CN102177756B - 具有功率提升的子信道化 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在蜂窝通信网络中为基站与用户装置或用户设备之间的通信链路提升功率的方法和系统。在一个实施例中，所述通信链路是经由下行链路信道在所述基站与所述用户装置之间建立的下行链路，所述下行链路信道具有包括数个子载波频率的全信道带宽。所述基站确定对于到所述用户装置的下行链路是否需要功率提升。如果需要，则所述基站将所述全信道带宽中的子载波频率的子集用作缩减带宽信道或子信道以用于到所述用户装置的下行链路，使得信号功率集中在所述缩减带宽信道的子载波频率上而不是遍布所述全信道带宽的子载波频率。结果，提供了对于所述下行链路的功率提升。

Description

具有功率提升的子信道化

本申请要求均于2008年8月11日提交的序列号为61/188,569和61/188,609的美国临时专利申请的优先权，特此将其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及为无线通信链路提供功率提升(power boost)。

背景技术

在所有的蜂窝通信网络中，存在对高的频谱效率与高的区域可用性或覆盖率的对立需求。作为第四代(4G)技术，预计长期演进(LTE)可提供高的频谱效率。亦即，预计LTE可为下行链路提供三至四倍于高速下行链路分组接入(HSDPA)版本6所提供的频谱效率，而可为上行链路提供二至三倍于高速上行链路分组接入(HSUPA)版本6所提供的频谱效率。另外，如同任何蜂窝通信网络一样，LTE必须提供90％-95％的覆盖率，这被称为覆盖率的电信级服务(CGoS)。对高频谱效率的需求与对高覆盖率的需求相对立的原因在于：期望频率复用因子(N)小以便实现高的频谱效率，但是一般而言，期望频率复用因子(N)高以便降低小区外干扰，并且因此提高覆盖率。当频率复用因子(N)为1使得整个频谱在蜂窝通信网络的每个小区中被重复使用时，实现最大的频谱效率。然而，当频率复用因子(N)为1时，小区外干扰处于其最大值，并且因此覆盖率处于其最差值。

可以根据无线通信链路或空中链路在蜂窝通信网络中存在所需的最小的信号与干扰加噪声之比(SINR)来粗略地确定频谱效率。例如，高级移动电话系统(AMPS)典型地要求SINR大于或等于+18分贝(dB)。由此，为了在AMPS中实现CGoS，需要N＝21的非常大的频率复用因子以便实现所需的SINR。作为另一实例，由于传播和扩张过程所引起的处理增益的结果是，码分多址(CDMA)系统可以低至-14dB的SINR值来操作。这样，在CDMA系统中可使用N＝1的频率复用因子。

对于LTE，维持无线通信链路所需的最小SINR大约为-5dB。然而，对于具有N＝1的频率复用因子的满载LTE网络，测试结果显示小区边缘处的SINR可能低于-12dB。因此，对用于提高LTE蜂窝通信网络中的覆盖率并且同时维持高的频率复用的系统和方法有需要。

发明内容

本发明涉及在蜂窝通信网络中为基站与用户装置或用户设备之间在通信链路信道上的通信链路提升功率。在一个实施例中，所述通信链路是所述基站与所述用户装置之间的下行链路。经由诸如正交频分多址(OFDMA)信道等具有包括数个子载波频率的全信道带宽的下行链路信道建立所述下行链路。所述基站确定对于从所述基站到所述用户装置的下行链路是否需要功率提升。如果需要，则所述基站将所述全信道带宽中的子载波频率的子集用作缩减带宽信道或子信道以用于到所述用户装置的下行链路。通过使用所述缩减带宽信道，信号功率被集中在所述缩减信道带宽的子载波频率上而不是遍布所述全信道带宽的子载波频率。结果，提供了对于到所述用户装置的下行链路的功率提升。

在另一实施例中，经由诸如OFDMA信道等具有包括数个子载波频率的全信道带宽的下行链路信道建立所述基站与所述用户装置之间的下行链路。此外，所述蜂窝通信网络中的每个小区的每个扇区被分配所述全信道带宽的子载波频率的不同频率集合。所述基站确定对于从所述基站到所述用户装置的下行链路是否需要功率提升。如果需要，则所述基站至少选择被分配给所述用户装置的服务扇区的频率集合的子集来提供将被用于到所述用户装置的下行链路的缩减带宽信道或子信道。结果，信号功率被集中在所述缩减带宽信道中的子载波频率上而不是遍布所述下行链路信道的全信道带宽，由此为到所述用户装置的下行链路提供功率提升。

在另一实施例中，所述通信链路是所述基站与所述用户装置之间的上行链路。经由诸如单载波频分多址(SC-FDMA)信道等具有包括数个子载波频率的全信道带宽的上行链路信道建立所述上行链路。所述基站确定对于从所述用户装置到所述基站的上行链路是否需要功率提升。如果需要，则所述基站标识所述全信道带宽中的所述子载波频率的子集以用作缩减带宽信道或子信道，用于从所述用户装置到所述基站的上行链路。结果，信号功率被集中在所述缩减带宽信道中的子载波频率上而不是遍布所述上行链路信道的全信道带宽，由此为起自所述用户装置的上行链路提供功率提升。

在另一实施例中，经由诸如SC-FDMA信道等具有包括数个子载波频率的全信道带宽的上行链路信道建立所述基站与所述用户装置之间的上行链路。此外，所述无线通信网络中的每个小区的每个扇区被分配所述全信道带宽的子载波频率的不同频率集合。所述基站确定对于从所述用户装置到所述基站的上行链路是否需要功率提升。如果需要，则所述基站至少选择被分配给所述用户装置的服务扇区的频率集合的子集来提供将被用于从所述用户装置到所述基站的上行链路的缩减带宽信道或子信道。结果，信号功率被集中在所述缩减带宽信道中的子载波频率上而不是遍布所述上行链路信道的全信道带宽，由此为起自所述用户装置的上行链路提供功率提升。

本领域的技术人员在结合附图阅读下面对优选实施例的详细说明之后将理解本发明的范围并且认识到本发明的附加方面。

附图说明

并入并形成本说明书的一部分的附图例示了本发明的若干方面，并且与所述说明一起用于解释本发明的原理。

图1例示了根据本发明的一个实施例的蜂窝通信网络的小区；

图2A和2B用图表例示了根据本发明的一个实施例的功率提升；

图3例示了蜂窝通信网络中的数个小区，其中每个扇区根据本发明的一个实施例被分配下行链路信道和/或上行链路信道中的子载波的不同子集以供进行功率提升使用；

图4是例示根据本发明的一个实施例的为下行链路提供功率提升的基站操作的流程图；

图5是例示根据本发明的一个实施例的为上行链路提供功率提升的基站操作的流程图；

图6是示例性的基站的框图；以及

图7是示例性的用户设备(UE)的框图。

具体实施方式

以下所述的各实施例代表使得本领域的技术人员能够实践本发明的必要信息并且例示了实践本发明的最优方式。在按照附图阅读以下说明时，本领域的技术人员将理解本发明的概念并且将认可在此并未特别地提出的这些概念的应用。应理解的是，这些概念和应用落在本公开内容和所附权利要求的范围之内。

图1例示了根据本发明的一个实施例的蜂窝通信网络的小区10。对于此处的论述，所述蜂窝通信网络是长期演进(LTE)蜂窝通信网络。然而，本发明不限于此。本发明可应用于任何类型的具有下行链路或上行链路信道的蜂窝通信网络或无线通信网络，其中所述下行链路或上行链路信道包括多个子载波频率，数据在所述下行链路或上行链路信道上被传送。一般而言，小区10由基站(BTS)12服务，对于LTE，基站(BTS)12也可以被称为增强型节点B(eNode B)。小区10包括数个扇区14-1、14-2和14-3，在此将这些扇区统称为扇区14。尽管本实施例的小区10包括三个扇区14，但本发明不限于此。小区10可以包括任何数量的一个或多个扇区14。用户设备(UE)16位于小区10的扇区14-1内。这样，在此也将扇区14-1称为UE 16的服务扇区。UE 18位于小区10的扇区14-2内。这样，在此也将扇区14-2称为UE 18的服务扇区。UE 16和UE 18可以是装备有蜂窝通信接口的任何类型的装置，蜂窝通信接口诸如为：诸如智能移动电话等移动电话、通过蜂窝通信网络为便携式计算机提供宽带接入的蜂窝网络接入卡等，但不限于此。

一般而言，扇区14-1、14-2和14-3分别包括小区中央区域20-1、20-2和20-3以及小区边缘区域22-1、22-2和22-3。在此将小区中央区域20-1、20-2和20-3统称为小区中央区域20，并且在此将小区边缘区域22-1、22-2和22-3统称为小区边缘区域22。在优选实施例中，小区中央区域20通常是小区10内的信号与干扰加噪声比(SINR)大于预定阈值的区域，并且小区边缘区域22通常是小区10内的SINR小于或等于预定阈值的区域。在一个实施例中，预定阈值是维持基站12与小区10内的UE之间的无线通信链路或空中链路所需的最小SINR。在另一实施例中，预定阈值是维持基站12与小区10内的UE之间的无线通信链路或空中链路所需的最小SINR加上预定的余量。

如下面所详细论述的那样，提供具有功率提升方案的子信道化以便向位于小区边缘区域22内的诸如UE 18等UE提供功率提升，以便将对应的上行链路和/或下行链路信道的SINR提高至可接受的水平，从而引起蜂窝通信网络的覆盖率的提高。更具体而言，对于蜂窝通信网络是LTE网络的实施例，将正交频分多址(OFDMA)信道用作基站12与位于小区10中的UE(包括UE 16和UE 18)之间的下行链路信道，并且将单载波频分多址(SC-FDMA)信道用作上行链路信道以用于从位于小区10中的UE到基站12的上行链路。如本领域的普通技术人员将理解的那样，OFDMA和SC-FDMA两者均是数个紧密相间的子载波频率被用于携载数据的数字多载波调制方案。这样，对于OFDMA信道和SC-FDMA信道两者，信道的带宽(在此被称为全带宽(fullbandwidth))包括具有对应的子载波频率的数个子带。

此外，在LTE中，将十二(12)个连续或邻接的子载波频率的组用作对应的资源块(RB)的载波频率。RB是在上行链路或下行链路信道中被分配给UE的最小单元。RB由频域中的十二(12)个连续的子载波频率和时域中的十四(14)个连续的符号形成，这对应于频域中的180千赫兹(KHz)和时域中的一(1)毫秒(ms)或一(1)个子帧。这样，以UE 16为例，将OFDMA下行链路信道中的RB分配给UE 16以提供从基站12到UE 16的下行链路。同样，将SC-FDMA上行链路信道中的RB分配给UE 16以提供从UE 16到基站12的上行链路。

以UE 18为例，为了为到位于小区边缘区域22-2内的UE 18的下行链路提供功率提升，基站12将下行链路信道的全带宽中的子载波频率的子集标识为缩减带宽信道以用于到UE 18的下行链路。例如，如果全信道带宽为10兆赫兹(MHz)或50个RB，则缩减带宽信道可以具有全信道带宽的1/3的带宽，亦即可以是3.33MHz或16个RB。将缩减带宽信道中的一个或多个RB分配给UE 18以提供从基站12到UE 18的下行链路。通过将缩减带宽信道用于下行链路并且通过以全传输功率或大体上以全传输功率来传输，传输功率密度或信号功率密度被集中在缩减带宽信道中的子载波频率上而不是遍布下行链路信道的全带宽中的子载波频率。结果，为到UE 18的下行链路提供了功率提升。使用上述实例，如果缩减带宽信道具有是全信道带宽的1/3带宽，则缩减带宽信道中的每子载波或每单频(tone)的功率提升大约为3倍或4.77dB。以相似的方式，可以向从UE 18到基站12的上行链路提供功率提升。

图2A和2B用图表例示了根据本发明的一个实施例的功率提升。具体而言，图2A例示了在没有功率提升的情况下的信号功率密度、热噪声密度以及小区外干扰。如所示出的那样，信号功率密度遍布全信道带宽。图2B例示了根据本发明的一个实施例的在功率提升之后的信号功率密度、热噪声密度以及小区外干扰。如所例示的那样，信号功率密度被集中在缩减带宽信道上而不是遍布所述信道的全带宽以有效地提供功率提升。缩减带宽信道是下行链路信道的子信道。位于小区边缘区域22中的UE可以被分配缩减带宽信道中的数个RB，使得功率提升被提供给用于UE的上行链路/下行链路。尽管在本实例中缩减带宽信道由下行链路信道的全信道带宽中的数个连续或邻接的子载波频率形成，但本发明不限于此。形成缩减带宽信道的子载波频率可以是一个或多个邻接的子载波频率、一个或多个非邻接的子载波频率或其组合。

通过集中信号功率密度，与全带宽信道的SINR相比，每子载波频率的SINR或每单频的SINR得以显著提高。具体地，将每信道的SINR(SINR_CHANNEL)定义为：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{CHANNEL}}=\frac{P_{\mathrm{FULL}\_\mathrm{CHANNEL}\_\mathrm{BW}}}{\mathrm{Interferenc}{e}_{\mathrm{FULL}\_\mathrm{CHANNEL}\_\mathrm{BW}}+\mathrm{Thermal}\_N{\mathrm{oise}}_{\mathrm{FULL}\_\mathrm{CHANNEL}\_\mathrm{BW}}}$

其中P_{FULL_CHANNEL_BW}是全信道带宽内的总信号功率，Interfrence_{FULL_CHANNEL_BW}是全信道带宽内的总干扰，并且Thermal_Noise_{FULL_CHANNEL_BW}是全信道带宽内的热噪声功率。将每子载波频率的SINR或每单频的SINR(SINR_TONE)定义为：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{TONE}}=\frac{P_{\mathrm{TONE}\_\mathrm{BW}}}{\mathrm{Interferenc}{e}_{\mathrm{TONE}\_\mathrm{BW}}+T{\mathrm{hermal}\_\mathrm{Noise}}_{\mathrm{TONE}\_\mathrm{BW}}}$

其中P_{TONE_BW}是单频的带宽内的总信号功率，Interference_{TONE_BW}是单频的带宽内的总干扰，并且Thermal_Noise_{TONE_BW}是单频的带宽内的热噪声功率。当信号功率如图2A所示的那样均匀遍布全带宽时，每信道的SINR(SINR_CHANNEL)等于每单频的SINR(SINR_TONE)。相反，当信号功率如图2B所示的那样集中在缩减带宽信道上时，将每单频的SINR(SINR_TONE)定义为：

SINR_TONE＝SINR_CHANNEL+Power_Boost

其中Power_Boost是由信号功率在缩减带宽信道中的集中引起的增益[dB]。一般而言，功率提升和全信道带宽与缩减带宽信道的缩减信道带宽之比有关。具体地，可将功率提升定义为：

$\mathrm{Power}\_\mathrm{Boost}=10\·{\log }_{10}\left(\frac{\mathrm{full}\_\mathrm{channel}\_\mathrm{bandwidth}}{\mathrm{reduced}\_\mathrm{channel}\_\mathrm{bandwidth}}\right)\left[\mathrm{dB}\right]$

在优选实施例中，期望进行协调以便防止相邻扇区同时在相同的子载波频率上提升功率，在这种情况下在SINR上将不存在增益。更具体地，在一个实施例中，小区中的每个扇区被静态地分配全信道带宽的不同子载波频率集合以供功率提升使用。具体地，对于LTE，小区中的每个扇区被静态地分配不同的RB子载波频率集合。在此将被分配给各个扇区的子载波频率集合称为频率集合。相邻的扇区被分配不同的频率集合，使得与来自相邻扇区的经功率提升的子载波的冲突被避免。注意到，这些不同的频率集合仅可应用于小区边缘区域22中的UE。全信道带宽被用于小区中央区域20中的UE。

图3例示了包括由基站12和26-36服务的数个小区的蜂窝通信网络24的一部分，其中已根据本发明的一个实施例向相邻扇区分配了不同的频率集合以供在提供功率提升时使用。如所例示的那样，每个小区包括阿尔法(α)扇区、贝塔(β)扇区以及伽马(γ)扇区。阿尔法(α)扇区被分配下行链路和/或上行链路信道的全信道带宽的第一频率集合，贝塔(β)扇区被分配下行链路和/或上行链路信道的全信道带宽的第二频率集合，并且伽马(γ)扇区被分配下行链路和/或上行链路信道的全信道带宽的第三频率集合。注意到，第一、第二以及第三频率集合是不相交的频率集合。这样，对于这些示例性小区，相邻扇区被分配不同的频率集合。结果，由相邻小区中的功率提升引起的高功率子载波之间的冲突被避免。

在图3中，蜂窝通信网络24的小区和扇区是均匀的。然而，在现实世界的实施中，小区和扇区可能是非均匀的(即可具有不同的形状)。基于图论，在大多数情况下，四个不同的频率集合将足以确保没有相邻扇区使用相同的频率集合。此外，基于图论，五个不同的频率集合将足以确保即使在最不均匀的情形下也没有相邻扇区使用相同的频率集合。这样，尽管图3例示了使用三个不同频率集合的实施例，但也可使用三个、四个或五个不同的频率集合。为了使频率复用最大化，在优选实施例中，仅使用三个频率集合。这样，为了避免由相邻扇区中的相同子载波频率上的功率提升引起的高功率子载波的冲突，可使用动态的避免方案。更具体地，由于在非均匀蜂窝通信网络中静态地向每个扇区分配三个不相交的频率集合中的一个可能不足以避免由相邻扇区中的功率提升引起的高功率子载波的冲突，因此可以使用动态的避免方案。对于动态避免，以UE 18为例，对用于UE 18的上行链路/下行链路，选择被分配给UE 18的服务扇区14-2的频率集合中当前正经历最低小区外干扰的子载波频率用以分配给UE 18。通过使用具有最低小区外干扰的子载波频率，基站12确保对用于UE 18的上行链路/下行链路所使用的子载波频率当前没有被用于UE 18的服务扇区14-2的相邻扇区中的功率提升。

图4是例示根据本发明的一个实施例的为到UE的下行链路提供功率提升的基站操作的流程图。对于本实例，基站是基站12。然而，本论述可以等同地应用于蜂窝通信网络24中的诸如基站26-36等其他基站。首先，基站12将用于UE的初始下行链路参数设置为全信道带宽和-X dB的功率回退(步骤100)。关于-X dB的功率回退，在本实施例中，位于小区中央区域20中的UE不接收全传输功率以便限制全信道带宽上的小区外干扰。相反，位于小区中央区域20中的UE接收全传输功率-X dB的回退。例如，对于10MHz的信道以及具有20瓦特(W)的总输出功率的功率放大器，每RB的全功率(FPRB)为20W/50个RB，这等于0.4W每RB。全队列(full queue)UE通常获得每RB-3dB的功率回退，使得对于全队列UE，每RB的下行链路功率为FPRB-3dB。然而，非常靠近基站12的全队列UE可接收进一步的功率回退，举例来说诸如-4dB、-5dB或-6dB的功率回退。具体地，在LTE中，提供最高数据速率的调制和编码方案(MCS)是以5/6编码速率的64正交幅度调制(QAM)。对于这种MCS，需要+19dB的SINR。然而，靠近基站12的UE可具有大体上大于+19dB的SINR。这样，对于那些具有大于+19dB的SINR的UE，可使用更高的功率回退。例如，具有+25dB的下行链路SINR的全队列UE可获得-6dB的功率回退。对于因特网协议语音(VoIP)UE，可使用能够满足它们的数据速率的最少数量的RB和最低功率水平。

