CN1674687A - 软切换区单个基站调度时终端自限传输的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种软切换区单个基站调度时终端自限传输的方法和设备，包括调度基站把分配给用户的资源Sue用调度指令S通知给终端；当终端处于软切换区时，所述终端收取调度基站发来的调度指令S；如果调度基站的上行传输对非调度基站的干扰大于某一阈值，所述终端产生一个小于1的权值；如果调度基站的上行传输对非调度基站的干扰小于某一阈值，所述终端产生一个等于1的权值。本发明使得软切换区的移动终端能够限制自己的上行传输，减小它对非调度基站的影响，在一定程度上避免非调度基站RoT溢出的可能，从而提高整个系统的性能，保证系统的服务质量。在本发明中，终端只会根据需要降低自己的上行传输，不会提高自己的上行传输。

Description

软切换区单个基站调度时终端自限传输的方法和设备

技术领域

本发明涉及第三代移动通信，特别涉及WCDMA系统软切换区单基站调度时终端自限传输的方法和设备。

背景技术

本发明是针对第三代伙伴合作计划(简称3GPP)进行的第三代移动通信的标准化工作。宽带码分多址(简写为WCDMA)Release 6版本正在研究上行专用信道增强(以下简称EUDCH)，其中的一个研究目标是如何由基站(Node B)调度移动终端(User Equipment简称UE)的传输。其中的一个重要课题是当移动终端处于软切换区时，如果仅有一个基站调度其传输，如何保证只在调度基站的调度下终端的传输不会对其它非调度基站造成很大的干扰。

码分多址(简写为CDMA)系统的一个关键技术是软切换，所谓软切换就是当移动终端需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系。而以往的系统所进行的都是硬切换，即先中断与原基站的联系，再在一指定时间内与新基站取得联系。软切换只能在相同频率的CDMA信道间进行。它在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用，这样可大大减少由于切换造成的掉话。据以往对模拟系统时分多址(简写为TDMA)的测试统计，无线信道上90％的掉话是在切换过程中发生的。实现软切换以后，由于切换引起掉话的概率大大降低，保证了通信的可靠性。

图1是终端位于软切换区的示意图，图中所示终端101在软切换区同时与两个(以两个为例，不排除多于两个的情况)基站102和103保持通信。

在3GPP的Rel99/4/5中，处于软切换区的终端受无线网络管理器(简称RNC)控制。在这些系统中，通过基站和RNC之间的通信，RNC获取受它控制的各个基站的信息，如负载状况，干扰水平等，然后根据这些信息综合考虑去调度终端如何传输上行信号。调度的机制是RNC给终端分配一组可用的传输格式，终端根据自身的状况和需要从该组传输格式中自主选择使用。在旧有系统中，基站对终端没有调度能力。

Rel6的一个研究目标就是把RNC对终端传输的控制功能转移到基站，以更好地利用基站接收机输入端热噪声的增加量资源(简称RoT)。因为基站对它当前的RoT资源的了解比RNC对它的了解更准确。如果基站能够调度它小区内的终端，将能够更及时地把可用RoT资源分配给移动终端，更有效地利用RoT资源，因此能更快更好地满足终端的要求。

ROT的定义为：

               ROT＝I₀/N₀            (1)

其中，I₀是基站接收到的所有信号强度之和，即基站收到的整个带宽内的能量谱密度；N₀是基站的热噪声能量谱密度。

但是当终端处于软切换区时，情况将变得有些复杂：终端同时和多个基站保持通讯，有多个基站可以调度终端，在这种情况下，如何处理软切换区的调度是EUDCH工作中关于基站控制的调度的一个研究课题之一。是这些与终端有连接的基站该一起调度终端，还是由某个基站来单独调度终端，以及在多个终端调度的情况下终端如何合并来自多个基站的调度指令等问题是EUDCH工作中大家共同关注并正在研究的问题。

在目前的研究进展中，软切换区调度的研究有两个分支。

一个分支是由单个基站来调度终端，调度基站的调度可以在RNC的辅助下完成。其特点是：只有一个基站调度终端，所需下行资源较少；一个基站内不是所有处于软切换的终端都需要被该基站调度，基站调度的任务较轻；终端只需要解来自一个基站的调度指令，终端处理的工作量较少；缺点是对RoT的控制不够精确。

