CN1511389A - 蜂窝通信系统中的时隙分配 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在蜂窝通信系统(10)中的上行链路和下行链路通信之间分配时隙的方法。该方法包括：对于包括多个时隙的连续时分多址TDMA帧，在多个小区(101，201)中的每一个分配第一时隙选集给上行链路通信，并且在多个小区(101，201)中的每一个分配第二时隙选集给下行链路通信；以及，当分配给上行链路而不是下行链路的各帧的时隙数量对于不同小区(101，201)不同时，在各小区(101，201)中以一个随机或伪随机顺序改变至少某些上行链路和下行链路时隙分配。

Description

蜂窝通信系统中的时隙分配

发明领域

本发明设计在蜂窝通信系统中的上行链路和下行链路通信之间的时隙分配。

发明背景

在蜂窝通信系统中，服务的区域被分为小区，每个由一个基站进行服务，通常被称作基地收发信机站(BTS)。基站和用户终端相互之间通过其间建立的无线链路进行通信。采用时分多路访问(TDMA)，也许与码分多路访问(CDMA)相结合，通过暂时将一个给定频率信道划分为组织在TDMA帧中的时隙，划分无线链路资源。

从基站至用户站的通信被称为下行链路通信，而从用户站至基站的通信被称为上行链路通信。在TDMA蜂窝通信系统中(例如GSM(全球数字移动电话系统)系统)和组合TDMA/CDMA蜂窝通信系统(例如UMTS(通用移动电话标准，所谓的第三代，或3G的一个例子)系统)中，采用时分双工划分上行传输和下行传输的信号分配，即对于一个给定频率信道上的每个相邻TDMA帧，一些时隙被分配用于上行链路通信，一些被分配用于下行链路通信。

符合第3代合作组工程(3GPP)/UMTS时分双工(TD-CDMA)操作模式的小区配置通常假定多个小区(在极限情况下是整个网络)协调上行链路和下行链路分配时隙的分割，从而该组内的小区时间上的切换点(上行到下行或相反)相同。如果不是这样，位置相邻的小区将严重相互干扰，因为上行链路和下行链路的数据传输将试图在相同频率和时隙上同一时间进行。所使用的不同编码(以及可能的扩展)代码并不足够长以将合成干扰降低至可接受的水平。所以，没有一定程度的切换点的协调，系统的整个容量实质上将因此降低，否则，仅部分减轻干扰。

然而，对于基于逐一请求以及基于所有近似的服务要求，这将显著降低系统响应对上行链路和下行链路速率广泛变化要求的能力。例如，假定一组小区的一个给定切换方案，以及假定一个进入的服务要求最好通过改变时隙分配来满足。此改变必须在整个小区组中协调以完全服务该要求。另一方面，切换点的变化会损害该组小区内其它正进行的业务支持。

这就出现了竞争要求，一方面，相邻小区上行和下行时隙分配的协调，以及另外一方面，由于服务的变化，在一个特定小区时间上的瞬间在上行链路和下行链路之间分配不同比例的时隙的灵活性。

一个减轻该竞争要求的缺点的已知方法在US5828948中公开。它建议基于上行链路和下行链路方向上的干扰测量分配上行链路和下行链路时隙。此种技术适用于TDD蜂窝移动通信系统，但增加了接收机额外的复杂性。

也可使用自适应天线技术(波束成形)通过尝试导向波束降低干扰，从而相邻小区中与用户有关的信号使用相同时隙，(一个用于上行链路传输，另一个用于下行链路)，相互作用减轻。这是一个复杂且昂贵的方法。

在其他已知方法中，规定对于TD-CDMA的小区参数跳变，其中分配给用户的编码和扩展代码可以在某些基础上转变。该技术试图在用户之间均衡性能，因为不同代码的特性不同。因此，该技术在一个较公平的基础上在用户之间分配坏的和好的代码。然而，该技术没有解决相邻小区之间的时隙冲突问题。