一旦设置了初始下行链路参数，基站12就从UE获得下行链路(DL)宽带SINR(步骤102)。更具体地，在一个实施例中，基站12向UE发送请求，请求UE向基站12报告包括DL宽带SINR的信道质量指数(CQI)。作为应答，UE向基站12发送CQI。然后，基站12确定DL宽带SINR(SINR_DL，WB)是否大于预定阈值或者功率提升界限是否已被达到(步骤104)。在本实施例中，预定阈值是最小SINR(SINR_MIN)加上余量。最小SINR(SINR_MIN)是维持与基站12之间的无线通信链路所需的最小SINR，对于LTE，当使用最健壮的调制方案(以1/12编码速率的正交相移键控(QPSK))时，该最小SINR大约为-5dB。余量可根据具体实现而变化，并且也可随着小区的不同而变化。在一个实施例中，余量被设置为等于功率提升界限或最大可允许的功率提升。功率提升界限可以是对于可被给予UE的功率提升的量的系统可配置界限。对于所有小区，功率提升界限可以相同或可以不相同。作为一个实例，功率提升界限或功率提升的最大量可以在3dB到4.77dB并且包括3dB和4.77dB的范围内，并且余量被设置为等于功率提升界限。

如果DL宽带SINR(SINR_DL，WB)大于最小SINR(SINR_MIN)加上余量的总和或者如果功率提升界限已被达到，则基站12以适当的MCS使用当前的下行链路参数为到UE的下行链路调度一个或多个到UE的下行链路传输(步骤106)。对于第一次迭代，当前的下行链路参数是在步骤100中所设置的那些。因此，对于第一次迭代，如果DL宽带SINR(SINR_DL，WB)大于最小SINR(SINR_MIN)加上余量的总和，则确定UE位于UE的服务扇区的小区中央区域20中。这样，基站12以-X dB功率回退使用全信道带宽在一个或多个传输时间间隔(TTI)期间向UE分配一个或多个RB以提供到UE的下行链路。对于随后的迭代，当前的下行链路参数将取决于是否已执行功率提升。在步骤106之后，该过程返回到步骤102并且被重复。

返回到步骤104，如果DL宽带SINR(SINR_DL，WB)不大于最小SINR(SINR_MIN)加上余量的总和并且功率提升界限还没有被达到，则基站12确定为到UE的下行链路提供理想功率提升所需的缩减信道带宽(步骤108)。例如，在每个扇区被分配来自全信道带宽的三个不相交的频率集合中的一个的实施例中，可使用的最大缩减信道带宽是全信道带宽的1/3。使用全信道带宽的1/3得到每子载波频率或每单频3倍或4.77dB的功率提升。这样，基站12可以首先确定4.77dB的功率提升是否足以将UE的下行链路SINR增加到最小SINR(SINR_MIN)加上余量。如果是这样，则基站12可选择全信道带宽的1/3作为提供理想功率提升所需的缩减信道带宽。然而，如果使用全信道带宽的1/3无法提供足够的功率提升，则基站12可选择比提供理想功率提升的、全信道带宽的1/3小的缩减信道带宽。注意到，缩减信道带宽可受所允许的最大功率提升限制。

在本实施例中，基站12还从UE获得全信道带宽的子带SINR(步骤110)。更具体地，对于LTE，基站12可以向UE发送请求，请求UE报告子带CQI。作为应答，UE向基站12发送包括子带SINR的子带CQI。然后，基站12基于子带SINR从被分配给UE的服务扇区的频率集合中选择当前正经历最低小区外干扰的数个子载波频率(步骤112)。同样地，被分配给服务扇区的频率集合是全信道带宽中已被分配给服务扇区以供在提供功率提升时使用的子载波频率的集合。对于LTE，可将被分配给服务扇区的频率集合定义为数个RB子载波频率组。在一个实施例中，基站12将被分配给服务扇区的频率集合中的子载波频率的子带SINR与阈值进行比较。选择具有大于阈值的子带SINR的子载波频率。在另一实施例中，基站12从所述频率集合中选择具有最高M个子带SINR的子载波，其中M可以对应于到UE的下行链路所期望的RB的数量。通过选择具有最低小区外干扰的子带的子载波频率，基站12避免了由相邻扇区中的功率提升引起的高功率子载波频率的冲突。如以上所论述的那样，这对于非均匀蜂窝通信网络是特别有利的。

然后，基站12使用缩减带宽信道中的所选择的子载波频率调度到UE的下行链路，该缩减带宽信道由被分配给服务扇区的下行链路信道的全信道带宽的频率集合形成并且具有提供理想功率提升所需的缩减信道带宽(步骤114)。尽管在本实施例中，缩减带宽信道具有等于在步骤108中所确定的缩减信道带宽的带宽，但在另一实施例中，该带宽可以等于或小于在步骤108中所确定的缩减信道带宽使得至少理想功率提升被提供。为了调度下行链路，在一个TTI期间向到UE的下行链路分配缩减带宽信道中的所选择的子载波频率。注意到，根据对于到UE的下行链路所需的缩减带宽信道的带宽和RB的数量，可以使用缩减信道带宽在相同的TTI中调度同样需要功率提升的一个或多个额外的UE。作为第一实例，下行链路信道的全信道带宽可以是10MHz或50个RB，并且提供理想功率提升所需的缩减信道带宽可以是全信道带宽的1/3或16个RB。这将提供3倍或4.77dB的功率提升。如果被分配给UE的服务扇区的频率集合是全信道带宽的1/3，则该频率集合被用作缩减带宽信道。此外，对于本实例假定在TTI中使用缩减带宽信道所调度的每个小区边缘UE被分配两个RB，则可以在TTI中调度八个小区边缘UE。

作为第二实例，下行链路信道的全信道带宽为10MHz或50个RB，并且提供理想功率提升所需的缩减信道带宽可以是全信道带宽的1/5或10个RB。这将提供5倍或7dB的功率提升。如果被分配给UE的服务扇区的频率集合是全信道带宽的1/3，则选择被分配给服务扇区的频率集合中的子载波频率的子集来提供带宽是全信道带宽的1/5的缩减带宽信道。同样地，假定在TTI中使用缩减信道带宽所调度的每个小区边缘UE被分配两个RB，则可以在TTI中调度五个小区边缘UE。这样，一般而言，随着更多的功率提升被需要，缩减信道带宽的带宽下降，这通常导致更少的UE在TTI中使用缩减带宽信道被调度。注意到，可通过一(1)个RB频率组的缩减信道带宽来实现理论上的硬性功率提升界限(theoretical hard power boost limit)，其将提供50倍或17dB的功率提升。

在这一点上，该过程返回到步骤102。基站12继续监视UE的下行链路宽带SINR。如果需要进一步的功率提升并且功率提升界限还没有被达到，则基站12可以通过进一步降低被用于到UE的下行链路的缩减带宽信道的带宽来提供额外的功率提升。

图5是例示根据本发明的一个实施例的为从UE到基站的上行链路提供功率提升的基站操作的流程图。对于本实例，基站是基站12。然而，本论述可以等同地应用于蜂窝通信网络24中的诸如基站26-36等其他基站。首先，基站12将UE的初始上行链路参数设置为全信道带宽和-X dB的功率回退(步骤200)。一旦设置了初始上行链路参数，基站12就测量或从UE获得上行链路SINR(SINR_UL)(步骤202)。然后，基站12确定上行链路SINR(SINR_UL)是否大于预定阈值或者功率提升界限是否已被达到(步骤204)。在本实施例中，预定阈值是最小SINR(SINR_MIN)加上余量。最小SINR(SINR_MIN)是维持与基站12之间的无线通信链路所需的最小SINR。余量可以根据具体实现而变化，并且也可随着小区的不同而变化。在一个实施例中，余量被设置为等于功率提升界限或最大可允许的功率提升。功率提升界限可以是对于可被给予UE的功率提升的量的系统可配置界限。对于所有小区，功率提升界限可以相同或可以不相同。作为一个实例，功率提升界限或功率提升的最大量可以在3dB到4.77dB并且包括3dB和4.77dB的范围内，并且将余量被设置为等于功率提升界限。

如果上行链路SINR(SINR_UL)大于最小SINR(SINR_MIN)加上余量的总和或者如果功率提升界限已被达到，则基站12以适当的MCS使用当前的上行链路参数为起自UE的上行链路调度一个或多个起自UE的上行链路传输(步骤206)。对于第一次迭代，当前的上行链路参数是在步骤200中所设置的那些。因此，对于第一次迭代，如果上行链路SINR(SINR_UL)大于最小SINR(SINR_MIN)加上余量的总和，则确定UE位于UE的服务扇区的小区中央区域20中。这样，基站12以-X dB的功率回退使用全信道带宽在一个或多个TTI期间向UE分配一个或多个RB以提供起自UE的上行链路。对于随后的迭代，当前的上行链路参数将取决于是否已执行功率提升。在步骤206之后，该过程返回到步骤202并且被重复。

返回到步骤204，如果上行链路SINR(SINR_UL)不大于最小SINR(SINR_MIN)加上余量的总和并且功率提升界限还没有被达到，则基站12确定为起自UE的上行链路提供理想功率提升所需的缩减信道带宽(步骤208)。例如，在每个扇区被分配来自全信道带宽的三个不相交的频率集合中的一个的实施例中，可使用的最大缩减信道带宽是全信道带宽的1/3。使用全信道带宽的1/3得到每子载波频率或每单频3倍或4.77dB的功率提升。这样，基站12可首先确定4.77dB的功率提升是否足以将UE的下行链路SINR增加到最小SINR(SINR_MIN)加上余量。如果是这样，则基站12可以选择全信道带宽的1/3作为提供理想功率提升所需的缩减信道带宽。然而，如果使用全信道带宽的1/3无法提供足够的功率提升，则基站12可以选择比提供理想功率提升的、全信道带宽的1/3小的缩减信道带宽。注意到，缩减信道带宽可受所允许的最大功率提升限制。

在本实施例中，基站12还测量或获得全信道带宽的每RB的小区外干扰(步骤210)。在一个实施例中，基站12使用LTE过载指示符(OI)测量每资源块的小区外干扰。然后，基站12基于小区外干扰测量结果从被分配给UE的服务扇区的频率集合中选择当前正经历最低小区外干扰的数个子载波频率(步骤212)。同样地，被分配给服务扇区的频率集合是全信道带宽中已被分配给服务扇区以供在提供功率提升时使用的子载波频率的集合。对于LTE，可以将被分配给服务扇区的频率集合定义为数个RB子载波频率组。在一个实施例中，基站12将对于每个RB所测得的小区外干扰与阈值进行比较。选择具有小于阈值的小区外干扰的RB的子载波频率。在另一实施例中，基站12选择具有最低M个小区外干扰测量结果的RB的子载波频率，其中M可以对应于起自UE的上行链路所期望的RB的数量。通过具有最低小区外干扰的RB的子载波频率，基站12避免了由相邻扇区中的功率提升引起的高功率子载波频率的冲突。如以上所论述的那样，这对于非均匀蜂窝通信网络是特别有利的。

然后，基站12使用缩减带宽信道中的所选择的子载波频率来调度到UE的上行链路，该缩减带宽信道由被分配给服务扇区的上行链路信道的全信道带宽的频率集合形成并且具有提供理想功率提升所需的缩减信道带宽(步骤214)。尽管在本实施例中，缩减带宽信道具有等于在步骤208中所确定的缩减信道带宽的带宽，但在另一实施例中，该带宽可以等于或小于在步骤208中所确定的缩减信道带宽使得至少理想功率提升被提供。为了调度上行链路，在一个TTI期间向起自UE的上行链路分配缩减带宽信道中的所选择的子载波频率。注意到，根据对于起自UE的上行链路所需的缩减带宽信道的带宽和RB的数量，可以在相同的TTI中使用缩减信道带宽来调度同样需要功率提升的一个或多个额外的UE。作为第一实例，上行链路信道的全信道带宽可以是10MHz或50个RB，并且提供理想功率提升所需的缩减信道带宽可以是全信道带宽的1/3或16个RB。这将提供3倍或4.77dB的功率提升。如果被分配给UE的服务扇区的频率集合是全信道带宽的1/3，则该频率集合被用作缩减带宽信道。此外，对于本实例假定在TTI中使用缩减带宽信道所调度的每个小区边缘UE被分配两个RB，则可以在TTI中调度八个小区边缘UE。

作为第二实例，上行链路信道的全信道带宽为10MHz或50个RB，并且提供理想功率提升所需的缩减信道带宽可以是全信道带宽的1/5或10个RB。这将提供5倍或7dB的功率提升。如果被分配给UE的服务扇区的频率集合是全信道带宽的1/3，则选择被分配给服务扇区的频率集合中的子载波频率的子集来提供带宽是全信道带宽的1/5的缩减带宽信道。同样地，假定在TTI中使用缩减信道带宽所调度的每个小区边缘UE被分配两个RB，则可以在TTI中调度五个小区边缘UE。这样，一般而言，随着更多的功率提升被需要，缩减信道带宽的带宽下降，这通常导致更少的UE在TTI中使用缩减带宽信道被调度。注意到，可以利用一(1)个RB频率组的缩减信道带宽来实现理论上的硬性功率提升界限，其将提供50倍或17dB的功率提升。

在这一点上，该过程返回到步骤202。基站12继续监视UE的上行链路SINR。如果需要进一步的功率提升并且功率提升界限还没有被达到，则基站12可通过进一步降低用于到UE的上行链路的缩减带宽信道的带宽来提供额外的功率提升。

图6是图1的基站12的示例性实施例的框图。然而，本论述可等同地应用于蜂窝通信网络24中的诸如基站26-36等其他基站。一般而言，基站12包括控制系统38，该控制系统38具有相关联的存储器40。另外，在本实施例中，基站12包括分别用于扇区14-1、14-2和14-3(图1)的扇区收发器42-1、42-2以及42-3。可以形成控制系统38的部分的硬件、存储在存储器40中的软件或其组合来实现以上所论述的用于提供功率提升的基站12的功能。

图7是图1的UE 18的框图。本论述可等同地应用于蜂窝通信网络24中的其他UE。一般而言，UE 18包括控制系统44，该控制系统44具有相关联的存储器46。另外，UE 18包括蜂窝通信接口48。可以在蜂窝通信接口48的协议栈或其组合内实现以上所论述的关于功率提升的UE 18的功能，所述协议栈以存储在存储器46中的软件实现。UE 18还可以包括用户接口50，该用户接口50可以包括举例来说诸如一个或多个用户输入装置(例如麦克风、键盘等等)、一个或多个扬声器、显示器等的部件。

本领域技术人员将意识到对于本发明的优选实施例的改进和修改。所有这样的改进和修改被认为涵盖在本文及随后所附的权利要求所公开的概念的范围之内。

Claims (20)

1.一种操作蜂窝通信网络中的基站以为所述基站与用户装置之间在通信链路信道上的通信链路提供功率提升的方法，所述通信链路信道具有包括多个子载波频率的全信道带宽，所述方法包括：

从用户装置接收宽带信道质量指数；

从用户装置接收子带信道质量指数；

基于接收的宽带信道质量指数，确定对于所迷基站与所述用户装置之间的通信链路是否需要功率提升；以及

如果对于所述基站与所述用户装置之间的通信链路需要功率提升，则将所述通信链路信道的多个子载波频率的子集用作缩减带宽信道以用于到所述用户装置的通信链路，使得信号功率集中在所述缩减带宽信道中的所述多个子载波频率的子集上而不是分布在整个所述全信道带宽上，由此为到所述用户装置的通信链路提供功率提升，其中，至少部分基于接收的子带信道质量指数来确定多个子载波频率的子集。

2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述通信链路信道的所述多个子载波频率的子集用作缩减带宽信道以用于到所述用户装置的通信链路包括在仅使用所述缩减带宽信道的传输时间间隔期间向到所述用户装置的通信链路分配所述缩减带宽信道中的所述多个子载波频率的子集中的一个或多个子载波频率。

3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述通信链路信道的所述多个子载波频率的子集用作缩减带宽信道以用于到所述用户装置的通信链路包括：

从所述缩减带宽信道中的所述多个子载波频率的子集中标识具有最少量的小区外干扰的数个子载波频率；以及

在传输时间间隔期间向到所述用户装置的通信链路分配所述数个子载波频率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述通信链路信道的所述多个子载波频率的子集用作缩减带宽信道以用于到所述用户装置的通信链路包括：

确定对于到所述用户装置的通信链路的理想功率提升所需的缩减信道带宽；以及

标识用于所述缩减带宽信道的所述多个子载波频率的子集，使得所述缩减带宽信道的带宽小于或等于对于所述理想功率提升所需的缩减信道带宽。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述基站服务于所述蜂窝通信网络的包括多个扇区的小区，所述多个扇区中的每个扇区被分配所述通信链路信道的多个子载波频率中的不同子载波频率集合，并且被用作所述缩减带宽信道的所述多个子载波频率的子集至少是被分配给所述多个扇区中当前正服务于所述用户装置的扇区的子载波频率集合的子集。

6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述通信链路信道的所述多个子载波频率的子集用作缩减带宽信道以用于到所述用户装置的通信链路包括：

至少从被分配给所述当前正服务于所述用户装置的扇区的所述多个子载波频率的集合的子集中标识具有最少量的小区外干扰的数个子载波频率；以及

在传输时间间隔期间向到所述用户装置的通信链路分配所述数个子载波频率。

7.根据权利要求1所述的方法，其中对于到所述用户装置的通信链路的每子载波频率的功率提升和所述全信道带宽与所述缩减带宽信道的缩减信道带宽之比有关。

8.根据权利要求1所述的方法，其中确定对于所述通信链路是否需要功率提升包括：

获得所述用户装置的通信链路信号与干扰加噪声比(SINR)；以及

如果所述通信链路SINR小于预定阈值，则确定需要功率提升。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述预定阈值是维持与所述基站之间的通信链路所需的最小SINR加上余量。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述余量对应于最大可允许的功率提升。

11.根据权利要求1所述的方法，其还包括如果对于所述基站与所述用户装置之间的通信链路不需要功率提升，则将具有所述全信道带宽的通信链路信道用于到所述用户装置的通信链路。

12.根据权利要求11所述的方法，其中将具有所述全信道带宽的通信链路信道用于到所述用户装置的通信链路包括在使用所述通信链路信道的全信道带宽的传输时间间隔期间向到所述用户装置的通信链路分配所述通信链路信道的全信道带宽中的多个子载波频率中的一个或多个子栽波频率。

13.根据权利要求12所述的方法，其中将具有所述全信道带宽的通信链路信道用于到所述用户装置的通信链路还包括将-X分贝(dB)的功率回退用于到所述用户装置的通信链路。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信链路信道是下行链路信道，并且所述通信链路是下行链路。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述下行链路信道是正交频分多址(OFDMA)信道。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信链路信道是上行链路信道，并且所述通信链路是上行链路。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述上行链路信道是单载波频分多址(SC-FDMA)信道。

18.一种蜂窝通信网络中的基站，所述基站包括：

一个或多个扇区收发器，其经由通信链路信道向位于由所述基站服务的蜂窝通信网络的小区内的用户装置提供通信链路，所述通信链路信道具有包括多个子载波频率的全信道带宽；以及

控制系统，其与所述一个或多个扇区收发器相关联并且适于：

从用户装置接收宽带信道质量指数；

从用户装置接收子带信道质量指数；

基于接收的宽带信道质量指数，确定对于所述基站与用户装置之间在所述通信链路信道上的通信链路是否需要功率提升；以及

如果对于所述基站与所述用户装置之间的通信链路需要功率提升，则将所述通信链路信道的多个子载波频率的子集用作缩减带宽信道以用于到所述用户装置的通信链路，使得信号功率集中在所述缩减带宽信道中的所述多个子载波频率的子集上而不是分布在整个所述全信道带宽上，由此为到所述用户装置的通信链路提供功率提升，其中，基于接收的子带信道质量指数来确定多个子载波频率的子集。

19.根据权利要求18所述的基站，其中所述通信链路信道是下行链路信道，并且所述通信链路是下行链路。

20.根据权利要求18所述的基站，其中所述通信链路信道是上行链路信道，并且所述通信链路是上行链路。

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