另外的一个分支是多个基站共同调度终端，移动终端收到各个基站的调度指令后，根据某个算法综合每个基站的调度指令以进行上行传输。其特点是：多个和终端有连接的基站要给终端发调度指令，所需下行资源多；一个基站内所有处于软切换的终端都需要被该基站调度，基站的调度任务较重；终端需要接收来自多个基站的调度指令，终端处理工作量较多；对RoT的控制较为精确。

本发明仅涉及第一个分支，即当终端处于软切换区时，只有一个基站调度终端。以图1所示情况为例，图2给出了单个基站调度的示意图。其中202为调度基站，它负责调度终端201的上行传输并且接收该终端的上行传输。203为非调度基站，只接收终端201的上行传输，但是不调度终端。

针对上面提到的软切换时单个基站调度终端的情况，由于基站之间没有直接通信的功能，调度基站不能及时直接地了解非调度基站的情况，它只能根据自身的资源使用情况和终端的需求来调度终端。如果终端只听从调度基站的调度指令，就有可能会对非调度基站造成负面的影响，比如对非调度基站造成较大的干扰或者使得非调度基站的负载紧张，情况恶劣时有可能至使非调度基站的RoT超出它所能承受的限度。

虽然RNC可以作为中介协调基站之间的沟通，将非调度基站的信息以某种方式传达给调度基站以限制调度基站，使它在调度软切换终端时也考虑非调度基站的情况，但是这种RNC介入的协调需要信令(RNC与NB之间的信令)开销，RNC需要为每个软切换终端的调度基站做出如何调度该终端的指导，对RNC来说负担比较重。另外，基站与RNC之间交换信息所需要的时间延迟对调度效果的影响也是制约RNC介入方案的重要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种WCDMA系统软切换区的单个基站调度时移动终端自己限制其传输的方法和设备。

按照本发明的一方面，一种软切换区单个基站调度时终端自限传输的方法，包括步骤：

调度基站把分配给用户的资源Sue用调度指令S通知给终端；

当终端处于软切换区时，所述终端收取调度基站发来的调度指令S；

如果调度基站的上行传输对非调度基站的干扰大于某一阈值，所述终端产生一个小于1的权值；

如果调度基站的上行传输对非调度基站的干扰小于某一阈值，所述终端产生一个等于1的权值。

按照本发明的另一方面，一种软切换区单个基站调度时终端自限传输的设备，包括：

测量模块401，用于测量下行信道接收信噪比；

权值产生器402，根据测量模块的测量结果产生权值；

EUDCH传输控制器405，根据EUDCH数据缓存器403中的数据量、收到的调度控制信息404、权值产生器402产生的权值决定终端的上行传输格式，以控制EUDCH数据发送；

EUDCH传输控制器405输出的EU-DPCCH和EUDCH数据发送器406输出的EU-DPCCH经过扩频器407做基带处理后传输到射频处理器408。

本发明使得软切换区的移动终端能够限制自己的上行传输，减小它对非调度基站的影响，在一定程度上避免非调度基站RoT溢出的可能，从而提高整个系统的性能，保证系统的服务质量。在本发明中，终端只会根据需要降低自己的上行传输，不会提高自己的上行传输。可以在现有调度基站调度的基础上通过按需自限传输以使网络性能更好，而不会使网络性能变得更差。本发明为终端提供了实现自限传输的方法和设备，只需将新引入的功能嵌入现有系统即可。

附图说明

图1是软切换区示意图；

图2是软切换区单个基站调度示意图；

图3是终端在软切换区的操作流程图；

图4是终端设备示意图；

图5是基站的RoT组成成分；

图6是基站调度算法1的流程图；

图7是基站调度算法2的流程图；

图8是基站发送设备示意图；

图9是权值产生器实施图。

具体实施方式

下面从调度基站的操作、终端的操作，以及终端设备示意图三个方面来说明本发明的构成。

1)调度基站的操作

调度基站根据它当前可用的RoT资源，需要受它调度的用户数目，各个用户的业务要求(实时业务或非实时业务)等因素来统筹调度需要它调度的终端。假定分配给某个用户的资源为Sue，这个Sue可以是用户的最大传输速率，也可以是用户的最大发送功率，或者是用户可用的最大传输格式的指针，在此不做特别限定。基站把分配给用户的Sue用调度指令S通知给该用户。

