CN1139290C - 具有非对称上行链路与下行链路业务的电信系统中的信道分配方法 - Google Patents

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Abstract

在采用时分多址(TDMA)信道分配方案的同步蜂窝无线电信网络中，分配与包含非对称下行链路与上行链路业务信道字段的TDMA时帧相关的下行、上行链路信道的方法，包括将下行链路与上行链路业务信道字段划分为至少三个区域，在上行、下行链路周期期间确定每个移动单元对小区间干扰的敏感度电平，包括测量与该移动单元相关的上行、下行链路信号质量，将结果与一个预定义门限值进行比较，并根据与每个移动单元相关的敏感度电平、与每个区域相关的小区间干扰的期望电平、此信道或时隙是否被分配用于在上行链路或下行链路业务信道字段中传送信息来完成每个移动单元的信道或时隙的分配。

Description

具有非对称上行链路与下行链路业务的 电信系统中的信道分配方法
技术领域
本发明一般涉及无线电信系统，例如蜂窝无线电信系统。更具体地，本发明涉及蜂窝无线电信系统中的信道分配。
背景技术
在蜂窝无线电信系统中，可以采用任意数量的多址连接策略，诸如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。在采用FDMA策略的系统中，将频谱划分为多个分离频带，其中每个频带用作一个单独的无线信道。在采用CDMA的系统中，将称为扩展码的不同的调制码用于区分各个无线信道。在TDMA系统中，通过将时域划分为时帧与时隙来实现信道分隔，如下面更详细描述的。
图1表示典型的时分双工(TDD)TDMA时帧100。一般地，在基于TDD-TDMA的系统中，在公用频率上在时间上隔开上行链路与下行链路信道。更具体地，图1表示TDD-TDMA时帧100划分为包括下行链路控制信道(DLCC)字段105、下行链路业务信道字段110、上行链路业务信道字段115、和随机接入信道(RACH)字段120的多个字段。下行链路业务信道字段110和上行链路业务信道字段115还进一步划分为多个时隙(未示出)。在下行链路业务信道字段110的情况中，时隙用于从小区基站中传送信息给位于此小区中的指定移动单元(例如，蜂窝电话机)。在上行链路业务信道字段115的情况中，时隙用于从此小区中指定的移动单元中传送信息给此小区基站。一般地，DLCC字段105特别包含一个通知表(该通知表用来识别将在当前下行链路周期中从基站接收信息的移动单元)以及在其期间所识别的移动单元将可以进行信息接收的时隙。DL CC字段105也可以包含一个用于识别已在当前上行链路周期期间分配时隙的那些移动单元的分配表。RACH字段120一般用于传送包括重发请求在内的诸如调度信息与控制信息的信息。
图1也表示：TDMA时帧100包括非对称上行链路/下行链路格式。这表明，下行链路信道字段110的大小(即，长度)可能不同于上行链路信道字段115的大小。而且，这表示，与上行链路业务信道字段115相比，下行链路业务信道字段110的相对大小可以随小区而不同。结果，与第一小区中下行链路业务信道字段110相关的时间周期可能在一定程度上与相邻或邻近小区中上行链路业务信道字段115相关的时间周期相重叠，并且反之亦然。
当一个小区中的下行链路业务信道字段110重叠相邻或邻近小区中上行链路业务信道字段115时，一个小区中信息的传输更有可能干扰另一小区中信息的传输。即，一个小区中下行链路业务信道字段110与相邻或邻近小区中上行链路业务信道字段115之间的重叠更有可能导致交叉信道和/或同信道干扰，这种情况当两个小区共享(即，复用)一部分频带时就会变得更成问题，从而增加了同信道干扰的可能性。例如，如图2所示，如果第一小区中的基站205当前正从位于第一小区中的诸如移动单元210的移动单元中接收上行链路传输，而第二小区中的基站215当前正在发送下行链路消息给位于第二小区中的诸如移动单元220的各个移动单元，则第一小区中的基站205可以偶然地从第二小区的基站215中接收传输。在第二示例中，如图3所示，第一小区中的移动单元310可以从位于第二小区中的移动单元320中拾取传输。
时分系统中小区间干扰的问题描述在G.Povey等人在Proceedings of the ICUPC，IEEE(1997)上发表的“TDD-CDMAExtension to FDD-CDMA Based Third Generation CellularSystem(TDD-CDMA向基于FDD-CDMA的第三代蜂窝系统的扩展)”中。Povey建议同步网络中所有的小区。然而，在大的蜂窝网络中，这是不实际的并且极有可能是一个非常复杂的方案。因此，需要减少和/或消除由于TDMA时帧中由非对称上行链路/下行链路业务信道字段引起的小区间干扰。
发明内容
本发明提供一种更有效的技术来指定(即分配)基于TDD-TDMA的网络中的上行链路与下行链路无线信道。一般地，本发明通过确定在上行链路与下行链路周期期间与每个移动单元相关的敏感度电平来实现它。作为这些确定的功能，于是将上行链路或下行链路业务信道字段之一或这二者中的无线信道分配给移动单元
因此，本发明的一个目的是提供在采用非对称TDMA时帧的基于TDD-TDMA的网络中的一种有效的信道分配技术。
本发明的另一目的是以能增强整个系统性能的方式来分配用于上行链路和/或下行链路业务信道字段的时隙。
本发明的还一目的是以能降低整个小区间干扰的方式来分配用于上行链路和/或下行链路业务信道字段的时隙。
根据本发明的一个方面，利用一种分配包含非对称下行链路与上行链路业务信道字段的时分多址时帧中的无线信道的方法和/或设备来实现上述与其他的目的。此方法和/或设备特别包括将非对称下行链路与上行链路业务信道字段划分为多个区域，其中每个区域具有一个与其相关的小区间干扰的期望电平。另外，连续确定多个移动单元之中每一个移动单元对小区间干扰的敏感度电平。然后，选择一个区域，并根据与选择区域相关的小区间干扰的期望电平和多个移动单元之一对小区间干扰的敏感度电平来从此区域中给此移动单元分配一个无线信道。
根据本发明的另一方面，利用一种在采用时分多址(TDMA)信道分配方案的同步蜂窝无线电信网络中分配与包含非对称下行链路和上行链路业务信道字段的TDMA时帧相关的下行链路与上行链路信道的方法和/或设备来实现上述与其他的目的。此方法和/或设备包括将下行链路与上行链路业务信道字段划分为总共至少三个区域，此三个区域包括：第一区域，它只与下行链路业务信道字段的一部分重合；第二区域，它只与上行链路业务信道字段的一部分重合；和第三区域，它与下行链路业务信道字段的一部分和上行链路业务信道字段的一部分重合。第三区域具有与其相关的、大于与第一或第二区域相关的小区间干扰的期望电平的小区间干扰的期望电平。此方法和/或设备也包括：确定工作在小区中的多个移动单元之中的每一个移动单元对小区间干扰的敏感度电平；并且，作为确定关于究竟此信道是分配用于上行链路还是分配用于下行链路的功能、和作为与此移动单元相关的敏感度电平的功能，选择这至少三个区域之一并分配上行链路或下行链路信道给工作在此小区中的多个移动单元之一。
本发明提供了以下的技术方案：
在采用时分多址(TDMA)信道分配方案的同步蜂窝无线电信网络中，用于分配与包含非对称下行链路与上行链路业务信道字段的TDMA时帧相关的下行链路与上行链路信道的一种方法，所述方法包括以下步骤：
将下行链路与上行链路业务信道字段划分为总共至少三个区域，其中这至少三个区域包括：
第一区域，它只与下行链路业务信道字段的一部分重合，
第二区域，它只与上行链路业务信道字段的一部分重合；以及
第三区域，它和下行链路业务信道字段的一部分与上行链路业务信道字段的一部分重合，其中第三区域具有与其相关的、大于与第一或第二区域相关的小区间干扰的期望电平的小区间干扰的期望电平；
在上行链路周期期间和下行链路周期期间确定工作在一个小区中的多个移动单元之中每一个移动单元对小区间干扰的敏感度电平，所述确定步骤包括：
测量与多个移动单元之中的每一个移动单元相关的上行链路和下行链路信号质量；以及
将测得的上行链路和下行链路信号质量与一个预定义门限值进行比较；
如果确定工作在此小区中的多个移动单元之中的一个移动单元具有低于预定义门限值的下行链路信号质量，则分配第一区域中的下行链路信道给这一个移动单元；
如果确定工作在此小区中的多个移动单元之中的一个移动单元具有低于预定义门限值的上行链路信号质量，则分配第二区域中的上行链路信道给这一个移动单元；
如果确定工作在此小区中的多个移动单元之中的一个移动单元具有高于或等于预定义门限值的上行链路信号质量和下行链路信号质量，则分配第三区域中的上行链路信道或下行链路信道给这一个移动单元。
附图说明
通过结合附图阅读下面详细的描述将明白本发明的目的与优点，其中：
图1表示包括非对称上行链路与下行链路业务信道字段的一个典型的TDD-TDMA时帧；
图2表示基站之间的小区间干扰；
图3表示移动单元之间的小区间干扰；
图4表示根据本发明的上行链路与下行链路业务信道字段划分为的区域；和
图5表示根据本发明用于分配上行链路与下行链路信道的技术。
具体实施方式
本发明包括用于在时分双工、基于时分多址(TDD-TDMA)的蜂窝网络中分配上行链路与下行链路业务信道字段中的时隙(即，无线信道)的技术。根据本发明，以显著减少由于采用非对称上行链路/下行链路业务信道字段而引起的交叉信道与同信道小区间干扰(在此称小区间干扰)的整体影响的方式来分配时隙。部分地，本发明利用在同步的、基于TDD-TDMA的蜂窝网络中TDMA时帧的不同区域(即，时间周期)经历不同的小区间干扰电平的事实来实现它。另外，从下面的讨论中将明白，用于调制与解调在给定的时隙内的上行链路与下行链路数据的特定方法并不影响本发明的性能。换而言之，本发明继续提供一种有效的信道分配技术而不管例如是根据调频方案、调幅方案还是码分调制方案(例如，宽带CDMA)来调制上行链路和/或下行链路数据。
图4表示包括下行链路业务信道字段405与上行链路业务信道字段410的TDMA时帧400的一个特定部分。图4也表示TDMA时帧400的这一部分划分为三个区域：A、B和C，其中区域A与下行链路业务信道字段405的前一部分重合，区域B与上行链路业务信道字段410的后一部分重合，而区域C与重叠下行链路业务信道字段405与上行链路业务信道字段410的中间部分重合。
实际上，如果此蜂窝网络是一个同步网络，则将明白：三个区域A、B与C之中每一个区域经历不同的小区间干扰特性。例如，在区域A中，很高的概率是：任何小区间干扰是从相邻或邻近小区中的基站发出的传输的结果。其原因是，在同步的蜂窝网络中在下行链路周期开始时只有基站在发送，而那些期待信息的有效的移动单元并未在发送。在区域B中，很高的概率是：任何小区间干扰是从一个共享公用或复用频带的邻近小区中的移动单元发出的传输的结果。其原因是，在同步的蜂窝网络中在上行链路周期结束时只有移动单元在发送，而基站并未在发送。然而，由于区域C的非对称特性，移动单元与基站可能在发射能量。因此，与区域A或区域B相比，更显著的小区间干扰电平与区域C相关。
例如，本发明通过以使整个小区间干扰最小的方式将移动单元分配到下行链路业务信道字段405和/或上行链路业务信道字段410中的时隙中来使整个小区间干扰最小。例如，分配区域C中的时隙给那些不易受从邻近小区中的基站发出的小区间干扰影响和不易受从邻近小区中的移动站发出的小区间干扰影响的移动单元。相反地，将区域B而不是区域C中的时隙分配给那些更容易受从另一小区中的基站发出的小区间干扰影响但不易受从其他移动站发出的小区间干扰影响的移动单元以便用于上行链路。同样地，将区域A而不是区域C中的时隙分配给那些更有可能受从其他移动站发出的小区间干扰影响但不易受从另一小区中的基站发出的小区间干扰影响的移动单元以便用于下行链路。
图5表示说明上述技术的流程图。在图5中，根据步骤501确定下行链路周期期间移动单元对小区间干扰的敏感度或其不足。根据步骤505确定上行链路周期期间移动单元对小区间干扰的敏感度或其不足。然后，根据判定方框510，进行有关移动单元在上行链路或下行链路之一或这二者期间是否易受小区间干扰影响的确定。如果确定在上行链路或下行链路周期期间此移动单元不易受小区间干扰的影响，则按照判定步骤510的“NO(否)”路径，能给此移动单元分配区域C(参见图4)中的时隙以用于上行链路和/或下行链路，如步骤515所示。然而，如果确定在上行链路与下行链路周期之一或这二者期间此移动单元易受小区间干扰的影响，则根据判定步骤510的“YES(是)”路径，按照判定步骤520进行有关在上行链路和下行链路周期二者期间此移动单元是否易受小区间干扰影响的确定。如果确定在上行链路和下行链路周期二者期间此移动单元不易受小区间干扰的影响，则根据判定步骤520的“NO”路径，进行有关此移动单元是否只在下行链路期间易受小区间干扰影响的另一确定，如判定步骤525所示。根据判定步骤525，如果此移动单元只在下行链路周期期间易受小区间干扰影响，根据步骤530，能分配与区域A相关的时隙给此移动单元，以用于在下行链路周期期间从基站接收信息，并且最好能分配与区域C相关的时隙以用于在上行链路周期期间发送信息给基站。根据判定步骤525的“NO”路径，如果在下行链路周期期间此移动单元不易受小区间干扰影响，则假定此移动单元只在上行链路周期期间易受小区间干扰影响。因此，能分配区域B中的时隙给此移动单元以用于在上行链路周期期间发送信息给基站，并且最好能分配与区域C相关的时隙给此移动单元以用于在下行链路周期期间从基站接收信息，如步骤535所示。然而，如果此移动单元在下行链路与上行链路周期期间都容易受小区间干扰的影响，则根据定步骤520的“YES”路径，能分配与区域A相关的时隙给此移动单元以用于在下行链路周期期间从基站接收信息，如步骤545所示，并能分配与区域B相关的时隙给此移动单元以用于在上行链路周期期间发送信息给基站。
如上所述，必须进行有关移动单元在上行链路与下行链路周期之一或二者期间是否易受小区间干扰影响的确定。在本发明的优选实施中，有关移动单元在上行链路/或下行链路周期之一或二者期间是否容易受小区间干扰影响的确定基于信号强度的测量。换而言之，能测量此移动单元在上行链路周期期间发送的信号的强度和此移动单元在下行链路周期期间从基站接收的信号强度。随后将所测量的信号强度值与一个预定义门限值进行比较。大于此门限值的信号强度测量值可能表示对小区间干扰的敏感度不足，而低于此门限值的信号强度测量值可能表示对小区间干扰的敏感度。本领域技术人员将认识到，诸如误码率(BER)或数据分组差错率(PER)的信号质量的量度也能用作上行链路与下行链路周期期间对小区间干扰的敏感度或敏感度不足的表示。
在一个可选择的实施例中，连续测量小区中每个有效移动单元的信号强度和/或信号质量，然后以呈现最弱的信号强度和/或信号质量的移动单元至呈现最强的信号强度和/或信号质量的移动单元的顺序来对这些移动单元划分等级。给呈现强信号强度和/或信号质量特性的移动单元分配区域C中的时隙，给呈现相对弱的信号强度和/或信号质量特性的移动单充分配区域A或B中的时隙。
本发明已结合多个示例性实施例进行描述了。然而，有可能以除了上述的那些示例性实施例之外的特定形式实施本发明对于本领域技术人员来说是显而易见的，这可以不脱离本发明的精神来完成。这些示例性实施例只是示意性的并且不应认为任何方式上的限制。本发明的范围利用所附的权利要求书而不是利用前面的描述来给出，并且落入权利要求书范围内的所有变化与等同物预定包括在其中。

