CN103905174A - 一种提升系统容量的方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升系统容量的方法、装置及系统，所述方法包括：对于上行，在一个TTI内，将DPCCH和DPDCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/K，K为正整数，根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的K个时段，终端利用其中任意一个时段，向相应基站传输数据；对于下行，在一个TTI内，将DPCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/L，L为正整数，根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的L个时段，基站利用其中任意一个时段，向相应终端传输数据。本发明能够使同一个时段内同时传输数据的用户减少，避免用户间的干扰，提高了系统容量。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及通用移动通信系统（UniversalMobile Telecommunications System，UMTS）网络提升系统容量的方法、装置及相关系统。
背景技术
UMTS的上行链路之间并不正交，因此同一小区的用户之间会相互干扰，用户数越多，这种干扰越严重，反过来说，用户之间的干扰限制了小区的用户数。UMTS中下行链路用正交码来区分业务，在发射端基站(NodeB)侧各个用户是正交的，互相之间不存在干扰，但是由于多径效应，在接收端用户之间无法保证正交性，互相之间会产生干扰。
传统的R99业务，在上行方向，控制信息通过专用物理控制信道DPCCH以固定的扩频因子SF=256发送。用户的数据通过一个或多个专用物理数据信道DPDCH发送，扩频因子在4-256范围内选择。当有多个用户的时候，如图1所示，各个用户同时发送数据，这些信道之间互相进行干扰，降低系统容量。
对于下行，DPCCH和DPDCH时分复用，称为DPCH信道，同时包括数据和控制信息，扩频因子在4-256范围内选择。同上行，当有多个用户的时候，各个用户也是同时传输数据，相互之间会互相干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升系统容量的方法、装置及系统，能更好减小用户之间的干扰，大幅度提升UMTS网络的系统容量。
根据本发明的一个方面，提供了一种提升系统容量的方法，包括：
对于上行，在一个传输时间间隔TTI内，将专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/K，K为正整数；
根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的K个时段，终端利用其中任意一个时段，向相应基站传输数据；
对于下行，在一个TTI内，将专用物理信道DPCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/L，L为正整数；
根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的L个时段，基站利用其中任意一个时段，向相应终端传输数据。
优选地，终端通过将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K,将DPDCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/K。
优选地，还包括：
终端将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K后,通过调整DPCCH和DPDCH的功率比，使DPDCH的信噪比增大为原信噪比的K倍。
优选地，基站通过将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L，将DPCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/L。
优选地，还包括：
基站将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L后，通过增大TFCI域和DATA域的发射功率，使TFCI域和DATA域的信噪比增大为原信噪比的L倍。
根据本发明的另一方面，提供了一种提升系统容量的装置，所述装置应用于上行，包括：
终端数据传输时间调整模块，用于在一个TTI内，将DPCCH和DPDCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/K，K为正整数；
上行配置模块，用于根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的K个时段；
终端数据传输模块，用于利用所述K个时段中任意一个时段，向相应基站传输数据。
优选地，终端数据传输时间调整模块通过将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K,将DPDCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/K。
优选地，还包括：
终端功率比调整模块，用于在终端将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K后,通过调整DPCCH和DPDCH的功率比，使DPDCH的信噪比增大为原信噪比的K倍。
根据本发明的另一方面，提供了一种提升系统容量的装置，所述装置应用于下行，包括：
基站数据传输时间调整模块，用于在一个TTI内，将DPCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/L，L为正整数；
下行配置模块，用于根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的L个时段；
基站数据传输模块，用于利用所述L个时段中任意一个时段，向相应终端传输数据。
优选地，基站数据传输时间调整模块通过将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L，将DPCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/L。
