CN103037447A - 一种无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法，通过以下步骤实现：1）根据一个区域长期的上下行速率之比统计值来确定上、下行链路的单位带宽；2）将所有上行(下行)频率按上行(下行)单位带宽划分成上行(下行)频点，所有上行(下行)链路的可用频点组成上行(下行)频率池；3）用户单元建立频带申请系统，向自适应频率资源管理平台申请频带带宽信息；4）建立自适应频率资源管理平台，一是快速链接和拆除符合用户带宽需求的业务平台，二是对于已经建立的业务；5）用户单元申请释放频点，用户单元发出拆除连接的请求，及时释放频点。本发明实现频率动态带宽的分配，提高了频率使用效率，解决了上下行链路非对称性传输分配。

Description

一种无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法。

背景技术

近年来，无线通信技术的发展非常迅速，在商用化进程逐渐加快的同时，未来4G网络系统的应用已经被提上议事日程。从技术层面讲，未来的无线通信系统将会支持更高的传输速率，更大的传输容量；从消费者的角度来讲，未来的无线通信系统将会提供更丰富多彩、更加时尚的服务，让消费者无处不在地感受到无线接入的便捷。未来将是一个日益庞大的无线通信运营网络，如何保证它的高效运转，以及高效地利用政府许可的宝贵的频率资源是一个迫在眉睫的问题。双工技术是无线通信系统的重要组成环节，它是无线通信系统的关键性技术，它的重要性在于：

1.实现了上下行链路资源的分割（或分配），使其满足传输的需要。

2.实现了上下行链路资源的隔离，降低彼此的干扰，保证传输的正常进行。

无线通信系统使用的双工技术主要有2种：频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。频分双工（FDD），操作时需要2个独立的信道，一个信道用于传送下行(基站到移动台)信息，另一个信道用来传送上行(移动台到基站)信息。2个信道之间存在一个保护频段，用于防止邻近的发射机和接收机之间产生相互干扰。时分双工（TDD），只需要一个信道，无论向下还是向上传送信息都采用这同一个信道。

系统的发射机和接收机在不同时隙进行发送和接收操作，它们之间不会产生相互干扰。目前的FDD双工技术方案特点是：

①上下行链路的频率点一一对应。在已有的系统中，一个上行链路的频点固定地与一个下行链路的频点组成一个频率对。

②上下行链路的频率资源相等。

③上下行链路之间需要频率隔离带。

从以上特点可以看出，传统FDD双工技术的单向链路的无线资源是固定的，当传输非对称型业务时，会出现某个单向链路的资源空闲，因此频谱利用率较低。

相比FDD方案，TDD技术略有改进。理论上，时分双工系统可以根据业务的情况动态的调整上下行时隙的分配，即上下行时隙的切换点是可变的。但可变切换点技术的利用会引入交叉时隙，即下行时隙小区周围的小区使用的是上行时隙，由此带来严重的交叉时隙干扰。因此，在目前TDSCDMA中，它的上下行链路时隙切换点的位置是固定的，不能随意调整，没有实现真正意义上的对业务的动态适配。

随着通信技术的发展，也提高了用户对下行的数据传输的需求，导致了上下行链路信息传输的非对称特性，解决未来无线通信上下行链路传输的非对称性，设计高效的利用频率资源方法、满足非对称上下行链路传输方法是当前的研究热点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法，该方法解决现阶段以及未来无线通信系统中存在的频率资源短缺且通信业务量需求日益增加的问题，以及在上下行链路传输的非对称性链路传输的条件下，动态带宽的分配的问题，提高了频带使用效率，实现了上下行链路非对称性传输分配。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

A、确定上行和下行链路单位带宽；

B、确定上行和下行频率池；

C、用户单元向自适应频率资源管理平台申请频带带宽信息；

D、所述自适应频率资源管理平台接收用户单元的频带带宽信息并建立带宽连接；

E、所述自适应频率资源管理平台分配空闲频点给用户单元，并根据用户单元的带宽需求动态调整带宽；

F、用户单元在频点资源使用完毕后，发送拆除链接申请信息；

G、所述自适应频率资源管理平台接收到拆除链接申请，将频点收回。

其中，所述步骤A中，根据一个区域的上下行速率之比统计值来确定上、下行链路的单位带宽；所述上行链路分配5KHz单位带宽，所述下行链路分配1KHz单位带宽。

其中，所述步骤B中，将上行链路按上行单位带宽划分成上行可用频点，上行链路的可用频点组成上行频率池；将下行链路按上行单位带宽划分成下行频点，下行链路的可用频点组成下行频率池。

其中，从上行频率池中挑选出一组空闲频点组成一个上行频率簇；从下行频率池中挑选出一组空闲频点组成一个下行频率簇；一个上行频率簇与一个下行频率簇构成一个双工频率使用对。

