CN101969693A - 合作型蜂窝网络的传输资源分配方法 - Google Patents

合作型蜂窝网络的传输资源分配方法 Download PDF

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CN101969693A CN2010102375969A CN201010237596A CN101969693A CN 101969693 A CN101969693 A CN 101969693A CN 2010102375969 A CN2010102375969 A CN 2010102375969A CN 201010237596 A CN201010237596 A CN 201010237596A CN 101969693 A CN101969693 A CN 101969693A
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Abstract

本发明有关于合作型蜂窝网络的传输资源分配方法。每一个蜂窝包含根源、接收器和选用的半双工继电器，用来接替由根源发送给接收器的数据。本发明从属于一个蜂窝的继电器的半双工模态获利，其方法是在同一个传输时间槽，将所述继电器所使用的资源分配给相邻蜂窝的根源。

Description

合作型蜂窝网络的传输资源分配方法
技术领域
本发明有关于蜂窝电信的领域，特别有关于使用合作方案者。
背景技术
在无线行动终端机，例如WiMax，3GPP LTE(3GPP Long Term Evolution)的全球的新电信标准，最近研究一种妥协技术，用来增加传统蜂窝网络的范围和通量，此种合作方案技术配置在基地台或行动终端机。
使用合作方案的蜂窝网络的实例被记载在S.Shamai et al.标题为“Cooperative multi-cell neyworks：impact of limited capacity backhaul andinter-user links”，由Proc.of the Joint Workshop on Coding and Communications，Austria，于Oct.14-16.2007出版，和C.Hoymann et al.标题为“Flexible RelayWireless OFDM-based Networks”，由Proc.of 15th IST Moible and WirelessCommunicatiom Summit，于June 2006出版。
被称为MCP(Multi-Cell Processing)的基地台合作使用多输入多输出(MIMO)型的分布天线系统，由不同的天线结合发送/接收信号的编码/译码。然而，合作方案的缺点是会使连接基地台的回载(backhaul)网络超载。
行动终端机的合作是使有些终端机进行接收器终端机用的继电器的动作，不论是上行链或下行链。另外，也提案有将一些专用的固定继电器安装在一个蜂窝用来执行角色。以下使用“继电器合作”表示这些不同的技术之一，在上行链和下行链双方的情况，接收来自根源(对基地台为下行链和对终端机为上行链)的信号和将其再发送到接收器(对基地台为上行链和对终端机为下行链)。
继电器可以以全双工或半双工模态再发送根源信号。现有的方式，在全双工模态继电器可以在同一个根源同时进行接收和发送，反之在半双工模态继电器在一指定的根源上连续交替接收相和发送相。
使用以半双工模态操作的继电器的合作的一实例见于O.Simeone et al.标题为“Uplink throughput of TDMA cellular sy stems with multicell processing andAmplify-and Forward cooperation between mobiles”发表在IEEE Trans.OnWireless Communications，Vol.N08，Pages 2942-2951，August 2007。
图1是经由半双工继电器的合作蜂窝网络的很概略的概略图。图中显示有二个相邻蜂窝110和120。
在蜂窝110，根源s1(在此处为行动终端机)发送数据流给指定的接收器d1(在此处为基地台B1)。继电器r1(在此处为行动终端机)亦接收来自s1的数据流和将其接替给接收器d1。因此继电器r1与s1和d1之间的数据的传输合作。例如，假如通道s1-d1的质量不良，存在于s1和d1之间的障碍就要考虑，通道s1-r1-d1可以容许障碍被迂回和获得满意的通信质量。数据流可以由数个终端机接替用来更进一步地增加传输路径的空间多样化。另外，可以在一个单一时间(single-hop)或数个连续时间(multiple-hop)进行接替。