优选地，还包括：
基站发射功率调整模块，用于在基站将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L后，通过增大TFCI域和DATA域的发射功率，使TFCI域和DATA域的信噪比增大为原信噪比的L倍。
根据本发明的另一方面，提供了一种提升系统容量的系统，包括上述的应用于上行的提升系统容量的装置，以及应用于下行的提升系统容量的装置。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
本发明能够在不增加硬件复杂度的情况下，使同一个时段内同时传输数据的用户减少，有效地避免同一时段的用户之间的干扰，在不影响业务质量的前提下，提升UMTS网络的系统容量，同时下行可以进行码道复用，解决R99业务下行码资源受限的问题。
附图说明
图1是现有技术提供的传统R99业务UE上行工作模式示意图；
图2是本发明实施例提供的提升系统容量的方法原理框图；
图3是本发明实施例提供的K=2时的R99业务的上行示意图；
图4是本发明实施例提供的高斯信道AWGN的上行仿真结果示意图；
图5是本发明实施例提供的衰落信道CASE1的上行仿真结果示意图；
图6是本发明实施例提供的上下行减小扩频因子的理论增益示意图；
图7是本发明实施例提供的K=4时的R99业务的上行示意图；
图8是本发明实施例提供的K=2时的R99业务的下行示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
为了提高UMTS网络中的系统容量，应该尽量避免用户之间的干扰，一种避免用户之间干扰的比较好的方法是采用时分（Time Division）的方式，即从时间上将用户分开。对于上行，如果能够减少用户的数据传输时间，并将各个用户的数据传输时间错开，那么就能够减少同一时间段内同时传数据的用户数，从而减少用户之间的干扰，提高系统的容量。对于下行，也可以通过减少用户的数据传输时间，将各个用户的传输时间错开，从而减少用户之间的干扰，提高系统的容量。
根据协议25.212可知，传统R99业务扩频因子SF的大小与打孔限制（PL）、速率匹配（RM）、业务类型以及传输的时间有关，其中PL和RM是高层参数，无线链路建立的时候就已经确定，所以对于某一种速率的业务，保持TTI不变，根据压缩模式的思想，要使其传输数据的时间减少，可以通过减小扩频因子来实现。进一步说，本发明通过减小数据信道DCH的扩频因子，在一个TTI内减少每个用户的数据传输时间，并错开各个用户的传输时间，在一定程度上实现了R99业务的时分复用，减少了用户之间的干扰，增加小区的用户数。时分复用技术使得在同一个时间段同时传数据的用户数减少了，很自然地避免了用户之间的干扰，提高了系统容量，可以通过对DCH的上行和下行都进行扩频因子减小的方式，下行自然的就可以进行码道复用，同时也解决了下行码资源受限的问题。
图2是本发明实施例提供的提升系统容量的方法原理框图，如图2所示，
步骤201、对于上行，在一个传输时间间隔TTI内，将专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/K，K为正整数。
终端保持DPCCH的扩频因子不变、将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K,那么DPDCH的数据传输时间就减少为原数据传输时间的1/K，当DPDCH没有数据发送的时候，DPCCH也停止发发送，故DPCCH的传输时间也减为原来的1/K。此外，终端将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K后,通过调整DPCCH和DPDCH的功率比保证DPDCH的信噪比为原来的K倍。
步骤202、根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的K个时段，终端利用其中任意一个时段，向相应基站传输数据，基站应该在对方对应的数据传输时间内对对方的数据进行解调译码。
步骤203、对于下行，在一个TTI内，将专用物理信道DPCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/L，L为正整数。
基站通过将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L，将DPCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/L。此外，基站将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L后，通过增大TFCI域和DATA域的发射功率保证TFCI域和DATA域的信噪比为原来的L倍。
步骤204、根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的L个时段，基站利用其中任意一个时段，向相应终端传输数据，终端应该在对方对应的数据传输时间内对对方的数据进行解调译码。
终端和基站都应该在对方对应的数据传输时间内对对方的数据进行解调译码，即在一个TTI内实现多个用户的时分多址。
也就是说，本发明通过减小数据信道DCH的扩频因子，将R99用户的数据传输时间减少，并错开各个用户的传输时间，在一个TTI内实现多个用户的时分多址。
其中，K、L的取值为2n，n=0、1、2、3...，具体应用时，根据实际需要，K、L可以取不同的值。例如对于上行20msTTI（即2帧，30slot）的数据，K=2时，终端的数据传输时间可以压缩到15slot；K=4时，终端的数据传输时间可以压缩到8个slot；K=8时，终端的数据传输时间可以压缩到4个slot；K≥16时，终端的数据传输时间可以考虑压缩到2个slot。同样的，对于下行20msTTI（即2帧，30slot）的数据，L=2时，基站的数据传输时间可以压缩到15slot；L=4时，基站的数据传输时间可以压缩到8个slot；L=8时，基站的数据传输时间可以压缩到4个slot；L≥16时，基站的数据传输时间可以考虑压缩到2个slot。
当终端或基站的数据传输时间被压缩到一帧以内时，根据现有协议无法获得TFCI的译码结果，因此根据实际需要，可以减少TFCI的比特数，并使用更高效的编码方式或者使用盲检的方式得到TFCI。
进一步地，当K≥2时，下行可以进行码道复用，解决下行码资源不足的问题。