2)终端的操作

图3给出了终端在软切换区的操作流程图。

当终端处于软切换区时，它收取调度基站发来的调度指令S 301，并估测它与每个跟它有连接的基站之间的下行连接质量302，该连接质量用终端对下行信道接收信噪比(Ir/Ioc)的测量表示，称为下行传输质量的几何分布(geometry distribution，以下简称为几何分布)。并以此为依据判断它的上行传输将对各个基站造成的干扰的大小303。如果它的上行传输对非调度基站的干扰大于某一阈值，终端自己产生一个小于1的权值W 305，如果对非调度基站的干扰不大于该阈值，则设置权值W为1 306，然后终端在调度基站调度的基础上根据权值W自己限制其上行传输307，即终端的上行传输为W×S。也就是说，如果权值小于1，终端限制了自己的上行传输以减小对非调度基站的干扰。如果权值为1，则终端按调度基站对它的调度进行上行传输。

3)与本发明相关的终端设备示意图

图4给出了与本发明相关的终端设备示意图。其中权值产生器402为本发明对现有系统的增强之处。

终端的权值产生器根据来自测量模块401对下行信道接收信噪比的测量结果产生一个权值，然后将该权值传递给EUDCH传输控制器405。传输控制器根据数据缓存器403中的数据量、收到的调度控制信息404以及来自权值产生器的权值来决定终端的上行传输格式以控制EUDCH数据发送。EUDCH传输控制器输出的EU-DPCCH和EUDCH数据发送器406输出的EU-DPDCH经过扩频器407做基带处理，然后传输到射频处理器408，经射频处理后从天线发送出去。

图中的扩频器407和射频处理器408为简化框图，本发明未对它们做出改动，因此不在此赘述。

基站调度算法

终端的权值产生基于它对下行信道接收信噪比的测量，而下行信道接收信噪比的测量是个相对长期的测量过程，在短时间内接收信噪比的值不会发生变化。这样看来，终端得到的权值是一个相对变化缓慢的量。基站可以根据上次收到的终端的上行传输和它对终端的原始调度来估测终端所使用的权值。

根据基站是否在调度时利用它估测到的软切换终端的权值，下面给出两种可能的基站调度终端的算法。

为表述方便起见，图5给出了基站的RoT组成成分。

假定：

基站的RoT上限为L。在某个调度时刻，基站可控制的RoT为R；

基站调度器需要考虑三组用户：第一组是K个非软切换终端，第二组是N个已经被该基站调度的软切换终端，第三组是M个新加入的需该基站调度的软切换终端。基站给这三组终端分配的资源分别为：S_non_i，i＝1...K；S_old_i，i＝1...N；S_new_i，i＝1...M。其中S_noni表示基站给非软切换终端分配的资源，i表示第i个非软切换终端，共有K个。S_oldi表示基站给已经被它调度过的软切换终端分配的资源，i表示第i个已受控软切换终端，共有N个。S_newi表示基站给刚受它调度的终端分配的软切换终端的资源，I表示第i个新受控软切换终端，共有M个。

调度算法一：基站不“再分配”软切换终端可能浪费的资源

图6所示为调度算法一的流程图。

基站先估测D，E，F 601，之后计算它可控制的RoT 602，并把它可控制的RoT资源在受它调度的软切换终端和非软切换终端间进行分配603。然后把分配给软切换终端的资源在所有受它调度的软切换终端间进行分配604，把分配给非软切换终端的资源在所有受它调度的非软切换终端间进行分配605。分配工作完成后，基站把相应的调度指令S通知给每个受它调度的终端606。

使用调度算法一，基站调度器只是根据它可用的RoT资源，非软切换用户数目，软切换用户数目，用户的业务要求等进行调度，不考虑被受它调度的处于软切换的终端可能对它分配给该终端的RoT资源造成的浪费。这种算法比较保守，基站的RoT资源可能被浪费，但是RoT溢出的情况不大可能出现。

调度算法二：基站“再分配”软切换终端可能浪费的资源

图7所示为调度算法二的流程图。

由于软切换区的终端会根据自己对多个基站的测量来决定是否限制其上行传输，如果终端限制了它的上行传输，对调度基站来说相当于调度基站给那些软切换终端分配的资源没有被完全利用，有一部分被浪费了。调度算法二考虑了这些可能被浪费的资源。

