站, 其特征在于,
    还包括上行解调模块, 用于周期性地对小区中的所有扇区进行信号搜索 和解调, 对已与所述基站建立无线链路的每一移动终端, 根据上行解调信息 获取该移动终端的上行信号所在扇区的信息并传送到所述下行调度模块的扇 区位置判定单元;
    所述扇区位置判定单元用于将所述上行解调模块最近一次传送的移动终 端的上行信号所在扇区确定为该移动终端当前所在的扇区。
  9. 9、 如权利要求 7所述的基站, 其特征在于:
    所述信号发射模块在移动终端的下行信号发射扇区上, 通过下行专用信 道或者下行共享信道向该移动终端发射下行信号。 10、 如权利要求 7或 8或 9所述的基站, 其特征在于,
    所述下行调度模块还包括: 资源管理单元, 用于为每个扇区维护一码道 资源池和一功率资源池, 对每个扇区的码道资源和功率资源分别进行调度, 同一码道资源在不同的扇区中重复分配; 以及资源分配单元, 用于在通过下 行共享信道向移动终端发射下行信号时, 在该移动终端当前所在的扇区为该 移动终端分配码道资源和功率资源并通知所述信号发射模块;
    所述信号发射模块收到所述资源分配单元通知的移动终端的码道资源和 功率资源后, 按分配的码道资源和功率资源在该移动终端当前所在的扇区进 行该移动终端的下行信号的发射。
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Application publication date: 20110112

Assignee: SHENZHEN ZTE MICROELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD.

Assignor: ZTE Corporation

Contract record no.: 2015440020319

Denomination of invention: Method for processing downlink signal in sector portion and base station thereof

Granted publication date: 20130130

License type: Common License

Record date: 20151123

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