CN106134125A

CN106134125A - 小小区资源分配

Info

Publication number: CN106134125A
Application number: CN201580014490.3A
Authority: CN
Inventors: K·布里格斯
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: EP3120638B1; US20170086181A1; CN106134125B; US9999042B2; WO2015140501A1; EP3120638A1

Abstract

本发明提供了为小小区和用户设备UE之间的传输分配资源块RB的方法和小小区，该方法包括以下步骤：使用低差异的伪随机数生成器来生成值，将所述值与资源块RB关联，以及为所述小小区和所述用户设备UE之间的传输分配所述RB。

Description

小小区资源分配

技术领域

本发明涉及小小区(small cell)系统中的资源分配。

背景技术

4G网络是第四代移动电信技术标准，并且包括WiMAX和LTE-高级网络标准。4G网络包括用于支持小规模演进节点B(eNodeB)的新架构，该架构可安装在私人住宅(被称为毫微微接入点、或毫微微小区)或室外区域(被称为宏小区或皮小区，取决于覆盖区域)。这些小区被统称为小小区。

预期小小区被广泛采用。然而，因为小小区被设计成在受移动网络运营商介入最小的情况下由终端用户进行部署，所以引起一些问题。例如，如果两个小小区具有交叠的覆盖区域(如图1中所示)但使用相同频率和时隙进行发送，则来自这两个小小区的信号将彼此干扰并且数据吞吐量显著减小。这种形式的干扰被称为同层(co-tier)，因为干扰是在网络的同一层中的两个元件之间。当宏小区和小小区使用相同频率和时隙时，来自宏小区的信号和来自小小区的信号之间也可能存在干扰。为了应对这些问题并且使网络中的干扰最小，MNO采用了各种资源管理技术。

传统资源管理技术的第一示例涉及确定由其它小小区使用的资源并且相应地分配其资源和电力用量的小小区。在第二示例中，集中资源管理系统确定网络的拓扑和资源需求并且将资源分配给每个小小区。在这两个示例中都存在施加于小小区的额外的处理要求，因为它们必须确定并且报告它们的资源分配并且处理从其它小小区或管理系统接收到的任何信号。此外，网络上的控制流量增加以承载所有这些额外信号，这对于广泛的小小区部署来说可能很明显。

传统资源管理技术的第三示例涉及独立确定其资源分配的小小区。这种技术比以上两个示例更可取，因为小小区上的处理负担相对小并且不增加网络上的控制流量。存在这种技术的多种实现方式。首先，小小区可各自随机分配其自身资源(例如，通过使用随机或伪随机数生成器)。虽然这样简化了计算，但它导致比以上详述的第一示例和第二示例更大的干扰程度。这个问题由于这样的数生成器产生数“群”而被加剧(即，其中，序列的部分具有比其它部分更大的点的密度)。

独立资源管理技术的改进涉及使用各种参数来计算它们的资源分配的小小区。这些参数可包括用户需要的数据速率或测得的针对各资源块的干扰。小小区可根据来自用户设备UE的测量报告来确定这些参数。这种技术产生了相比以上随机技术改进的资源分配(即，更小的干扰)，但招致小小区和UE之间的流量增加的代价。

在给定独立技术的限制的情况下，小小区供应商通常选择以上的第一示例和第二示例。然而，这样更加复杂，因为来自(使用不兼容技术的)不同运营商的小小区将被部署在同一覆盖区域中。

美国专利申请公开No.2008/0233966A1公开了OFDM通信系统中的伪随机资源分配的方法。因此，该公开遭受到以上讨论的随机和伪随机分配的问题。

因此，期望减轻以上问题中的一些或全部。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种为小小区和用户设备UE之间的传输分配资源块RB的方法，所述方法包括以下步骤：a)使用低差异的伪随机数生成器来生成值；b)将所述值与资源块RB关联；以及c)为小小区和用户设备UE之间的传输分配所述RB。

本发明可因此基于由伪随机数生成器所生成的值为传输分配RB。伪随机数生成器可被构造成生成具有低差异特性的数的序列，使得各个新点对之前生成的点具有一定依赖性。伪随机数生成器因此避免了现有技术中的随机数生成器所遭遇的“集群”问题。本发明的发明人进行的模拟已经表明，相比于现有技术的随机数生成器技术，当许多小小区采用本发明的方法时，RB冲突(即，干扰)的数量减少。