调度算法二与调度算法一的不同之处在于：基站调度器先估测D，E，F以及已受调度的软切换终端的W值701，根据它可用的RoT资源，非软切换用户数目，软切换用户数目，用户的业务要求等进行调度，之后预测可能被受它调度的软切换终端浪费的RoT资源705，然后把这部分资源分配给非软切换终端使用706。这种算法对RoT的利用充分，但是调度器的性能依赖于基站对软切换终端所使用权值的准确估测。如果基站的预测低于终端实际使用的权值，基站将收到比预期多的软切换终端的上行传输，可能会造成RoT溢出。如果基站的预测高于实际使用的权值，RoT被浪费的现象仍然存在。

基站设备实施图：

图8是基站发送设备示意图。

基站的调度器802负责产生下行调度信息，它的调度将综合考虑来自测量模块801的一些测量结果以及调度参考信息。调度器输出的下行调度信息将承载在传输信道上传送给每个终端用户。具体的承载信道是专用信道或是共用信道，在此不做特别限制，视相应的调度方案而定。

图中的扩频器804和射频处理器808为简化框图，本发明未对它们做出改动，因此不在此赘述。

终端产生权值的方法：

终端根据它对下行信道接收信噪比(Ir/Ioc)的测量得到的下行传输质量的几何分布产生权值。

假定终端与I个基站有连接，终端测量下行的几何分布，假定终端与调度基站的几何分布为G_sch，与第i(i为整数，i＝1，...，I-1)个非调度基站的几何分布为Gi。由于几何分布是长期测量的结果，上下行的测量结果非常近似。因此终端用它测得的下行几何分布做参考，计算控制上行传输的权值。

计算方法如下：

$w=G_{\mathrm{sch}}/(G_{\mathrm{sch}}+\underset{i=1}{\overset{I-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(G_i\right))---\left(2\right)$

由上式可知，权值w为终端与调度基站的几何分布跟终端与所有基站的几何分布之和的比值。

终端调整上行传输的方法：

终端根据基站的调度指令S和自己计算出的权值w来限制上行传输。

方法如下：

           S′＝w×S                          (3)

即，终端最终的上行传输是在基站调度的基础上乘以自己计算的权值w。

图9是对权值产生器进一步细化的实施图。该权值产生器由I个加法器和一个除法器构成。加法器完成把Gsch，Gi求和的操作，除法器把Gsch除以该和数。其中，Gsch，Gi是来自测量模块(401)的测量输出结果，Gsch代表终端与调度基站的几何分布，Gi代表终端与非调度基站的几何分布。权值产生器的输出传递给EUDCH传输控制器405。

Claims (9)

1、一种软切换区单个基站调度时终端自限传输的方法，包括步骤：

调度基站把分配给用户的资源Sue用调度指令S通知给终端；

当终端处于软切换区时，所述终端收取调度基站发来的调度指令S；

如果调度基站的上行传输对非调度基站的干扰大于某一阈值，所述终端产生一个小于1的权值；

如果调度基站的上行传输对非调度基站的干扰小于某一阈值，所述终端产生一个等于1的权值。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述终端收取调度基站发来的调度指令S包括步骤：

估测终端与每个跟它由连接的基站之间的下行连接质量。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述资源Sue包括用户的最大传输速率、用户的最大发送功率、用户可用的最大传输格式的指针。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述终端权值按下式计算：

$w=G_{\mathrm{sch}}/G_{\mathrm{sch}}+\underset{i=1}{\overset{I-1}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i$

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于所述终端调整上行传输按下式计算：

                    S′＝w×S

6.权利要求1所述的方法，其特征在于调度基站在调度时不把可能被受它控制的软切换终端所浪费的RoT资源进行二次处理。

7.按权利要求1所述的方法，其特征在于调度基站在调度时要对可能被受它调度的软切换终端所浪费的RoT资源进行二次处理。

8.一种软切换区单个基站调度时终端自限传输的设备，包括：

测量模块(401)，用于测量下行信道接收信噪比；

权值产生器(402)，根据测量模块的测量结果产生权值；

EUDCH传输控制器(405)，根据EUDCH数据缓存器(403)中的数据量、收到的调度控制信息(404)、权值产生器(402)产生的权值决定终端的上行传输格式，以控制EUDCH数据发送；

EUDCH传输控制器(405)输出的EU-DPCCH和EUDCH数据发送器(406)输出的EU-DPCCH经过扩频器(407)做基带处理后传输到射频处理器(408)。

9.按权利要求8所述的设备，其特征在于所述权值产生器包括：

多个加法器，用于作Gsch和Gi的求和；

除法器，用于把Gsch除以加法器的和数。

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