相似地蜂窝120包含有根源s2(在此处为基地台B2)，直接或经由继电器r2(在此处为行动终端机)双方，将数据流发送给接收器d2(在此处为行动终端机)。
继电器终端机r1在倾听接收相来自根源终端机s1的数据，和当传输相时将数据朝向基地台再发送。因此，接收器基地台经由不同的路径接收相同的数据，在传输时间槽的第一时间来自根源终端机，和在传输时间槽的第二时间来自继电器终端机。其合作与蜂窝120内者相同，惟一的不同是在此处其根源为基地台B2和接收器为行动终端机。
使用继电器合作的蜂窝网络所发生的新问题是外部和内部蜂窝干扰。在现有的蜂窝网络中，一般是分配分开的别传输资源(例如，频率)给相邻蜂窝，当蜂窝互相远离时沿着既定的型样(频率再使用型样)再使用资源。因此，对于既定数目的传输资源，对蜂窝周边特别重要的蜂窝间干扰的位准被减小。
在具有经由半双工继电器的合作的蜂窝网络系统，可以使用资源分配型样。然而，因为连接的数目实质上高于先前技术的蜂窝网络，分配方案对传输资源的负担很重，如下所述。
图2A和2B概略地表示在分别具有或未具有经由半双工继电器的合作的蜂窝网络系统，分配传输资源的方法。
与不同的终端机有关的传输时间槽沿着X轴配置，另一传输资源，例如，对OFDM系统的频率块δf1和δf2沿着Y轴配置。
当没有合作，在图2A，(继电器r1和r2不存在或不作用)根源s1和s2当传输时间槽T1和T2时，发送其数据流，对分别属于频率块δf1和δf2的副载子进行调变。s1(T1)和s2(T2)用来表示当时间槽T1和T2时由s1和s2发送的有关资料。
当有合作存在，在图2B，根源s1和s2当时间槽T1在块δf1和δf2上如先前地发送其资料流。半双工继电器r1和r2在倾听相，当时间槽T1分别在δf1和δf2上发送，和再发送当时间槽T2，例如，使用相同的频率块δf1和δf2接收到的数据。r1(T1)和r2(T1)用来表示当间槽T1时由r1和r2发送的资料。
图2C表示当二个相邻的蜂窝只有一个，在此处为110，使用合作方案时，分配资源的方法。
当传输时间槽T1时其分配与图2A或2B所示的分配相同。在另外一方面，当传输时间槽T2时，继电器r1接替使用频率块δf1接收自s1的资料，和s2当使用频率块继续发送其数据。
宜明白者，要发送其相同量的数据时，当与图2A所示的没有合作的组态比较，图2B所示的合作组态需要使用二倍的传输资源。相似地当与图2A所示的没有合作的组态比较，图2C所示的混合合作组态需要使用一又二分之一倍的资源。
发明内容
因此本发明的目的是提供具有半双工继电器合作的蜂窝网络的资源分配方法，可以保证低位准的蜂窝间干扰，不需要变动重大数目的传输资源。
本发明被界定为一种蜂窝网络的分配资源方法，所述蜂窝网络包含至少二个的相邻蜂窝，第一蜂窝含有第一根源、第一继电器和第一接收器，第二蜂窝含有至少第二根源和第二接收器。当第一传输时间槽时，将第一传输资源分配给第一继电器，在第一传输时间槽继电器将在至少前一个的传输时间槽接收自第一根源的先前接收数据，再发送给第一接收器；当第一传输时间槽时，第一资源亦分配给第二根源。
依照一特别实施例，第二蜂窝含有第二继电器；在第二传输时间槽将第二传输资源分配给第二继电器，在第二传输时间槽将在至少前一个的传输时间槽接收自第二根源的先前接收数据，再发送给第二接收器，当第二传输时间槽时，第二资源亦分配给第一根源。
第一和第二传输时间槽被选择为相同或分开。
依照实施例的第一实例，第一和第二频率块分别分配给第一和第二根源；当每一个传输时间槽时，第一继电器分配给第二频率块，在第二频率块上发送在前一个的传输时间槽在第一频率块上接收自第一根源的数据。
依照实施例的第二实例，当现行传输时间槽时，第一和第二频率块分别分配给第一和第二根源；在下一个传输时间槽时，所述分配被互换。另外，当现行传输时间槽时，将第一继电器分配给第二频率块，在第二频率块上发送当在前一个的传输时间槽接收自第一根源的数据；当下一个传输时间槽时，将第一继电器分配给第一频率块，在第一频率块上再发送当在现行传输时间槽接收自第一根源的数据。
依照实施例的第三实例，第二传输时间槽跟随第一传输时间槽；当第一传输时间槽时，第一和第二频率块分别分配给第一和第二根源，当第一传输时间槽时第二频率块亦被分配给第一继电器，用来再发送当前一个传输时间槽接收自第一根源的数据，当第二传输时间槽时第一频率块亦被分配给第二继电器，用来再发送当第一传输时间槽接收自第二根源的数据。