此外，本发明的方法具有使小小区上的处理负担最小并且对无线网络上的控制流量没有影响的额外益处。

可为所述小小区和所述UE之间的传输分配多个RB，并且所述方法还可包括以下步骤：d)确定为所述小小区和所述UE之间的传输分配的RB的计数是否小于要分配的所述多个RB；以及e)如果RB的所述计数小于要分配的所述多个RB，则返回步骤a)。在大多数情形下，小小区将为传输分配多个RB，并且该过程可迭代地重复，直到使用伪随机数生成器分配了所有RB为止。

步骤c)还可包括：i)确定是否已经为所述小小区和所述UE之间的传输分配了RB；并且，如果已经分配了所述RB，则ii)选择另选RB；iii)确定是否已经为所述小小区和所述UE之间的传输分配了所述另选RB；以及iv)为所述小小区和所述UE之间的传输分配所述另选RB。因此，如果已经分配了通过伪随机数生成器选择的RB，则可选择并且替代地分配另选RB。

步骤a)还可包括：i)使用所述伪随机数生成器来生成多个拒绝值；ii)从一范围的值中去除所述多个拒绝值；以及iii)根据所述范围的值使用所述伪随机数生成器来生成所述值。因此，该方法可通过从这个范围中去除(由伪随机数生成器生成的)拒绝值的集合而使得可为RB分配选择的可能值的范围变小。这个两阶段方法减少了实现这种技术的两个小小区将都选择同一RB的机会。

所述伪随机数生成器可以是索博尔(Sobol)伪随机数生成器。

所述小小区可向所述UE发送RB分配，并且基于所述RB分配，所述小小区和所述UE可发送和接收信号。

提供了一种包含计算机可执行代码的计算机程序，当所述计算机可执行代码在计算机上执行时，所述计算机可执行代码使所述计算机执行根据本发明的第一方面所述的方法的步骤。

根据本发明的第二方面，提供了一种适于为与用户设备UE的传输分配资源块RB的小小区，所述小小区包括：收发器，其适于使用资源块RB分配来与用户设备UE通信；以及处理器，其适于a)使用低差异的伪随机数生成器来生成值；b)将所述值与资源块RB关联；以及c)为所述收发器和所述UE之间的传输分配所述RB。

所述小小区可适于为与UE的传输分配多个RB，其中，所述处理器还可适于：d)确定为所述小小区和所述UE之间的传输分配的RB的计数是否小于要分配的所述多个RB；以及e)如果RB的所述计数小于要分配的所述多个RB，则返回步骤a)。

对于步骤c)，所述处理器还可适于：i)确定是否已经为所述小小区和所述UE之间的传输分配了RB；并且，如果已经分配了RB，则ii)选择另选RB，iii)确定是否已经为所述小小区和所述UE之间的传输分配了所述另选RB，以及iv)为所述小小区和所述UE之间的传输分配所述另选RB。

对于步骤a)，所述处理器还可适于：i)使用所述伪随机数生成器来生成多个拒绝值；ii)从一范围的值中去除所述多个拒绝值；以及iii)根据所述范围的值使用所述伪随机数生成器来生成所述值。

所述收发器还可适于基于所述RB分配向所述UE发送信号，并且还可适于向所述UE发送所述RB分配。

所述小小区可以是毫微微小区，并且可以是无线网络的部分。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将参照附图仅以示例的方式来描述本发明的实施方式，其中：

图1是示出现有技术的宏小区、多个毫微微小区A至D和多个用户设备A和B的示图，其中，毫微微小区C和D具有交叠的覆盖区域；

图2是本发明的第一实施方式的毫微微小区的示意图；

图3是第一实施方式的UE的示意图；

图4例示资源块；

图5例示资源块的矩阵；

图6是例示本发明的方法的第一实施方式的流程图；

图7例示资源块的矩阵，其中，已经通过图6的方法分配了一个资源块；

图8例示资源块的矩阵，其中，已经通过图6的方法分配了一些资源块；以及

图9是示出针对现有技术的随机数生成器技术和图6的方法二者，冲突概率相对于具有交叠的覆盖区域的两个和三个小小区的资源需求的曲线图。

具体实施方式

现在，将参照图2至图9描述本发明的第一实施方式。图2是毫微微小区1的示意图，其包括天线3、RF前端5、处理器7(包括基带处理器7a和应用处理器7b)和ADSL终端单元ATU9。如本领域中已知的，RF前端5是适于处理借助天线3发送和接收的RF信号的模块，基带处理器7a充当适于执行一般RF传输功能(例如，编码、解码、误差检测等)的移动端接组件，并且应用处理器7b充当适于处理高级功能的终端设备组件。处理器7被连接到RF前端5和ATU9二者。

