CN102396279A - 用于避免移动台处的泄露的ofdma调度方法 - Google Patents

用于避免移动台处的泄露的ofdma调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及移动终端(110，120)与基站(130)之间的上行链路资源和下行链路资源调度。为了减少移动终端(110)处的发射器与接收器之间的功率泄露，调度器向不得不以高功率传输的那些移动终端(110，120)以较大双工距离分配上行链路频率载波和下行链路频率载波。这意味着，可能降低对外部SAW滤波器的要求。

Description

用于避免移动台处的泄露的OFDMA调度方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统，并且更具体地说，涉及减少射频(RF)通信系统上RF发射器的干扰。
背景技术
图1示出了移动通信系统100的总览。该系统包括连接到多个基站130-1、130-2、130-3、130-4的多个移动终端110、120。移动终端110、120可使用频分复用(FDD)或时分复用(TDD)与基站130通信。FDD是指从移动终端110、120到基站130的所有通信都在称为上行链路频带的一个频带上发射，而从基站130到移动终端110、120的所有数据通信都在称为下行链路频带的另一频带上发射。TDD是指移动终端110、120与基站130之间的所有通信对于上行链路通信和下行链路通信都使用同一频带。在这种情况下，上行链路通信和下行链路通信在时间上分开。如果使用FDD，则通信可能是半双工或全双工。半双工是指移动终端110、120不同时发射和接收。在全双工，移动终端110、120和基站130可同时接收和发射。
基站130连接到无线电网络控制器(RNC)140-1、140-2，并且RNC 140连接到核心网络150。在这个应用中，RNC定义为网络中控制一个或多个基站的节点。可包含这个功能性的是基站，或网络中单独的节点。
用于控制移动终端110、120与基站130之间通信的调度器被放在基站130中或RNC 140中，在图中未示出。该调度器确定移动终端110、120和基站130应该在时域和频域中的何处发射和接收其资源。资源在此上下文被定义为要发送的数据或控制信息。通常，调度器不向一个用户分配整个频带。频带被分成更小部分，称为频率载波。在全球移动通信系统(GSM)中，一个频率载波是200kHz，并且在通用移动电信系统(UMTS)中，一个频率载波是5MHz。在长期演进(LTE)中，最小的系统带宽是1.4MHz，并且控制信令在整个系统带宽(BW)上扩展，但是可分配给一个用户的最小频率载波是180kHz。在LTE中，这称为资源块，并且由12个各在15kHz带宽(BW)上的子载波组成。调度器分配上行链路频率载波和下行链路频率载波。分配给一个用户的上行链路载波与下行链路载波之间的距离称为双工距离。
图2示出了根据现有技术的收发器200的一部分。该收发器可位于移动终端110、120中或基站130中。当移动终端110、120或基站130正在发射时，信号在RF专用集成电路(RFASIC)210中被变换成射频(RF)信号。信号被变换成将通过空中发射到基站130的上行链路频率载波的频率。即使大部分信号能量在该频率载波带宽内，但小量的能量也会泄漏到相邻频率。为了最小化这个泄露，例如通过表面声波(SAW)滤波器220对泄露功率滤波。信号功率在功率放大器(PA)230中放大，之后经由双工器240通过天线250发射。双工器在FDD模式将接收器(RX)与发射器(TX)隔离，并且基本上由两个SAW滤波器组成。正常的TX到RX衰减是40-50dB。
当移动终端110、120或基站130正在接收时，信号在天线250处被接收并经由双工器240转发到低噪声放大器(LNA)260。
即使上行链路频率载波和下行链路频率载波间隔了双工距离，但是一些能量也会从发射器(TX)泄漏到接收器(RX)，并且增大了接收器中的噪声。这个噪声的大部分可通过滤波器(诸如SAW滤波器220)移除，但是一些能量仍将通过双工器240泄漏到接收器。从发射器到接收器的泄露将随着高发射功率而增大。
还有，由外部干扰源、发射信号和接收器非线性引起的失真可将不想要的音调放置在接收带中，并由此使接收器信噪比(SNR)降级。
现有解决方案的问题与成本相关联。外部级间SAW滤波器220是昂贵的，并且避免它的观念可能是高耗电的，并且难以实现。如果移除了SAW滤波器，则这将增大对发射器的线性要求，特别是在高功率电平。
另一问题是，外部SAW的数量将随增大的带支持而增大，由此给出对多带收发器的大成本惩罚。
发明内容