其中，所述可用频点包括空闲频点和已用频点；所述可用频点是指在一个国家无委授权的频率范围内被划分后的所有频点；所述空闲频点是指频率池中未被分配给用户的频点。

其中，所述步骤C中，所述用户单元利用单位带宽向自适应频率资源管理平台发出频带申请，并向自适应频率资源管理平台申请频带带宽信息。

其中，所述频带带宽信息包括传输方向、传输业务类型、需求带宽。

其中，所述步骤E中，从频率池中选取需求带宽的空闲频点分配给用户单元，用户单元获得频点开始传输信息；

若同时执行从上行和下行链路业务，则自适应频率资源管理平台分别从上行和下行频率池中选取空间频点，组成一组频率对，完成上行和下行链路传输；

对已建立带宽连接的用户，自适应频率资源管理平台根据用户带宽需求动态调整带宽。

其中，所述步骤G中，所述自适应频率资源管理平台接收到拆除链接申请，及时将频点收回，并在频率池中记录为空闲频点，实现带宽的动态分配。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明在传统方法上增加了用户单元频带申请，用户单元频带需要申请，有效的节约了非使用状态下，被分配带宽，达到即用即申请；自适应频率资源管理平台，可快速链接和拆除用户带宽需求，将频带资源实时，及时回收，保证了用户有空闲频段的使用，用户可以根据实际业务需求，从频率池中选取不同数目频点组成上行和下行频率簇，实现了上下行链路频点的自由分配；增加了用户单元申请释放频点，及时释放频点，以便别的用户使用，自适应频率资源管理平台的有效分配，最后使整个发明的技术方案合理实施，实现了无线通信系统中动态带宽分配的自适应。

2、本发明有效解决频率动态带宽的分配，提高了频率使用效率，解决了上下行链路非对称性传输分配。

附图说明

图1是本发明提供的上下行链路单位带宽划分模型图；

图2是本发明提供的上下行链路单位带宽频点划分模型图；

图3是本发明提供的无线通信系统由用户和管理平台实现频率资源的有效利用流程图；

图4是本发明提供的无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明在传统方法上增加了用户频带申请单元，用户单元频带需要申请，有效的节约了非使用状态下，被分配带宽，达到即用即申请；自适应频率资源管理平台，可快速链接和拆除用户带宽需求，将频带资源实时，及时回收，保证了用户有空闲频段的使用，用户可以根据实际业务需求，从频率池中选取不同数目频点组成上行和下行频率簇，实现了上下行链路频点的自由分配；增加了用户单元申请释放频点，及时释放频点，以便别的用户使用，自适应频率资源管理平台的有效分配，最后整个发明的合理实施，实现了无线通信系统中动态带宽分配的自适应。

本发明提供的无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法流程图如图4所示，包括下述步骤：

A、本发明上下行链路单位带宽划分模型图如图1所示，本发明根据一个区域长期的上下行速率之比统计值来确定上行、下行链路的单位带宽，电力无线通信系统中由于上行业务较多，所以上行分配较宽的单位带宽，下行分配单位带宽远小于上行单位带宽，单位带宽是一个很窄的基频，基频的整数倍组成了下行带宽或上行带宽。如上行分配5KHz单位带宽，下行分配1KHz单位带宽，下行带宽远小于上行带宽，在上下链路传输过程中，满足较小单位频带的组合，满足由业务引起的非对称链路传输带宽需求。

B、本发明上下行链路单位带宽频点划分模型图如图2所示，将所有上行（下行）频率按上行（下行）单位带宽划分成上行（下行）频点，所有上行（下行）链路的可用频点组成上行（下行）频率池；从上行（下行）频率池中挑选出一组空闲频点组成一个上行（下行）频率簇。频率簇中频点数非固定，一个上行频率簇与一个下行频率簇构成一个双工频率使用对。如图2中fa0、fa1、fa2、fan等组成了上行频率池，而fb0、fb1、fb2、fbn等组成了下行频率池。可用频点包括空闲频点和已用频点；可用频点是指在一个国家无委授权的频率范围内被划分后的所有频点；空闲频点是指频率池中未被分配给用户的频点。

C、用户单元利用单位带宽向自适应频率资源管理平台发出频带申请，向自适应频率资源管理平台申请频带带宽信息。频带带宽信息主要包括：传输方向、传输业务类型、需求带宽。

D、自适应频率资源管理平台接收到用户单元的频带申请信息，迅速与用户单元建立带宽链接。

E、从频率池中选取需求数目的空闲频点分配给用户单元，用户单元获得频点开始传输信息，若同时从才上下行链路业务，自适应频率资源管理平台将分别从上下行频率池中选取空间频点，组成一组频率对，完成上下行链路传输；对已经建立连接的用户，频带管理平台可以根据用户需求动态，不断调整带宽。