在该实施方式中，基带处理器7a适于按照LTE协议栈(即，L1、MAC、RLC、PDCP、RRC)进行通信。基带处理器7a可因此充当用于为毫微微小区1和用户设备UE 100之间的传输分配资源块的调度器(例如，MAC调度器)。调度信息可借助RF前端5和天线3被发送到UE 100。

UE 100在图3中例示。UE 100包括天线103、RF前端105和处理器107(包括基带处理器107a和应用处理器107b)。基带处理器107a适于按照LTE协议栈(即，L1、MAC、RLC、PDCP、RRC)进行通信，并且适于接收调度消息(包括为UE 100和毫微微小区1之间的传输分配的资源块的调度)并且相应地配置其至毫微微小区1的传输。

现在，将更详细地描述资源块。资源块代表针对LTE空中接口的资源的基本单位。当在毫微微小区1和UE 100之间传递数据时，毫微微小区1调度器(在这种情况下，基带处理器7a的MAC调度器)必须为了所述传递而分配多个资源块。(如图4中所示的)资源块在时域中占据单个0.5ms时隙，其被划分成许多(通常6个或7个)正交频分多址OFDMA符号并且在频域中被划分成12个子载波(各15Hz)。资源块因此定义72个或84个资源元素的栅格，其中，各资源元素可容纳单个调制符号。数据发送的位速率因此由在频域中分配用于传输的资源块的数量(进而资源元素的数量，各资源元素均容纳一个符号)和所使用的调制技术限定。

图5是示出频域中的n个资源块和时域中的m个资源块的矩阵。处理器7因此可为小小区和UE之间的传输分配高达n*m个资源块。实际上，对于所需的数据速率，资源块中只有一部分是必需的(例如，使用64QAM调制，对于15.12Mbps的数据速率，只需要15个资源块)。

毫微微小区1的处理器7因此可通过确定所需资源块的数量(其可基于所需的数据速率)并且为该传输分配资源块来配置数据传输。毫微微小区1的处理器7根据(下述的)本发明的方法来分配资源块，该方法相比于现有技术的随机数生成器技术减少了资源块冲突的数量。技术人员应该理解的是，当与毫微微小区1具有交叠覆盖区域的另一个毫微微小区使用同一资源块进行传输时，可能发生资源块冲突。

现在，将参照图6描述分配资源块的方法的第一实施方式。在该实施方式中，在频域和时域中定义有15x6的资源块矩阵。将为小小区1和UE 100之间的传输分配这些资源块中的一定比率p(其中，p大于0并且小于1)。处理器7因此可确定为了进行毫微微小区1和UE100之间的传输需要多少个资源块(步骤S1)。

在步骤S2中，整数k被定义为k＝5*n*m(在该实施方式中，是450)。然后，将索博尔二维伪随机数生成器迭代450步，从而生成二维值的第一序列(步骤S3)。该第一序列中的各个二维值(在该实施方式中，计算至16个小数位)不可被用作资源块分配，如以下更详细地说明的。

然后，迭代地执行以下步骤，直到已经分配了所有资源块(即，p*n*m个资源块)为止。在步骤S4中，索博尔二维伪随机数生成器生成新值。算法被配置成，使得所述新值不可以是以上步骤S3中生成的二维值的第一序列的值。在该实施方式中，索博尔二维伪随机数生成器限定可能值的范围，并且从该范围中去除以上步骤S3中生成的所有值。因此，在步骤S4中继续，索博尔二维伪随机数生成器可只从这个经减小的可能值范围中选择值。

将新值与资源块关联(步骤S5)。例如，如果新值是[1/3，2/3]并且矩阵包括频域中的15个资源块和时域中的6个资源块，则所述新值可被离散到通过坐标5,4标识的资源块(即，频域中的第五个资源块和时域中的第四个资源块)，如图7中所示。