本发明的实施例提供了一种最小化从发射器到接收器的功率泄露的调度方法。
根据本发明的实施例，调度器确定连接到基站的移动终端的发射功率。这个发射功率是移动终端发射其上行链路资源需要的所需发射功率。调度器在频率载波上调度上行链路资源和下行链路资源，使得具有最高发射功率的移动终端得到最大双工距离。
可通过估计移动终端与基站之间的路径损耗来确定移动终端的发射功率。
可同时调度多个上行链路载波和下行链路载波。在这种情况下，任何上行链路载波与任何下行链路载波之间的最小距离可被最大化。
移动终端可向基站发送具有关于其发射功率的信息的消息。这个消息可在不同控制信道上发送。
在一些频带上，在相邻频带上可发现强干扰源(interferer)，诸如TV广播信号。这个干扰源与上行链路传输一起可导致互调频率。在本发明的一些实施例中，调度上行链路频率载波和下行链路频率载波，使得下行链路频率载波不交叠所述互调频率。
可根据fUE_RX＝2*finterferer-fUE_TX或fUE_RX＝2*fUE_TX-finterferer计算互调，其中fUE_RX是移动终端的下行链路频率载波，finterferer是相邻干扰源的频率，并且fUE_TX是移动终端的上行链路频率载波。
本发明的优点是，降低了移动终端中从发射器到接收器的噪声泄露。
根据本发明的实施例的方法可降低移动终端的功耗。由于本发明的实施例可减小接收的噪声电平，因此可给先进噪声减少和噪声消除算法分配较少的基带资源。这意味着，可使接收器的平均计算复杂度下降，这又节省了计算功率并增大了电池时间。如果可避免SAW滤波器，则滤波器占据移动终端中的更小空间。
附图说明
现在将在下文中参考附图对本发明进行更全面描述，附图中：
图1示出了移动通信系统的总览。
图2示出了收发器的一部分；
图3示出在具有固定双工距离的FDD系统中如何分配频率载波；
图4示出了在FDD系统中如何分配频率载波；
图5示出了在具有聚集频谱的FDD系统中如何分配频率载波；
图6例证了调度方法；
图7示出了包含调度器的网络的框图。
具体实施方式
图3示出了调度方案300。调度器以固定双工距离分配上行链路频率载波和下行链路频率载波。双工距离是上行链路频率载波与下行链路频率载波之间的距离(单位为Hz)。这意味着，如果移动终端110、120将频率载波C2UL用于上行链路，则它将频率载波C2DL用于下行链路业务。
在理想情况下，移动终端110、120在其上行链路频率载波内发射所有能量。但在实际情况下，一些能量将泄漏310到相邻频率载波。泄漏对于最近的频率载波较大，并且随着距所分配的频率载波的距离的增大而下降。
将来，移动电信有可能会使用700MHz带。一个此类带可以是UMTS带XII，其将带698-716MHz用于上行链路业务，并将728-746MHz用于下行链路业务。如果使用固定双工距离调度，则这意味着双工距离仅仅是30MHz。在其它频带上，双工距离更大。例如，UMTS带I的双工距离是190MHz。
700MHz带由于传播原因对于大小区尤其有用。如果移动终端110、120从大小区中的小区边缘向基站130发射，则为了连接到基站它必须以高功率发射。由于移动终端110、120以高功率发射，并且双工距离比较小，因此存在一些能量将从移动终端的发射器泄漏到接收器的风险。
由于发射器与接收器之间的内部噪声泄露相比移动终端中的其它噪声源大，因此当设计没有外部滤波器(诸如SAW滤波器)的不昂贵FDD收发器时，这个噪声的抑制是非常重要的。
如可在图3中看到的一样，噪声功率310随着到所发射频率载波的距离的增大而下降。如果双工距离小，则对内部滤波的要求变得突出而且成本高。系统中存在的终端所用的载波智能调度可放松移动终端要求，从而减少在最坏调度情况情形中所花的时间，并由此降低终端的平均功耗。
根据本发明的实施例，以使得移动终端中从发射器到接收器的泄露被最小化或至少被减少的方式，在频率载波上分配上行链路资源和下行链路资源。
图4示出了根据本发明实施例的调度方案400。调度器为同一小区内的两个移动终端110、120分配资源。第一移动终端100远离基站130放置，并且需要以高功率发射。第二移动终端120靠近基站130放置，并且可以低功率发射，并且仍保持到基站130的连接。由于第一移动终端110更有可能会遭受从发射器到接收器的泄露，因此调度器以460指示的大双工距离向第一移动终端100分配上行链路频率载波430和下行链路频率载波440。如果以大双工距离调度一个移动终端，则必须以较小双工距离调度其它移动终端。第二移动终端120由于其较低发射功率而未遭受这么多从发射器到接收器的泄露，这意味着，相比第一移动终端110的双工距离，该调度器可以450指示的较小双工距离向第二终端120分配上行链路频率载波410和下行链路频率载波420。如果可能的话，则应该对于所有用户最大化双工距离，但如果系统的载荷高的话，则这可能不可行。然后，应该允许以低功率发射的移动终端使用较小双工距离。
存在调度器确定移动终端的发射功率的多种方式。作为第一示例，可通过估计移动终端与基站之间的路径损耗来确定移动终端的发射功率。路径损耗可根据移动终端在其中向基站报告其信道质量的信道质量指标(CQI)报告来确定。如果移动终端和基站经历坏的信道质量，则补偿这个的一种方式是以高功率发射。这不仅适用于上行链路业务而且适用于下行链路业务。还可通过研究基站的发射功率来确定移动终端的发射功率。移动终端还可向基站发信号通知其发射功率。这个信息可作为无线电资源控制(RRC)消息发送。另外，来自功率控制算法的历史信息可用于确定移动终端的发射功率。
为了在将来获得大带宽(例如对于国际移动电信(IMT)-高级标准或类似标准)，在多频带中组合频率载波是先决条件。图5示出了适用于使用这种聚集的频谱时情形的调度方案500。大多数移动终端可操作在多个频带590、591、592、593上。不同频带之间的距离(单位为Hz)通常大于各个带的上行链路载波与下行链路载波之间的双工距离。在聚集的频谱情况下，调度器可同时分配多个上行链路频率载波和多个下行链路频率载波。调度器可向一个用户分配上行链路频率载波505、510和下行链路频率载波515、520。在这种情况下，存在多个双工距离，即505与515之间的双工距离或505与520之间的双工距离。一个选项是最大化任何上行链路频率载波与任何下行链路频率载波之间的最小双工距离。根据所用的频带590、591、592、593，最小双工距离例如可以是图5中530指示的距离。为了最大化最小双工距离，频率载波550和555可用于上行链路业务，而560和565可用于下行链路业务。这将意味着，最小双工距离被增大到图5中580指示的距离。
可能要注意，不一定所有频带都属于同一基站。一个调度器可为多个基站分配上行链路频率载波和下行链路频率载波。
由于系统从未能保证比规范中最小要求更大的双工距离，因此所有移动终端都必须能够处理最小双工距离，但在平均上，如果平均双工距离尽可能大，则功率节省是可行的。
图6示出了例证调度方法的流程图600。在步骤610，调度器确定第一移动终端110的发射其上行链路资源的发射功率。这个确定可根据上面讨论的任何示例进行。在步骤620，调度器确定第二移动终端120的发射其上行链路资源的发射功率。在步骤630，调度器确定第一移动终端是否具有比第二移动终端高的发射功率。如果第一移动终端110具有比第二移动终端120高的发射功率，则在步骤640，调度器以使得第一移动终端110的双工距离大于第二移动终端120的双工距离的方式分配至少一个上行链路频率载波和至少一个下行链路频率载波。如果第二移动终端120具有比第一移动终端110高的发射功率，则在步骤650，调度器以使得第二移动终端120的双工距离大于第一移动终端110的双工距离的方式分配至少一个上行链路频率载波和至少一个下行链路频率载波。
在一些频带上，在相邻频率上可能存在强干扰源。这可以是以高功率发送的TV广播传输。这可能是个问题，特别是在700MHz带上，因为在相邻频率上发现了TV发射器。这可导致上行链路频率载波与相邻干扰源之间的互调频率。如果在移动终端中这个互调频率应该交叠下行链路频率载波，则移动终端中的噪声将增加。因此，如果下行链路频率载波被分配到了相邻干扰源与上行链路频率载波之间的互调频率的外部，则是可取的。可根据下式计算互调频率载波：
fUE_RX＝2*finterferer-fUE_TX或
fUE_RX＝2*fUE_TX-finterferer
其中：
fUE_RX是下行链路频率载波；
finterferer是相邻干扰源；
fUE_TX是上行链路频率载波。
干扰信号finterferer对于调度器而言通常是已知的。
图7示出了移动通信网络的框图700。基站130连接到多个移动终端110、120。基站130包含用于接收信息的接收器720、用于发射信息的发射器730、以及天线740。移动终端110、120经由天线740向基站130发射信息。这个信息经由基站接收器720被传送到RNC 140和网络的其余部分，在图中未示出。下行链路数据经由发射器730和天线740被发射到移动终端。接收器720和发射器730还连接到调度器710。调度器判定应该在时域和频域中的何处发射基站130与移动终端110、120之间的信息。如果调度器710判定应该以取决于移动终端110、120的发射功率的双工距离调度上行链路资源和下行链路资源，则根据上述方法执行所述调度。

Claims (14)

1.一种对于至少一个基站(130)与至少第一(110)和第二(120)移动终端之间的传输在分开双工距离的至少一个上行链路频率载波和至少一个下行链路频率载波上调度上行链路资源和下行链路资源的方法，所述方法其特征在于：
确定(610)所述第一移动终端(110)的用于发射其上行链路资源的发射功率，
确定(620)所述第二移动终端(120)的用于发射其上行链路资源的发射功率，
如果所述第一移动终端(110)的所述发射功率高于所述第二移动终端(120)的所述发射功率，则向所述移动终端分配(630)、(640)所述上行链路资源和下行链路资源，使得所述第一移动终端(110)的双工距离大于所述第二移动终端(120)的双工距离，并且
如果所述第二移动终端(120)的所述发射功率高于所述第一移动终端(110)的所述发射功率，则向所述移动终端分配(630)、(650)所述上行链路资源和下行链路资源，使得所述第二移动终端(120)的双工距离大于所述第一移动终端(110)的双工距离。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述移动终端的所述发射功率通过估计所述移动终端与所述基站之间的路径损耗来确定。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：同时分配多个上行链路频率载波和多个下行链路频率载波，使得所述第一移动终端和所述第二移动终端的最小双工距离被最大化。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述移动终端向所述基站发信号通知它们的发射功率。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：为每个移动终端分配所述至少一个上行链路载波频率与相邻干扰源之间的互调频率外部的至少一个下行链路频率载波。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述相邻干扰源是邻近频带上的高功率传输。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述高功率传输是TV传输。
8.如权利要求5所述的方法，其中根据fUE_RX＝2*finterferer-fUE_TX或fUE_RX＝2*fUE_TX-finterferer计算所述互调频率，其中fUE_RX是所述移动终端的所述下行链路频率载波，finterferer是所述相邻干扰源的频率，并且fUE_TX是所述移动终端的所述上行链路频率载波。
9.一种对于在至少一个基站(130)与至少第一(110)和第二(120)移动终端之间的传输在分开双工距离的至少一个上行链路频率载波和至少一个下行链路频率载波上调度上行链路资源和下行链路资源的调度器(710)，其中所述调度器还布置成：
确定所述第一移动终端(110)的用于发射其上行链路资源的发射功率，
确定所述第二移动终端(120)的用于发射其上行链路资源的发射功率，
如果所述第一移动终端(110)的所述发射功率高于所述第二移动终端(120)的所述发射功率，则向所述移动终端分配所述上行链路资源和下行链路资源，使得所述第一移动终端(110)的双工距离大于所述第二移动终端(120)的双工距离，并且
如果所述第二移动终端(120)的所述发射功率高于所述第一移动终端(110)的所述发射功率，则向所述移动终端分配所述上行链路资源和下行链路资源，使得所述第二移动终端(120)的双工距离大于所述第一移动终端(110)的双工距离。
10.如权利要求9所述的调度器，还布置成：通过估计所述移动终端与所述基站之间的路径损耗来确定所述移动终端的所述发射功率。
11.如权利要求9所述的调度器，还布置成：同时分配多个上行链路频率载波和多个下行链路频率载波，使得所述第一移动终端和所述第二移动终端的最小双工距离被最大化。
12.如权利要求9所述的调度器，还布置成：为每个移动终端分配所述至少一个上行链路载波频率与相邻干扰源之间的互调频率外部的至少一个下行链路频率载波。
13.如权利要求12所述的调度器，其中所述相邻干扰源是邻近频带上的高功率传输。
14.如权利要求12所述的调度器，其中根据fUE_RX＝2*finterferer-fUE_TX或fUE_RX＝2*fUE_TX-finterferer计算所述互调频率，其中fUE_RX是所述移动终端的所述下行链路频率载波，finterferer是所述相邻干扰源的频率，并且fUE_TX是所述移动终端的所述上行链路频率载波。
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