F、用户在频点资源使用完毕后，发送拆除链接申请信息。

G、自适应频率资源管理平台接收到拆除链接申请，及时将频点收回，在频率池中记录为空闲频点，以便其他用户的使用。

本发明无线通信系统由用户和管理平台实现频率资源的有效利用流程图如图3所示，图3采用的系统中，整个服务区将被划分为不同的区群，每个区群由一系列小区组成，如A小区、B小区、N小区组成，并受控于一个高层的自适应频率资源管理平台。整个区群共享一个公共的上行（下行）频率池，而自适应频率资源管理平台可以根据每个小区的实际业务状况，从频率池中选取不同数目的频点组成频率簇以供使用。图3所示A、B小区提出拆除链接申请，自适应频率资源管理平台响应并及时的回收释放给小区的频点，将释放后的频点在频率池中标记为空闲频点。N小区提出频率申请并发送频率需求信息，自适应频率资源管理平台接收到频率申请，系统内部分析并响应申请与N小区建立连接，从上下行频率池中选取不同数目的频点，组成2个频率簇与一个下行频点构成一个双工频率使用对，完成频率的动态分配。

根据小区负载的大小自适应频率资源管理平台响应不同的上下行频点的分配方案，以上方案就适用于普通的负载的小区。自适应频率资源管理平台从频率池中选取一个上行频率簇来对应一个下行频点。这种分配方法适用于区群中的小区负载较大、业务非对称特性不明显的情况，每个小区使用频率池中的所有频率，避免由于缺少频率资源，而引起系统阻塞，提高了系统顽健性。若从频率池中选取一个上行频率簇来对应一个下行频率簇（拥有2个频点）。在这种情况下，所有的小区采用相同的上行频率簇，而下行则拥有2个频点。这种分配方法适用于区群中存在高负载的非对称业务，系统预先分配的下行频率资源完全被使用，系统又分配一个下行频点，这样做可以更好的支持非对称业务，满足未来移动通信系统的需求。

本发明相对于传统系统给所有小区分配相同的资源，上、下行链路的单位带宽的划分，上下行频率池的组成，从上、下性频率池中选取需求频点数，多个频点的组合，自适应频率资源管理平台能够灵活的建立与拆除用户的链接，可以根据小区的负载分配相应的频率资源，灵活的实现了频率资源的动态分配，满足了上下行链路不对称业务与频点需求的不对称性，提高了资源利用率，同时由于各小区上下行使用不同的频率，减小了同频干扰，提高了系统容量。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种无线通信系统中动态带宽分配的自适应双工方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

A、确定上行和下行链路单位带宽；

B、确定上行和下行频率池；

C、用户单元向自适应频率资源管理平台申请频带带宽信息；

D、所述自适应频率资源管理平台接收用户单元的频带带宽信息并建立带宽连接；

E、所述自适应频率资源管理平台分配空闲频点给用户单元，并根据用户单元的带宽需求动态调整带宽；

F、用户单元在频点资源使用完毕后，发送拆除链接申请信息；

G、所述自适应频率资源管理平台接收到拆除链接申请，将频点收回。

2.如权利要求1所述的自适应双工方法，其特征在于，所述步骤A中，根据一个区域的上下行速率之比统计值来确定上、下行链路的单位带宽；所述上行链路分配5KHz单位带宽，所述下行链路分配1KHz单位带宽。

3.如权利要求1所述的自适应双工方法，其特征在于，所述步骤B中，将上行链路按上行单位带宽划分成上行可用频点，上行链路的可用频点组成上行频率池；将下行链路按上行单位带宽划分成下行频点，下行链路的可用频点组成下行频率池。

4.如权利要求3所述的自适应双工方法，其特征在于，从上行频率池中挑选出一组空闲频点组成一个上行频率簇；从下行频率池中挑选出一组空闲频点组成一个下行频率簇；一个上行频率簇与一个下行频率簇构成一个双工频率使用对。

5.如权利要求3所述的自适应双工方法，其特征在于，所述可用频点包括空闲频点和已用频点；所述可用频点是指在一个国家无委授权的频率范围内被划分后的所有频点；所述空闲频点是指频率池中未被分配给用户的频点。

6.如权利要求1所述的自适应双工方法，其特征在于，所述步骤C中，所述用户单元利用单位带宽向自适应频率资源管理平台发出频带申请，并向自适应频率资源管理平台申请频带带宽信息。

7.如权利要求6所述的自适应双工方法，其特征在于，所述频带带宽信息包括传输方向、传输业务类型、需求带宽。

8.如权利要求1所述的自适应双工方法，其特征在于，所述步骤E中，从频率池中选取需求带宽的空闲频点分配给用户单元，用户单元获得频点开始传输信息；

若同时执行从上行和下行链路业务，则自适应频率资源管理平台分别从上行和下行频率池中选取空间频点，组成一组频率对，完成上行和下行链路传输；

对已建立带宽连接的用户，自适应频率资源管理平台根据用户带宽需求动态调整带宽。

9.如权利要求1所述的自适应双工方法，其特征在于，所述步骤G中，所述自适应频率资源管理平台接收到拆除链接申请，及时将频点收回，并在频率池中记录为空闲频点，实现带宽的动态分配。

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