依照实施例的第四实例，第一和第二频率块分别分配给第一和第二根源。当传输时间槽时，第一和第二继电器分别接收来自第一和第二根源的资料；和当下一个传输时间槽时，第一和第二继电器分别分配给第一和第二频率块，在第一和第二频率块上再发送分别接收自第一和第二根源的数据。
依照实施例的第五实例，当现行传输时间槽时，第一和第二根源分别分配给第一和第二频率块；在下一个传输时间槽时，所述分配被互换。当现行传输时间槽时，将第一继电器分配给第二频率块，用来再发送当前一个传输时间槽时在第二频率块上接收自第一根源的数据，第二继电器分配给第二频率块，在第二频率块上再发送当前一个传输时间槽时在第一频率块上接收自第二根源的数据。当下一个传输时间槽时，第一继电器分配给第一频率块，在第一频率块上再发送当现行传输时间槽时，接收自第一根源的数据，和第二继电器分配给第二频率块，在第二频率块上再发送当现行传输时间槽时，接收自第二根源的数据。
依照实施例的第六实例，在各个传输时间槽时，第一和第二根源分别分配给第一和第二频率块；当相同的时间槽时，第一继电器分配给第二频率块，在第二频率块上再发送当前一个传输时间槽时在第一频率块上接收自第一根源的数据，第二继电器分配给第二频率块，在第二频率块上再发送当前一个传输时间槽时在第二频率块上接收自第二根源的数据。
经由参照附图的对本发明的一较佳实施例的阅读，可对本发明的其它特征和优点更加明白。
附图说明
图1概略地表示经由先前技术经由继电器的合作蜂窝网络。
图2A和2B分别表示具有和未具有相邻蜂窝的继电器合作的资源的分配。
图2C表示在二个相邻蜂窝只有一个具有继电器合作的组态的资源的分配。
图3A和3B概略地表示在相邻蜂窝只有一个具有继电器合作的蜂窝网络，依照本发明的资源的分配的二个实例。
图3C至3E概略地表示在二个相邻蜂窝具有继电器合作的蜂窝网络，依照本发明的资源的分配的实例。
【主要元件符号说明】
110相邻蜂窝   120相邻蜂窝
d1、d2接收器  r1、r2继电器
s1、s2根源    T1、T2时间槽
δf1、δf2资源
具体实施方式
再度说明蜂窝网络，其中合作方案追索到以半双工模态操作的继电器。因此，每一个蜂窝包含一组的根源、一组的接收器和一组的继电器，假如在考虑下的蜂窝未设置经由继电器的合作，则此组继电器变空。当由基地台服务的蜂窝其本身被分割成为一些扇区或微蜂窝时，和假如资源的分配由每一个扇区/微蜂窝提供时，则不会有任何意思遗失地明白术语“蜂窝”可以应用到进行资源分配的基本实体。
通常，蜂窝网络所使用的传输资源有传输时间槽(cf.TDMA系统)、频率(cf.FDMA系统)、频率块(cf.OFDMA系统)、正交码(cf.CDMA系统)、或等资源的组合。
在有关于OFDMA系统的一较佳实施例中，选用传输时间槽和频率块，亦即OFDM多任务器的副载子的组作为资源。
本发明的根的第一观念是经由继电器的合作方案只在具有低干扰的根源和继电器之间的通道范围有效。假如在信道有干扰，被译码然后再发送(解码向前型的继电器)，或被放大然后再发送(放大向前型的继电器)的信号可能质量不良。其结果是在接收器端的信号噪声比会低于没有合作的情况。
本发明的根的第二观念是从考虑下的继电器的半双工功能获利。亦即，当继电器在指定的资源(例如频率带)成为传输相时不能同时在所述资源进行接收。然后资源可以同时分配给相邻蜂窝的另外一个根源。甚至于假如所述分配在继电器和接收器之间的通道产生干扰时，所述干扰以接收器端的信号噪声比表示时，会比发生在根源和继电器之间的通道者较少受害。
图3A表示如图1所示的具有继电器合作的蜂窝网络中的依照本发明的资源分配的一实例。在此处假定只有蜂窝110使用继电器合作，换言之继电器r2不存在或不作用。
当时间槽T1时，根源s1在资源δf1上发送其资料和根源s2在资源δf2上发送其资料。在同一时间槽，继电器r1在资源δf1上接收来自s1的数据和在资源δf2上发送当前一时间槽(在此处为T0)先前收到的资料。如上所述，si(Tj)用来指派在时间槽Tj，由根源si发送的资料，和ri(Tj)用来指派在时间槽Tj，由继电器ri再发送的资料。在半双工模态，继电器可以在第一资源，例如δfi上，接收和在第二资源，δfj≠δfi上同时发送。宜注意者由继电器发送的数据，不需要以与接收数据的相同形式再发送。接收数据，例如，可以被译码然后再编码。
当时间槽T2时，同样地重复资源的分配，和继电器r1在资源δf2上发送当时间槽T1时在资源δf1接收到的数据。
