CN104105208A - 一种同频全双工调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同频全双工调度方法和装置，其中，该方法包括：根据调度算法计算下行用户的优先级值，将资源分配给确定下行用户；在满足资源的设定条件下，查找在资源上与确定下行用户存在最高优先级值之和的上行用户，并获得最高优先级值之和；遍历资源上的其它下行用户，选出在确定下行用户和其它下行用户中存在最高优先级值之和的上下行用户组合。本发明考虑了上行用户对于下行用户的干扰以及根据下行以及上行的比例公平原则，选择了上下行PF值之和最大的用户组合，有效克服了在同频双工传输过程中上行信号对下行信号的严重干扰，保证了上下行数据的传输质量。

Description

一种同频全双工调度方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域中无线技术领域，具体地，涉及同频全双工调度方法及装置。

背景技术

在时分双工（TDD）系统中，例如我国主导的通信系统TD-SCDMA和TD-LTE都是将一个无线帧划分为10个子帧，用作下行子帧或上行子帧。通过配置不同的下行子帧数与上行子帧数来匹配不对称的上下行业务。

随着移动互联网业务量飞速增长，TDD系统的容量和覆盖问题（尤其是热点和室内）日益突出：一是需要设计更灵活的上下行子帧配置机制以匹配业务上下行动态特性，二是需要进一步提高TDD系统的频谱效率以增强网络容量。这种背景下，在新一代通信系统设计中引入了低功率的高密度小区（如大量的微微基站）来提升频率复用率，而基于低功率基站的同频全双工传输技术则得到越来越深度的关注。

所谓同频全双工，主要思路是基站在相同时频资源中同时发送下行数据和接收上行数据，从而理论上可以成倍提升频谱效率。同频全双工需要在基站端分别配置接收天线和发射天线，基站在接收上行信号时需要对发送信号造成的干扰进行消除。目前已有研究机构实现了73dB的干扰消除（若采用方向性天线，甚至可以消除113dB干扰），在低功率基站应用场景中（如家庭基站和微微基站等）已具备同频全双工传输的实现条件。

由于干扰消除对硬件要求较高，因此同频全双工传输不建议在用户端操作，这样，一个最简单而有效的方法是基站同时收发两个不同的用户端数据，如图1所示，这样同样提高了整个系统的传输效率。

根据图1所示的现有同频全双工传输方案，基站在同一个子帧中发送数据给UE1，在同样的子帧中接收UE2发送的数据。因此，同频全双工传输还需要解决多用户调度问题，以及与调度相关的信令传输问题。

在实现本发明过程中，发明人发现图1介绍的全双工传输方案中至少存在如下问题：

1、与基站同频全双工传输的两个用户，一个发送上行信号，另一个接收下行信号，因此上行用户发送的上行信号会对占用相同资源的另一个下行用户接收的下行信号造成干扰，如果该干扰不能避免或消除，则会造成另一个用户接收下行数据失败。

2、现有的多用户调度机制无法估计两个用户之间的干扰情况，因此无法实现同频全双工传输。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中上行信号对下行信号干扰严重进而影响数据传输的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种同频全双工调度方法。

根据本发明实施例的同频全双工调度方法，包括：

根据调度算法计算下行用户的优先级值，将资源分配给确定下行用户；

在满足资源的设定条件下，查找在资源上与确定下行用户存在最高优先级值之和的上行用户，并获得最高优先级值之和；

遍历资源上的其它下行用户，选出在确定下行用户和其它下行用户中存在最高优先级值之和的上下行用户组合；

其中，确定下行用户为优先级值最高的多个下行用户中的一个，其它下行用户为其它的优先级值最高的下行用户。

本发明是为了克服现有技术中上行信号对下行信号干扰严重进而影响数据传输的缺陷，根据本发明的另一个方面，提出一种同频全双工调度装置。

根据本发明实施例的同频全双工调度装置，包括：

计算分配模块，用于根据调度算法计算下行用户的优先级值，将资源分配给确定下行用户；

用户查找模块，用于在满足资源的设定条件下，查找在资源上与确定下行用户存在最高优先级值之和的上行用户，并获得最高优先级值之和；

组合选出模块，用于遍历资源上的其它下行用户，选出在确定下行用户和其它下行用户中存在最高优先级值之和的上下行用户组合；

其中，确定下行用户为优先级值最高的多个下行用户中的一个，其它下行用户为其它的优先级值最高的下行用户。

本发明的同频全双工调度方法和装置，基站在资源调度时，优先调度下行业务，然后根据调度算法在相同的资源上调度上行业务；既考虑了下行用户对于上行用户的干扰，又考虑了上行用户对于下行用户的干扰以及根据下行以及上行的比例公平原则，选择了上下行PF值之和最大的用户组合，有效克服了在同频双工传输过程中上行信号对下行信号的严重干扰，保证了上下行数据的传输质量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中同频全双工传输示意图；