本发明中，所述K与L可以相等，也可以不等。以两者相等为例，例如，当K=L=2时，那么在一个TTI内就有2个时段可选，假设共有10个用户，传统的方法是将所述10个用户同时传输，利用本发明所述的方法，可以使其中5个用户在第一个时段传输数据，另外5个用户在第二个时段传输数据，这样，可以在一定程度上实现2组用户的时分多址。
本发明还提供了一种提升系统容量的系统，所述系统包括应用于上行的提升系统容量的装置和应用于下行的提升系统容量的装置，其中：
所述应用于上行的提升系统容量的装置包括：
终端数据传输时间调整模块，用于在一个传输时间间隔TTI内，将专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/K，K为正整数。所述终端数据传输时间调整模块通过将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K,将DPDCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/K。
终端功率比调整模块，用于在终端将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K后,通过调整DPCCH和DPDCH的功率比，使DPDCH的信噪比增大为原信噪比的K倍。
上行配置模块，用于根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的K个时段。
终端数据传输模块，用于利用所述K个时段中任意一个时段，向相应基站传输数据。
所述应用于下行的提升系统容量的装置包括：
基站数据传输时间调整模块，用于在一个TTI内，将专用物理信道DPCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/L，L为正整数。所述基站数据传输时间调整模块通过将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L，将DPCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/L。
基站发射功率调整模块，用于在基站将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L后，通过增大TFCI域和DATA域的发射功率，使TFCI域和DATA域的信噪比增大为原信噪比的L倍。
下行配置模块，用于根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的L个时段。
基站数据传输模块，用于利用所述L个时段中任意一个时段，向相应终端传输数据。
为进一步说明所述装置，下面结合K=L=2的实施例进一步说明，具体的步骤如下：
1、对于上行，UE保持DPCCH的扩频因子SF=256不变，减小DPDCH的扩频因子为原来的1/2，减少DPDCH的数据传输时间为原来的1/2。同时，终端功率比调整模块改变DPDCH和DPCCH的功率比B=βd/βc以补偿DPDCH扩频增益的减小。当DPDCH没有数据发送的时候，DPCCH也停止发发送。其中，扩频因子减小后DPDCH和DPCCH的功率比B=βd/βc可以“根据DPDCH的扩频增益为原来的1/2，则其信噪比要为原来的2倍”的原则进行设定。
2、上行配置模块根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的K=2个时段，终端数据传输模块利用所述2个时段中任意一个时段，向相应基站传输数据，基站应该在对方对应的数据传输时间内对对方的数据进行解调译码。
3、对于下行，基站数据传输时间调整模块减小DPCH信道的扩频因子为原来的1/2，减少DPCH的数据传输时间为原来的1/2。同时，由于TFCI域和DATA域的数据量保持不变，扩频因子减小，基站发射功率调整模块需要增大其发射功率为原来的P倍以补偿扩频增益的减小，TPC域和Pilot域扩频因子减小的同时数据量也减少为原来的1/2，发射功率保持不变。其中，扩频因子减小后，TFCI域和DATA域的发射功率增大的倍数P可以“根据TFCI域和DATA域的扩频增益为原来的1/2，则其信噪比要为原来的2倍”的原则进行设定。
4、下行配置模块根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的L=2个时段，基站数据传输模块选择所述2个时段中的任意一个时段，向终端传输数据，终端应该在对方对应的数据传输时间内对对方的数据进行解调译码。
图3是本发明实施例提供的K=2时的R99业务的上行示意图，如图3所示，当K=2的时候，DPCCH和DPDCH的传输时间减少为原来的1/2，那么在20ms TTI内可以进行2组用户的时分复用，减少同一时间段同时传输数据的用户数，虽然此时DPDCH的发射功率提高了，但是在同一时间段同时传输数据的用户数也减少了，有效地避免了用户之间的干扰，提高了系统容量。
图4和图5分别在高斯信道AWGN和衰落信道CASE1条件下使用本发明后的上行仿真结果示意图，其中normal表示传统设置，DPCCH的SF=256，DPDCH的SF=64，B=βd/βc=2.69dB；half SF表示使用本发明的方法（K=2）的设置，DPCCH的SF=256，DPDCH的SF=32，B=βd/βc=5.69dB。从图中可以看出，无论是高斯信道还是衰落信道，减小DPDCH的扩频因子，减少DPCCH和DPDCH的传输时间，要使其误块率BLER保持不变，所需要的DPCCH的能量几乎可以保持不变，只需要增大DPDCH的能量为原来的两倍就足够了。
基于图4和图5的仿真结果，可以综合以下几个假设进行推导，从而得到K等于不同值时的理论增益，如图6所示理论增益示意图，横轴表示在一个TTI内实现K组用户的时分多址，纵轴表示用户数增益，从图6中可以看出，无论上行还是下行，通过减少用户数据的数据传输时间，实现多用户的时分多址，均可以大幅度提高系统容量。
1、DPDCH扩频增益为原来的1/K,则DPDCH的信噪比Ecd/I要为原来的K倍；
2、ROT维持不变；
3、DPCCH的信噪比Ecc/I可以维持不变。
经过系统仿真，可以得到K=2时的用户数增益为18.75%，虽然比理论分析的增益21%少一点，但是有增益的效果是明显的。