发明内容

在第一方面，本发明提供一种如权利要求1所述的、在蜂窝通信系统中的上行链路和下行链路通信之间分配时隙的方法。

在第二方面，本发明提供一种如权利要求12所述的用于控制一个处理器执行第一方面的方法的存储处理器指令的存储介质。

在第三方面，本发明提供了一种如权利要求13所述的用于执行第一方面的方法的设备。

在第四方面，本发明提供了一种如权利要求14所述的、包括第三方面的设备的基站或基站控制器。

在第五方面，本发明提供了一种如权利要求15所述的、适于执行第一方面的方法的蜂窝通信系统。

其它更多方面如从属权利要求中所述。

附图说明

仅为示例，现在将参考所附附图描述本发明的实施例，其中：

图1是一蜂窝通信系统的示意图；

图2是在潜在禁止使用一个时隙的两个小区中在上行链路和下行链路通信之间分配时隙的示意图；

图3是一个在本发明一个实施例中在上行链路和下行链路通信之间分配时隙的示意图；以及

图4是一个显示在本发明一个实施例中采用的处理步骤的流程图。

优选实施例说明

本实施例将依照图1所示一个蜂窝通信系统10进行描述。该系统包括多个小区，但为清楚起见，仅显示三个小区，即小区101、201、301。各小区中的服务分别由基站104、204、304提供。

大量的移动站(例如移动电话)在各小区中通过在基站和移动站之间建立的无线链路接收服务，但为清楚起见，仅在每个小区中显示三个移动站，如下：移动站110、120、130分别和基站104建立无线链路115、125、135；移动站210、220、230分别和基站204建立无线链路215、225、235；移动站310、320、330分别和基站304建立无线链路315、325、335。

每个基站连接至一个基站控制器(BSC)20，它自己连接至一个交换控制单元，如未示出的移动服务交换中心(MSC)。在此实施例中，蜂窝通信系统10是UMTS系统，但在其他实施例中可以是任何合适类型的蜂窝通信系统。因此，应用UMTS术语，在此实施例中，BSC 20是一个无线网络控制器站(RNC)，各基站104、204、304是一个所谓的节点-B。

在操作中，BSC 20控制基站104、204、304关于数据传输和接收的时隙分配。与此实施例特别相关，BSC 20控制上行链路通信(即从移动站110、120、130、210、220、230、310、320、330到其各自服务基站104、204、304的传输)和下行链路通信(即从基站到移动站的传输)的时隙分配。

在此实施例中，通过提供一个模块(即设备)来修改常规的BSC即RNC，以提供或供给一个时隙分配的有利实现，下面将要详细描述。

可以用任何合适的方式实现该修改，以提供适合的设备。该模块可以由一个加在通用BSC上的单个分离的实体构成，或可选的通过修改通用BSC一个现存的部分形成，例如通过重编程其中的一个或多个处理器。这样，所需的修改可用存储在一个存储介质如软盘，硬盘，PROM，RAM或这些的任意组合或其他存储介质上的处理器可执行指令的形式实现，

此外，不论是一个分离的实体还是一个现存部分的修改或这些的组合，模块可用硬盘，固件，软件或这些的组合实现。

通过添加一个模块到或通过修改通信系统10的任何其他合适的部分形成的控制、全部或部分实现，这样的传输特性的改变同样在本发明的预期之内。例如，如果给它们提供适当的相互通信性能，实际上可在基站104、204、304实现。

同样，在其他通信系统配置中，可将不同基站放在一起，可能和一个基站控制器一起，在这种情况下，模块或软件可在一个这样的组合基站控制器-基站中。更进一步，在其他蜂窝通信系统基础结构中，可在任何适当的交换节点例如任何其他适当类型的基站、基站控制器等上实现。

可选的，在决定和执行分配方法中的不同步骤可由分布在任何适合的网络或系统中的不同位置或实体的不同元件执行。

图2是在通用时隙分配方法中在两个相邻小区(例如小区101和201)时隙分配的表示(例子)。在两个小区上行链路和下行链路之间发生冲突的时隙/帧用一个星号(^*)表示。

在这种情况下，可以看到，在每一个帧的第三个时隙，有一个永久的冲突，即，小区101中的第三时隙253总是分配给下行链路(DL)通信，而小区201中的第三时隙263总是分配给上行链路(UL)通信。这意味着因为例如干扰的原因(即干扰将连续出现在每个连续帧的同一时隙，由于该时隙总是分配给相同的移动站，引起的累积效应太大因而任何冗余措施都不能处理)，一个或者两个小区都不能在这个时隙支持服务。因此，其中一个小区将不得不避免使用这个时隙。

然而，与此相反，本实施例中小区101和201的时隙分配如图3所示。参考图3(其中使用和图2的相同标记)，上行链路和下行链路的时隙分配逐帧变化，从而冲突(也用星号表示)分散在连续帧的不同时隙之间(不仅在一个小区中，还在两个小区中，即当应用到整个系统时在所有小区中)。因此，没有单个时隙(即单个移动站)因为被连续分配一个时隙用于上行链路通信，而与此同时相邻小区分配相同的时隙给下行链路通信(或相反)而遇到非常坏的冲突。

在此实施例中，“痛(pain)”(例如干扰)在相等的基础上分布在各小区的三个时隙上。然而，通常并不需要逐帧切换(即在其他实施例中可以较缓慢，即仅对于一些帧而非每个连续帧实现)，但切换越快，断续的冲突越容易恢复，因为它们现在分布在多个帧周期的时间上，可通过使用编码和交织大量恢复。

在比现在描述的实施例更简单的实施例中，切换(或跳变)随机实现，例如，考虑到时隙的分配，每一帧都有冲突。然而，在本实施例中，采用一个确定模式，如图3所示。BSC 20(或在基站之间约定)提供该模式，从而所有小区作为一个整体降低了(如果不是完全避免)上行链路和下行链路时隙之间的冲突数量。可以修改该模式以改变小区支持的呼叫或服务模式，还可以安排该模式以使那些倾向于高干扰的小区避免冲突优先权化，这样的小区例如非常相近的小区的冲突，与此同时，对于倾向于较低干扰的例如相距较远的小区，允许更多的冲突(即，在本实施例的情况中，三个小区101、201、301的模式是这样的，它允许小区101和301之间比小区101和102之间有更多的干扰)。

在此实施例中，上述“跳变”时隙分配应用于时隙的一个子集(在此例中是首个的三个时隙)，其他的时隙形成另一个遵守一个所有小区的固定的切换模式(在此例中是第四时隙)的子集，如在图3中看到的。在较简单的实施例中，上述“跳变”时隙分配可应用到一个TDD载波的所有时隙上。

上述分配可以在一个蜂窝通信系统的所有小区中实现，或一个蜂窝通信系统中的一个或多个小区组。

在进一步的实施例中，遵守固定分配的时隙子集支持的服务可能显示出较高的服务质量(QoS)，但可能仅是一个受限的服务集。时隙的跳变子集可能显示出一个较低服务质量。因此，由具有不同QoS要求的服务成分构成的复合服务可在那些使用固定切换点的时隙和那些使用时隙跳变的时隙之间分割，或如果确实合适，可以在两种类型时隙上分割一个服务成分。

作为后者的一个例子，考虑一个服务或服务成分，包括必须传输的核心数据和如果传输，但对于服务操作并不是必需的，可增强服务质量的其他数据(称为增强型数据)。可能有多于一级的增强型数据。核心数据可以在用固定切换点分配的时隙上传送，而增强型数据可以在经历跳变和断续冲突的时隙上传送。

这种服务的例子还有渐进提高传送的图像细节的图像应用，以及嵌入的语音代码，它的核心数据是理解所必需的，而增强型数据改善了语音的感觉质量。

因此，描述了一个用于在一个蜂窝通信系统中上行链路和下行链路通信之间分配时隙的方法。该方法可用根据图5所示的一个流程图总结，该方法包括下列步骤：在多个小区的每一个中分配一个第一时隙选集给上行链路通信(步骤S2)；在多个小区的每一个中分配一个第二时隙选集给下行链路通信(步骤S4)；以及以一个随机或伪随机顺序在各小区中改变至少某些上行链路和下行链路时隙的分配(步骤S6)。

上述结构的某些好处如下所述。参考图2，其中一个小区不得不避免使用那个时隙，图3所示技术允许在两个小区中使用那个时隙，因此提高了小区支持业务的灵活性，并提高了系统的整个容量，虽然在某些情况下可能仅极小降低服务质量(例如可能不能完全恢复的时隙上的断续冲突)。

将会理解上述实施例提供了以下优点：

(i)避免了固定分配方案，其中冲突引起了地容量以及灵活性。

(ii)允许两个小区都使用那个时隙，因此提高了小区支持业务的灵活性。

(iii)提高了网络的整个容量。

(iv)避免测量干扰或使用干扰测量的需要。

(v)避免了波束成形方法的成本。

通常，在此包括的发明思想可用于任何适合的蜂窝通信系统。与此同时，本发明详细的、优选的实施例如上所述，十分清楚本领域技术人员可容易使用本发明思想的变化以及修改。

Claims (17)

1.一种在蜂窝通信系统中的上行链路和下行链路通信之间分配时隙的方法，该方法包括：

对于连续的时分多址TDMA，帧包括多个时隙，

在多个小区的每一个中分配第一时隙选集给上行链路通信，以及

在多个小区的每一个中分配第二时隙选集给下行链路通信；和

当分配给上行链路通信而不是下行链路通信的各帧时隙数量对于不同的小区不同时，

在各小区中以一个随机或伪随机顺序改变至少某些上行链路和下行链路时隙的分配。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述系统中的多个小区中的上行链路和下行链路时隙分配是在各连续TDMA帧中被不同的选择。

3.根据权利要求1的方法，其中，所述系统中的多个小区中的上行链路和下行链路时隙分配仅在某些连续TDMA帧中被不同的选择。

4.根据任何上述权利要求的方法，其中，所述系统中的多个小区中的上行链路和下行链路时隙分配被在连续TDMA帧中随机选择。

5.根据权利要求1至3中的任一个的方法，其中，所述系统中的多个小区中的上行链路和下行链路时隙分配是在各连续TDMA帧中使用一个确定模式进行选择的。

6.根据权利要求4或5的方法，其中，所述时隙分配的随机或确定模式被安排以适应小区支持的呼叫或服务模式的改变。

7.根据权利要求4、5或6的方法，其中，所述随机或确定模式被安排以进行优先权划分从而避免在那些很可能干扰的小区，例如最接近的小区的上行链路和下行链路公共时隙分配之间的冲突。

8.根据权利要求1的方法，其中，对于所述系统中的多个小区的上行链路和下行链路时隙分配被在各帧中的第一时隙子集中固定，且在连续TDMA帧的第二时隙子集中被不同地选择。

9.根据权利要求8的方法，其中，根据服务质量QoS，在所述第一和第二时隙子集间划分通信服务，将较高QoS服务分配给所述第二时隙子集，以及将较低QoS服务分配给所述第一时隙子集。

10.根据权利要求9的方法，其中，一个给定通信服务要求将被传送的数据，改数据包括至少两个不同部分的数据，所述两个不同部分数据具有各自不同的QoS要求，具有较高QoS要求的所述数据部分被分配给所述第二时隙子集，具有较低QoS要求的所述数据部分被分配给所述第一时隙子集。

11.根据权利要求10的方法，其中，具有较高QoS要求的所述数据部分是所述服务的核心数据，具有较低QoS要求的所述数据部分是所述服务的增强型数据。

12.一种存储介质，存储用于控制处理器以执行权利要求1到11中任一种的方法的处理器可执行指令。

13.一种用于执行权利要求1到11中任一方法的设备。

14.一种蜂窝通信系统的基站或基站控制器，其包括根据权利要求13的设备。

15.一种适于执行权利要求1到11中任一所述方法的一种蜂窝通信系统。

16.一种实质上如参考附图描述的在蜂窝通信系统中的上行链路和下行链路通信之间分配时隙的方法。

17.一种实质上如参考附图描述的蜂窝通信系统。

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