图2为本发明基站资源的示意图；

图3为本发明上下行用户间的最小路径损耗需满足条件的示意图；

图4为本发明同频全双工调度装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图2-3所示，基站共有N个资源，每个资源都可以同时进行上下行资源的传输，N个资源上可以调度U个上行和D个下行的用户（U<=N,D<=N)。

为了克服现有技术中占用相同资源的上行用户对下行用户可能造成较大干扰的问题，本发明的核心思想是，基站在所有资源上优先调度下行业务，然后根据一定的准则继续在相同的资源上调度上行业务。

根据本发明的实施例，本发明的同频全双工调度方法包括：

步骤1，下行用户的调度：基站按照某种调度算法计算下行用户的优先级，例如现有技术中的比例公平调度（proportional fairness，以下简称PF）算法，根据PF值的高低在某个资源上分配下行用户，在该资源上将PF值最高的T个下行用户作为预分配候选。假定第i个资源上的下行发送功率为Pi（DL），下行用户的下行信干噪比为SINRi，在第i个资源上将PF值最高的T个下行用户作为预分配候选，从其中最高PF值的下行用户开始（假设对应下行第m个用户），即PFi（DL，m），对第i个资源进行上下行用户的分配；

在步骤1中，第i个资源对下行用户的其它分配调度过程采用现有技术完成。

步骤2，上行用户的调度：基站在资源i上分配用户的上行接收功率为Pi（UL），需满足以下条件：

（1）Pi（DL）-Pi（UL）<Th_1，Th_1为基站接收上行信号时对下行信号的干扰抑制能力值。

（2）PLmin>=PLmin(required)，

PLmin为上下行用户间的最小路径损耗，PLmin(required)为满足下行信干噪比的上下行用户间的最小路径损耗，如图3所示。

一般路径损耗可以写成如下形式：PL=x+y*log10(d)，其中x,y为信道模型中的常数，d为用户到基站的距离。根据上行用户和下行用户各自的路径损耗PL(a)和PL(b)，我们可以推出各自到基站的距离a,b。上下行用户之间距离c的最小值cmin=|a-b|，对应的可能的最小的路径损耗为PLmin=x+y*log10(|a-b|)。用户n对用户m的干扰应该足够小，使得用户m的SINR满足需求（SINR>SINR0)。

上行用户的发送功率为路径损耗加上最小的上行接收功率PL(a)+Pmin(UL)，上行用户对于下行用户的干扰功率为PL(a)+Pmin(UL)-PL(c)。下行用户的接收有用信号功率为基站下行发送功率减去下行链路的路径损耗，P(DL)-PL(b)。下行SINR可以表示为P(DL)-PL(b)-（PL(a)+Pmin(UL)-PL(c)）-N,N为噪声功率。从SINR>SINR0的需求可以得到

PL(c)>=PL(a)+Pmin(UL)-(P(DL)-PL(b))+SINR0+N=PLmin(required)

所以，当PLmin>PLmin(required)时，上行用户对于下行用的干扰在可以接受的范围内。

（3）上行用户发送参考信号，基站获得上行信道的质量，下行用户获得上行用户到自身的信号质量。下行用户反馈下行信道质量，也要反馈对自身干扰超过自身承受能力或者在自身承受能力之内的上行用户的ID（具体为参考信号序列）。

基站在资源i上选择满足上述条件的上行用户U1,…Ux：

调度上行用户的时候，首先要考虑基站接收上行信号时对下行信号的干扰抑制能力值（即上述条件（1）），然后还要考虑上行信号对于下行信号接收的干扰水平（即上述条件（2）），如果想获得确切的上行信号对下行信号的干扰，需要更多的信令开销，即上述条件（3）。

步骤3，对资源i，基站根据上述PF值最高的下行用户PFi（DL，m）进行调度，找出上行用户n，满足下列条件：max（PFi（DL，m）+PFi（UL，n）），经过调度后，可以获得资源i在分配下行用户PFi（DL，m）的状态下，能够获得的上下行最高PF值之和。

步骤4，基站在资源i上遍历除PFi（DL，m）之外的其它T-1个PF值最高的下行用户，对于其中每个下行用户都依次按照上述步骤1-3进行调度，获得上下行用户的配对；从所有的配对中选出上下行PF值之和最高的用户组合Ux,Uy：max(PFi（DL，x）+PFi（UL，y）)。

根据上述步骤1-4，在每个资源上，基站都可以找到最佳的上下行用户配对，也可能存在无法找到最佳配对的情况。

本发明的同频全双工调度方法，基站在资源调度时，优先调度下行业务，然后根据调度算法在相同的资源上调度上行业务；既考虑了下行用户对于上行用户的干扰，又考虑了上行用户对于下行用户的干扰以及根据下行以及上行的比例公平原则，选择了上下行PF值之和最大的用户组合，有效克服了在同频双工传输过程中上行信号对下行信号的严重干扰，保证了上下行数据的传输质量。

如图4所示，本发明公开了一种同频全双工调度装置，包括：

计算分配模块，用于根据调度算法计算下行用户的优先级值，将资源分配给确定下行用户；

用户查找模块，用于在满足资源的设定条件下，查找在资源上与确定下行用户存在最高优先级值之和的上行用户，并获得最高优先级值之和；

组合选出模块，用于遍历资源上的其它下行用户，选出在确定下行用户和其它下行用户中存在最高优先级值之和的上下行用户组合；

其中，确定下行用户为优先级值最高的多个下行用户中的一个，其它下行用户为其它的优先级值最高的下行用户。

其中：调度算法为比例公平PF调度算法，优先级值为PF值，计算分配模块，具体用于根据PF调度算法计算下行用户的PF值，将资源分配给PF值最高的下行用户。

其中，满足资源的设定条件包括：

获得基站接收上行信号时对下行信号的干扰抑制能力值，干扰抑制能力值满足设定条件。

其中，干扰抑制能力值满足设定条件包括：Pi（DL）-Pi（UL）<Th_1，所述Pi（DL）为第i个资源的下行发送功率，Pi（UL）为第i个资源的上行接收功率，Th_1为基站接收上行信号时对下行信号的干扰抑制能力值。

其中，满足资源的设定条件还包括：PLmin>=PLmin(require)，PLmin为上下行用户间的最小路径损耗，PLmin(required)为满足下行信干噪比的上下行用户间的最小路径损耗。

本发明的同频全双工调度装置，基站在资源调度时，优先调度下行业务，然后根据调度算法在相同的资源上调度上行业务；既考虑了下行用户对于上行用户的干扰，又考虑了上行用户对于下行用户的干扰以及根据下行以及上行的比例公平原则，选择了上下行PF值之和最大的用户组合，有效克服了在同频双工传输过程中上行信号对下行信号的严重干扰，保证了上下行数据的传输质量。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图2-图4为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种同频全双工调度方法，其特征在于，包括：

根据调度算法计算下行用户的优先级值，将资源分配给确定下行用户；

在满足所述资源的设定条件下，查找在所述资源上与所述确定下行用户存在最高优先级值之和的上行用户，并获得所述最高优先级值之和；

遍历所述资源上的其它下行用户，选出在所述确定下行用户和其它下行用户中存在最高优先级值之和的上下行用户组合；

其中，所述确定下行用户为优先级值最高的多个下行用户中的一个，所述其它下行用户为其它的优先级值最高的下行用户。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调度算法为比例公平PF调度算法，所述优先级值为PF值，所述根据调度算法计算下行用户的优先级值，将资源分配给确定下行用户的步骤包括：

根据PF调度算法计算下行用户的PF值，将所述资源分配给PF值最高的下行用户。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述满足资源的设定条件包括：

获得基站接收上行信号时对下行信号的干扰抑制能力值，所述干扰抑制能力值满足设定条件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述干扰抑制能力值满足设定条件包括：Pi（DL）-Pi（UL）<Th_1

其中，所述Pi（DL）为第i个资源的下行发送功率，Pi（UL）为第i个资源的上行接收功率，Th_1为基站接收上行信号时对下行信号的干扰抑制能力值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述满足资源的设定条件还包括：PLmin>=PLmin(required)，

其中，PLmin为上下行用户间的最小路径损耗，PLmin(required)为满足下行信干噪比的上下行用户间的最小路径损耗。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述上行用户发送参考信号，基站获得上行信道的质量信息；

所述下行用户获得上行用户到自身的信号质量信息，反馈下行信道质量信息，并反馈对自身干扰超过自身承受能力或者在自身承受能力之内的上行用户的参考信号序列。

7.一种同频全双工调度装置，其特征在于，包括：

计算分配模块，用于根据调度算法计算下行用户的优先级值，将资源分配给确定下行用户；

用户查找模块，用于在满足所述资源的设定条件下，查找在所述资源上与所述确定下行用户存在最高优先级值之和的上行用户，并获得所述最高优先级值之和；

组合选出模块，用于遍历所述资源上的其它下行用户，选出在所述确定下行用户和其它下行用户中存在最高优先级值之和的上下行用户组合；

其中，所述确定下行用户为优先级值最高的多个下行用户中的一个，所述其它下行用户为其它的优先级值最高的下行用户。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调度算法为比例公平PF调度算法，所述优先级值为PF值，所述计算分配模块，具体用于根据PF调度算法计算下行用户的PF值，将所述资源分配给PF值最高的下行用户。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述满足资源的设定条件包括：

获得基站接收上行信号时对下行信号的干扰抑制能力值，所述干扰抑制能力值满足设定条件。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述干扰抑制能力值满足设定条件包括：Pi（DL）-Pi（UL）<Th_1

其中，所述Pi（DL）为第i个资源的下行发送功率，Pi（UL）为第i个资源的上行接收功率，Th_1为基站接收上行信号时对下行信号的干扰抑制能力值。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述满足资源的设定条件还包括：PLmin>=PLmin(require)，

其中，PLmin为上下行用户间的最小路径损耗，PLmin(required)为满足下行信干噪比的上下行用户间的最小路径损耗。