如果该资源块还没有被分配(这将是针对第一资源块的情况)，则处理器7为传输分配该块(步骤S6)并且将资源块分配的数量的计数器递增(步骤S7)。

在步骤S8中，处理器7通过将资源块分配的数量的计数与(步骤S1中确定的)待分配资源块的数量进行比较，确定是否已经分配了足够的资源块。在该示例中，计数小于p*n*m，由此处理循环回到步骤S4并且由索博尔二维伪随机数生成器生成另一个新值。

如之前的，新值被离散到资源块坐标中，标识并且分配对应的资源块，并且将资源块分配的计数递增。在图8中示出了在数次迭代该方法之后的资源块矩阵。

如果新值与已经分配的资源块关联(例如，如果新值与具有坐标5,4的资源块关联)，则替代地，通过选择另选资源块来分配另一资源块(步骤S8)，检查它是否已经被分配，如果没有被分配，则为传输分配该另选资源块(步骤S9)并且将所分配的资源块的计数递增(步骤S10)。

在(如图8中所示的)该实施方式中，处理器7通过以螺旋方式顺序检查资源块(在该示例中，首先检查资源块6,4，然后检查资源块6,5，然后检查资源块5,5，然后检查资源块4,4，然后检查资源块3,4等)来确定所标识的资源块周围的资源块是否已被分配，直到标识出还没有被分配的资源块。因此，在该示例中，如果新值与已经分配的资源块5,4关联，则替代地分配资源块5,5。然后，将资源块分配的数量的计数器递增。

处理器7重复这些步骤，直到资源块分配的计数等于所需要的资源块分配的总数(即，p*n*m的整数部分)为止。

一旦已经分配了所有的资源块，毫微微小区1和UE 100就可以使用该资源分配进行通信。因此，处理器7将调度信息(即，来自基带处理器7a中的MAC调度器的调度信息，借助RF前端5和天线3)发送到UE 100(步骤S11)。毫微微小区1和UE 100随后使用如调度信息中详述的所分配的资源块进行通信(步骤S12)。

在以上方法中，使用了索博尔伪随机数生成器。然而，技术人员将理解，任何形式的伪随机数生成器都适于本发明。伪随机数生成器生成数字序列，其中，各新值一定程度地依赖于之前所生成的值。此外，伪随机数生成器产生较远离所有之前所生成的值的新值的概率比当使用现有技术的随机数生成器技术时大。

伪随机数生成器(有时被称为低差异数生成器)因此避免了困扰现有技术的随机数生成器的“集群”问题。本发明的方法当由具有交叠覆盖区域的两个或更多个毫微微小区实现时，可因此产生比现有技术的随机数生成器技术少的资源块冲突。

在图9中示出了实现本发明的方法的多个毫微微小区的模拟结果。图9是示出冲突概率相对于资源需求的对数标度的曲线图，其针对a)实现现有技术的随机数生成器技术的两个毫微微小区(当资源块被分配的概率是p时，冲突概率是p²)、b)实现本发明的方法的两个毫微微小区，其中，冲突概率被表达为p、c的函数、c)实现现有技术的随机数生成器技术的三个毫微微小区，其中，冲突概率被表达为p的函数、以及d)实现本发明的方法的三个毫微微小区，其中，冲突概率被表达为p的函数。图9因此例示了冲突概率比现有技术小的随机数生成器技术。此外，当资源需求减少(使得较少的资源块需要被分配)时，冲突概率进一步减小。

在以上实施方式中，处理器实现了索博尔二维伪随机数生成器。这可通过运行索博尔伪随机数生成器以生成值的频域部分并且再次运行索博尔伪随机数生成器以生成值的时域部分来实现。索博尔数生成器及其用编程语言C++的实现的细节可见于http://web.maths.unsw.edu.au/～fkuo/sobol/以及论文“Algorithm 659:Implementing Sobol’s quasirandom sequence generator”(P.Bratley和B.L.Fox(1988),ACMTrans.Math.Softw.14,88–100)和“Remark on Algorithm 659:Implementing Sobol’squasirandom sequence generator”(S.Joe和F.Y.Kuo(2003),ACM Trans.Math.Softw.29,49–57)。

在以上的实施方式中，使用了毫微微小区来实现本发明的方法。然而，技术人员应该理解，本发明可应用于任何形式的小小区，诸如微微小区、微小区、毫微微小区、宏小区等。另外，本发明的方法不是必须用基带处理器的MAC调度器来实现。小小区上的任何处理单元都可被构造成实现本发明的方法。

技术人员应该理解，本发明还可应用于将资源块分配到以任何协议工作的小小区上。术语“资源块”也可被称为物理资源块或PRB。

此外，以上的描述指定了15x6的资源块矩阵。然而，技术人员应该理解，可使用任何大小的矩阵，并且通常被限定成适应为进行具体传输而分配的资源块的数量。

在上述方法的步骤S3中，通过去除在伪随机数生成器所生成的拒绝值集合中的任何值，将伪随机数生成器可生成的值的范围变小。值的数量等于矩阵中的资源块的数量的五倍。然而，技术人员应该理解，拒绝值集合可以是任何大小(其中，更小的大小将需要更少的计算，但增加了资源块冲突的机会)。此外，这个步骤不是必需的。

在以上实施方式中，当已经通过以螺旋方式顺序检查资源块分配了所识别的资源块时，处理器选择另选资源块。这样使所需的搜索的次数最少，同时保持了另选资源块和所标识资源块之间的距离最小。然而，技术人员应该理解，以顺序方式检查资源块的步骤不是必需的。此外，技术人员还应该理解，选择另选资源块的步骤不是必需的。也就是说，可再次重复所述方法，直到已经识别出空闲资源块为止。

技术人员应该理解，在如所要求保护的本发明的范围内，可以进行特征的任何组合。

Claims

1.一种为小小区和用户设备UE之间的传输分配资源块RB的方法，所述方法包括以下步骤：

a)使用低差异的伪随机数生成器来生成值；

b)将所述值与资源块RB关联；以及

c)为小小区和用户设备UE之间的传输分配所述RB。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将为所述小小区和所述UE之间的传输分配多个RB，所述方法还包括以下步骤：

d)确定为所述小小区和所述UE之间的传输分配的RB的计数是否小于要分配的所述多个RB；以及

e)如果RB的所述计数小于要分配的所述多个RB，则返回步骤a)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，步骤c)还包括：

i)确定是否已经为所述小小区和所述UE之间的传输分配了所述RB；并且，如果已经分配了所述RB，则

ii)选择另选RB；

iii)确定是否已经为所述小小区和所述UE之间的传输分配了所述另选RB；并且，如果还没有分配该RB，则

iv)为所述小小区和所述UE之间的传输分配所述另选RB。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，步骤a)还包括：

i)使用所述伪随机数生成器来生成多个拒绝值；

ii)从一范围的值中去除所述多个拒绝值；以及

iii)根据所述范围的值使用所述伪随机数生成器来生成所述值。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述伪随机数生成器是索博尔伪随机数生成器。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

基于所述RB分配，在所述小小区和所述UE之间传输信号。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

所述小小区向所述UE发送所述RB分配。

8.一种包含计算机可执行代码的计算机程序，当所述计算机可执行代码在计算机上执行时，所述计算机可执行代码使所述计算机执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的步骤。

9.一种适于为与用户设备UE的传输分配资源块RB的小小区，所述小小区包括：

收发器，其适于使用资源块RB分配来与用户设备UE通信；以及

处理器，其适于

a)使用低差异的伪随机数生成器来生成值；

b)将所述值与资源块RB关联；以及

c)为所述收发器和所述用户设备UE之间的传输分配所述RB。

10.根据权利要求9所述的小小区，所述小小区适于为与UE的传输分配多个RB，其中，所述处理器还适于：

11.根据权利要求9或权利要求10所述的小小区，其中，对于步骤c)，所述处理器还适于：

ii)选择另选RB，

iv)为所述小小区和所述UE之间的传输分配所述另选RB。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的小小区，其中，对于步骤a)，所述处理器还适于：

i)使用所述伪随机数生成器来生成多个拒绝值；

ii)从一范围的值中去除所述多个拒绝值；以及

13.根据权利要求9至12中的任一项所述的小小区，其中，所述伪随机数生成器是索博尔伪随机数生成器。

14.根据权利要求9至13中的任一项所述的小小区，其中，所述收发器还适于基于所述RB分配向所述UE发送信号。

15.根据权利要求9至14中的任一项所述的小小区，其中，所述收发器还适于向所述UE发送所述RB分配。

16.根据权利要求9至15中的任一项所述的小小区，所述小小区是毫微微小区。

17.一种包括根据权利要求9至16中的任一项所述的小小区的无线网络。