因此，宜了解者使用δf1的通道s1-r1永不会被使用δf2的s2和d2之间的通信干扰。
图3B表示与图3A所示的同一合作组态的依照本发明的分配的另一实例。
与先前的分配型样不同地，资源δf1和δf2的分配在第一和第二时间槽之间被反转。亦即，在时间槽T2，继电器r1在资源δf2上接收来自s1的数据，和在资源δf1上发送当时间槽T1在资源δf1上接收自s1的资料。
因此，与图3A所示的型样不同地，继电器r1在任一资源上交替地接收和发送。然而，如上所述，宜了解者通道s1-r1不会被s2和d2之间的通信干扰。
图3C表示在使用两个相邻蜂窝110和120使用经由继电器的合作的蜂窝网络，依照本发明的资源的分配的实例。
在时间槽T1的资源分配与图3A和3B所示的分配相同。换言之，根源s1和s2分别使用资源δf1和δf2发送其资料，和继电器r1在资源δf2上发送当时间槽T0接收自s1的资料。在另外一方面，与先前的分配型样不同地，继电器r2在时间槽T2于资源δf1上，发送在先前的时间槽于资源δf2上先前接收到的数据。
因此，宜了解者对通道s1-r1和s2-r2不会有任何干扰。另外一方面，当继电器只在每两个时间槽中的一个接收时，所述合作只在各个其它的时间有效。在所示的实例中，继电器r1在时间槽T2不进行接收，只有在时间槽T1接收。相似地继电器r2在时间槽T1不接收，只有在时间槽T2接收。
依照未图示的一变化例时，继电器r1和r2永远分别在资源δf1和δf2上接收。当间槽T1时，继电器r1在资源δf2上发送先前在时间槽T-1和T0接收自s1的资料。相似地，当间槽T2时，继电器r2在资源δf1上发送先前在时间槽T0和T1接收自s2的资料。宜注意者在时间槽T1，通道s2-r2被r1的再传输干扰，和在时间槽T2时通道s1-r1被r2的再传输干扰。另外，数据必需以根源的速率的二倍高的速率由继电器再发送。
图3D表示依照本发明的资源分配的另一实例。继电器合作的情况与图3C的所示正视者相同。
在第一传输时间槽T1，根源s1使用资源δf1发送其资料，和根源s2使用资源δf2发送其资料。继电器r1和r2，在T1时分别接收来自s1和s2的资料，和在T2分别在资源δf1和δf2上再发送相同的数据。当第二传输时间槽时根源在相同的资源上继续发送其数据。
因此，在T1或T2均不会对通通道s1-r1和s2-r2造成干扰。
图3E表示依照本发明的资源分配的最后一实例。经由继电器的合作情况在此处再度与图3C所示者相同。
当传输时间槽T1时，根源s1和s2在资源δf1和δf2上发送其有关的资料。继电器r1在资源δf1上接收来自s1的数据，和在资源δf2上再发送当时间槽T0先前从根源接收到的数据。利用相似的方式，继电器r2在时间槽在资源δf2上接收来自s2的数据，和在资源δf1上再发送当时间槽T0先前从根源接收到的数据。
当时间槽T2时，资源的分配对根源s1和s2和对继电器r1和r2双方均被反转。换言之根源s1和s2在资源δf1和δf2上再发送其有关的资料。继电器r1在资源δf2上接收来自s1的数据，和在资源δf1上再发送当时间槽T1先前接收到的数据。相似地，继电器r2在资源δf1上接收来自s2的数据，和在资源δf2上再发送当时间槽T1先前接收到的数据。
当时间槽T1或时间槽T2时，通道s1-r1只被r2的再传输干扰，和通道s2-r2只被r1的再传输干扰。
依照图3E所示的实例的一变化例时，第二时间槽的资源分配选用与第一时间槽的分配相同者。
在所有上述的实例中，使用属于一个蜂窝的继电器的半双工模态，其方法是经由对相邻蜂窝的根源，分配当传输时间槽被继电器使用的资源。
虽然本发明已以二个相邻的蜂窝进行以上的说明，但是熟悉本技术的人士，不会有任何困难地可以扩充为任何数目的所述蜂窝。相似地虽然本发明已以二个传输时间槽以及更以二个根源的二个传输资源进行以上的说明，但是熟悉本技术的人士应当可了解可以应用在多个根源的任何数目的传输资源。

Claims (10)

1.一种蜂窝网络的分配资源方法，所述蜂窝网络包含至少二个的相邻蜂窝(110、120)，第一蜂窝(100)含有第一根源(s1)、第一继电器(r1)和第一接收器(d1)，第二蜂窝(120)含有至少第二根源(s2)和第二接收器(d2)，其特征在于：当第一传输时间槽时，将第一传输资源分配给第一继电器，在所述第一传输时间槽所述继电器将在至少前一个的传输时间槽接收自第一根源的先前接收数据，再发送给第一接收器；当所述第一传输时间槽时，所述第一资源亦分配给所述第二根源。
2.如权利要求1所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
所述第二蜂窝含有第二继电器；在第二传输时间槽将第二传输资源分配给第二继电器，在所述第二传输时间槽将在至少前一个的传输时间槽接收自第二根源的先前接收数据，再发送给第二接收器，当所述第二传输时间槽时，所述第二资源亦分配给所述第一根源。
3.如权利要求2所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
所述第一和第二传输时间槽相同。
4.如权利要求2所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
所述第一和第二传输时间槽为分开。
5.如权利要求1所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
第一和第二根源分别分配给第一和第二频率块(δf1，δf2)；当每一个传输时间槽(T1，T2)时，第一继电器分配给第二频率块(δf2)，在所述第二频率块(δf2)发送在前一个的传输时间槽(T0，T1)在第一频率块(δf1)上接收自第一根源的数据。
6.如权利要求1所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
当现行传输时间槽(T1)时，第一和第二根源分别分配给第一和第二频率块(δf1，δf2)；在下一个传输时间槽(T2)时，所述分配被互换，当现行传输时间槽时，将第一继电器分配给第二频率块(δf2)，在所述第二频率块(δf2)上发送当在前一个的传输时间槽接收自第一根源的数据；当下一个传输时间槽(T2)时，将第一继电器分配给第一频率块(δf1)，在所述第一频率块(δf1)上再发送当在现行传输时间槽(T1)接收自第一根源的数据。
7.如权利要求4所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
第二传输时间槽跟随第一传输时间槽；当第一传输时间槽(T1)时，第一和第二根源分别分配给第一和第二频率块(δf1，δf2)，当第一传输时间槽时第二频率块(δf2)亦被分配给第一继电器，用来再发送当前一个传输时间槽(T0)接收自第一根源的数据(r1(T0))，当第二传输时间槽时第一频率块(δf1)亦被分配给第二继电器，用来再发送当第一传输时间槽(T1)接收自第二根源的数据(r2(T1))。
8.如权利要求3所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
第一和第二根源分别分配给第一和第二频率块(δf1，δf2)；当传输时间槽(T1)时，第一和第二继电器分别接收来自第一和第二根源的资料；当下一个传输时间槽时，第一和第二继电器分别分配给第一和第二频率块，在所述第一和第二频率块再发送分别接收自第一和第二根源的数据。
9.如权利要求3所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
当现行传输时间槽(T1)时，第一和第二根源分别分配给第一和第二频率块(δf1，δf2)；在下一个传输时间槽(T2)时，所述分配被互换；当现行传输时间槽时，将第一继电器分配给第二频率块(δf2)，用来再发送当前一个传输时间槽(T0)时在第二频率块(δf2)上接收自第一根源的数据，和第二继电器分配给第二频率块(δf2)，在所述第二频率块(δf2)上再发送当前一个传输时间槽(T0)时在第一频率块(δf1)上接收自第二根源的数据；当下一个传输时间槽(T2)时，第一继电器分配给第一频率块(δf1)，在所述第一频率块(δf1)上再发送当现行传输时间槽(T1)时，接收自第一根源的数据，和第二继电器分配给第二频率块(δf2)，在所述第二频率块(δf2)上再发送当现行传输时间槽(T1)时，接收自第二根源的数据。
10.如权利要求3所述的蜂窝网络的分配资源方法，其特征在于：
在各个传输时间槽(T1)时，第一和第二根源分别分配给第一和第二频率块(δf1，δf2)；当所述相同的时间槽时，第一继电器分配给第二频率块(δf2)，在所述第二频率块(δf2)上再发送当前一个传输时间槽(T0)时在第一频率块(δf1)上接收自第一根源的数据，第二继电器分配给第二频率块(δf2)，在所述第二频率块(δf2)上再发送当前一个传输时间槽(T0)时在第二频率块(δf2)上接收自第二根源的数据。
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