Claims (10)

1、在采用时分多址(TDMA)信道分配方案的同步蜂窝无线电信网络中，用于分配与包含非对称下行链路与上行链路业务信道字段的TDMA时帧相关的下行链路与上行链路信道的一种方法，所述方法包括以下步骤：
将下行链路与上行链路业务信道字段划分为总共至少三个区域，其中这至少三个区域包括：
第一区域，它只与下行链路业务信道字段的一部分重合，
第二区域，它只与上行链路业务信道字段的一部分重合；以及
第三区域，它和下行链路业务信道字段的一部分与上行链路业务信道字段的一部分重合，其中第三区域具有与其相关的、大于与第一或第二区域相关的小区间干扰的期望电平的小区间干扰的期望电平；
在上行链路周期期间和下行链路周期期间确定工作在一个小区中的多个移动单元之中每一个移动单元对小区间干扰的敏感度电平，所述确定步骤包括：
测量与多个移动单元之中的每一个移动单元相关的上行链路和下行链路信号质量；以及
将测得的上行链路和下行链路信号质量与一个预定义门限值进行比较；
如果确定工作在此小区中的多个移动单元之中的一个移动单元具有低于预定义门限值的下行链路信号质量，则分配第一区域中的下行链路信道给这一个移动单元；
如果确定工作在此小区中的多个移动单元之中的一个移动单元具有低于预定义门限值的上行链路信号质量，则分配第二区域中的上行链路信道给这一个移动单元；
如果确定工作在此小区中的多个移动单元之中的一个移动单元具有高于或等于预定义门限值的上行链路信号质量和下行链路信号质量，则分配第三区域中的上行链路信道或下行链路信道给这一个移动单元。
2、权利要求1的方法，其中测量工作在此小区中的多个移动单元之中每一个移动单元的上行链路信号质量和下行链路信号质量的所述步骤包括：
测量与每个移动单元相关的上行链路信号强度和下行链路信号强度。
3、权利要求1的方法，其中测量上行链路信号质量和下行链路信号质量的所述步骤包括测量误码率(BER)。
4、权利要求1的方法，其中测量上行链路信号质量和下行链路信号质量的所述步骤包括测量分组差错率(PER)。
5、权利要求1的方法，还包括以下步骤：
根据与多个移动单元之中每一个移动单元相关的小区间干扰的敏感度电平来对工作在此小区中的多个移动单元之中每一个移动单元划分等级。
6、权利要求5的方法，其中分配上行链路信道和/或下行链路信道给工作在此小区中的多个移动单元之一的步骤作为对这一个移动单元划分等级的操作来完成。
7、权利要求1的方法，其中如果确定多个移动单元之中的一个移动单元具有低于预定义门限值的下行链路信号质量，则分配第一区域中的下行链路信道给这一个移动单元的所述步骤还包括：如果确定这一个移动单元还具有低于预定义门限值的上行链路信号质量，则分配第二区域中的上行链路信道给这一个移动单元。
8、权利要求1的方法，其中如果确定多个移动单元之中的一个移动单元具有低于预定义门限值的下行链路信号质量，则分配第一区域中的下行链路信道给这一个移动单元的所述步骤还包括：如果确定这一个移动单元具有高于或等于预定义门限值的上行链路信号质量，则分配第三区域中的上行链路信道给这一个移动单元。
9、权利要求1的方法，其中如果确定多个移动单元之中的一个移动单元具有低于预定义门限值的上行链路信号质量，则分配第二区域中的上行链路信道给这一个移动单元的所述步骤还包括：如果确定这一个移动单元具有高于或等于预定义门限值的下行链路信号质量，则分配第三区域中的下行链路信道给这一个移动单元。
10、权利要求1的方法，其中如果确定多个移动单元之中的一个移动单元具有高于或等于预定义门限值的上行链路信号质量和下行链路信号质量，则分配第三区域中的上行链路信道或下行链路信道给这一个移动单元的所述步骤包括：分配第三区域中的上行链路信道和下行链路信道给这一个移动单元。
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