图7是本发明实施例提供的K=4时的R99业务的上行示意图，如图7所示，根据本发明所提供的方法，当K=4时，保持DPCCH的扩频因子SF=256不变，减小DPDCH的扩频因子为原来的1/4，理论上DPCCH和DPDCH的数据传输时间也可以减少为原来的1/4，即7.5个slot，但是最小的时间单位习惯上认为是slot，故DPCCH和DPDCH的发射时间为8个slot，那么在20ms TTI内可以进行4组用户的时分复用，同理可以有效地避免了不同时段用户之间的干扰，从图7中可以看出部分用户在时隙上有所重叠，所以实际增益会小于理论增益，但是仍旧可以大幅度提高上行系统容量。同理，K>4时，可以使用同样的方法实现K组用户的时分多址。
图8是本发明实施例提供的L=2时的R99业务的下行示意图，如图8所示，根据本发明所提供的方法，当L=2时，DPCH的扩频因子减小为原来的1/2，则其数据传输时间也减少为原来的1/2，那么在20ms TTI内可以进行2组用户的时分复用，同时可以进行信道化码（OVSF码）复用，不仅有效地避免了用户之间的干扰，提高了系统容量，同时也解决了下行码资源不足的问题。对于L>2的情况，可以使用同样的方法实现L组用户的时分多址。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种提升系统容量的方法，其特征在于，包括：
对于上行，在一个传输时间间隔TTI内，将专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/K，K为正整数；
根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的K个时段，终端利用其中任意一个时段，向相应基站传输数据；
对于下行，在一个TTI内，将专用物理信道DPCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/L，L为正整数；
根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的L个时段，基站利用其中任意一个时段，向相应终端传输数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，终端通过将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K,将DPDCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/K。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
终端将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K后,通过调整DPCCH和DPDCH的功率比，使DPDCH的信噪比增大为原信噪比的K倍。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，基站通过将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L，将DPCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/L。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
基站将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L后，通过增大TFCI域和DATA域的发射功率，使TFCI域和DATA域的信噪比增大为原信噪比的L倍。
6.一种提升系统容量的装置，其特征在于，所述装置应用于上行，包括：
终端数据传输时间调整模块，用于在一个传输时间间隔TTI内，将专用物理控制信道DPCCH和专用物理数据信道DPDCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/K，K为正整数；
上行配置模块，用于根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的K个时段；
终端数据传输模块，用于利用所述K个时段中任意一个时段，向相应基站传输数据。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，终端数据传输时间调整模块通过将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K,将DPDCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/K。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
终端功率比调整模块，用于在终端将DPDCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/K后,通过调整DPCCH和DPDCH的功率比，使DPDCH的信噪比增大为原信噪比的K倍。
9.一种提升系统容量的装置，其特征在于，所述装置应用于下行，包括：
基站数据传输时间调整模块，用于在一个TTI内，将专用物理信道DPCH的数据传输时间调整为原数据传输时间的1/L，L为正整数；
下行配置模块，用于根据调整后的数据传输时间，将一个TTI配置成用于数据传输的相互独立的L个时段；
基站数据传输模块，用于利用所述L个时段中任意一个时段，向相应终端传输数据。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，基站数据传输时间调整模块通过将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L，将DPCH的数据传输时间减少为原数据传输时间的1/L。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
基站发射功率调整模块，用于在基站将DPCH的扩频因子减小为原扩频因子的1/L后，通过增大TFCI域和DATA域的发射功率，使TFCI域和DATA域的信噪比增大为原信噪比的L倍。
12.一种提升系统容量的系统，其特征在于，包括上述权利要求6至8任意一项所述的应用于上行的提升系统容量的装置，以及上述权利要求9至11任意一项所述的应用于下行的提升系统容量的装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140702 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |