CN1722893A

CN1722893A - 用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法

Info

Publication number: CN1722893A
Application number: CN 200510089638
Authority: CN
Inventors: 赵成贤; 罗伯特·W·希思; 尹相普; 朴元亨; 马尼施·埃里
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd; University of Texas System
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; University of Texas System
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: CN100546403C

Abstract

一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其可以避免在小区之间的干扰。该方法包括将系统的频带划分为帧，每个帧在时间轴上具有优选的分配块和一般的分配块；将在每个小区中的终端分类为对干扰敏感的终端组和对干扰不敏感的终端组；和由终端组按照赋予给该终端组的优先顺序分配资源。设计为对在时间轴上的干扰小区，即，扇区具有正交性的该优选的分配资源被分配给对干扰敏感的终端，和其余的资源被分配给对干扰不敏感的终端。

Description

用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法

技术领域

本发明通常涉及一种蜂窝通信系统，尤其是涉及一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度的方法，其通过优先地分配在时间轴上具有正交性的资源给在小区之间具有高干扰敏感性的终端，可以避免在小区之间的干扰。

背景技术

随着无线通信的发展，已经提供了基于宽带通信的多种服务，诸如视频会议和高速因特网访问服务。由于通信技术的进步，已经提供了几乎没有限制的通信环境。但是，基于无线接入的通信系统具有非常低的信息通过量，并且大大地受到终端移动性的影响。此外，在蜂窝系统中的系统容量是受在小区之间的干扰限制的，并且由于在相邻的小区之间的载波对干扰(C/I)比，该系统容量被显著地降低。

通常，在蜂窝系统中，每个小区被划分为若干扇区并且资源通过扇区进行分配，使得信号干扰比可以稍微地被降低。但是，为了获得用于支持高速服务的高频带功效，需要一种除了将小区划分为扇区之外，可以经由传输调度和精确的资源分配，将在小区之间的干扰减到最小的技术。

发明内容

因此，本发明已经设计成能解决以上所述和其他的出现在现有技术中的问题。本发明的一个目的是提供一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其经由精确的帧设计，通过提高频率再用率可以获得高频带功效。

本发明的另一个目的是提供一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其经由无线数据蜂窝网络的帧设计可以获得高频带功效，以及降低频率设计的复杂性。

本发明的再一个目的是提供一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其通过向对干扰敏感的终端分配在时间轴上具有正交性的资源可以避免在小区之间的干扰。

本发明的再一个目的是提供一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其通过相对于终端在时间轴上对于不同的时间周期不同地分配发射功率，可以将干扰的概率最小化，所述终端对在使用相同的频率资源的相邻小区，即，扇区中的干扰不敏感。

为了实现以上所述和其他的目的，提供了一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其中频率再用率至少是“1”。该方法包括步骤：将系统的频带划分为帧，每个帧在时间轴上具有优选的分配块和一般的分配块；将在每个小区中的终端分类为对干扰敏感的终端组和对干扰不敏感的终端组；和由终端组按照赋予给该终端组的优先顺序分配资源。

按照本发明的另一个方面，提供了一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其经由赋予给多个通过有线网络连接的基站收发信机子系统和位于小区中的终端的系统频带提供通信业务，该小区是相应的基站收发信机子系统的无线区域，该方法包括步骤：将相应的小区划分为至少二个扇区；将频带划分为帧，每个所述帧在时间轴上具有指定的周期；将所述帧的每个划分为子频带，其数目等于频率轴上的扇区的数目；将各子频带划分为优选的分配区域和标准的分配区域，和安排该优选的分配区域和标准的分配区域，使得分配给不同的小区的扇区的相同的子频带的优选的分配区域彼此不重叠；将在相应的小区中的终端分类为对干扰敏感的终端组和对干扰不敏感的终端组；和将优选的分配区域分配给对干扰敏感的终端。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是一个举例说明包括应用本发明的六边形小区的蜂窝系统的概念图；

图2是一个举例说明按照本发明优选实施例在资源分配调度方法中资源使用类型的概念图；

图3举例说明按照本发明另一个实施例在资源分配调度方法中施加发射功率控制的小区的内部区域；和

图4举例说明按照本发明另一个实施例在资源分配调度方法中的资源使用类型。

具体实施方式

通过借助附图在下文中将描述本发明的几个优选实施例。在以下描述中，将不详细描述众所周知的功能或结构，因为不必要的细节将导致本发明的主题含混不清。

图1举例说明一个包括应用本发明的六边形小区的蜂窝系统。参考图1，每个小区被划分为三个扇区。所有的小区被分配相同的频带，并且构成小区100的扇区101、102和103被分配有不同的资源。另外，在该小区中相应的扇区被设计为分配有不同于相邻的小区的相邻的扇区的资源。在本发明中，在不同的小区中使用相同的频率的扇区被称作“干扰扇区”。在图1中，小区100的扇区101的干扰扇区是相邻的小区110的扇区111和另一个相邻的小区120的扇区121。

对于高频带功效和频带设计的低复杂性，需要过分的频率再用来开发无线蜂窝系统。因为相邻的小区(即，扇区)可以同时发送数据，信号与干扰(C/I)余量是很小的，这是过分的频率再用的缺点。可以通过协调来自扇区的传输来将由相邻的扇区所引起的干扰减到最小，扇区通过在基站收发信机子系统(BTS)中的精确调度而引起干扰。

在多输入多输出(MIMO)系统中，来自相邻的小区的干扰没有分等级，类似单个天线系统。软调度调谐来自相邻的扇区的矩阵干扰，尤其是，可以获得在小区界限区域中用于传输给该终端足够的C/I余量。

图2举例说明一种按照本发明的优选实施例，在多个扇区中的资源分配调度方法，所述多个扇区在蜂窝通信系统中使用相同的频带。在本发明的实施例中，虽然该帧是基于时分复用设计的，本发明不限制于此，而是可以基于多种体制设计，诸如频分、空分、码分等等。

参考图2，该帧在时间轴上被划分为10个时隙。在此处，为了解释方便起见，举例说明了10个时隙，但是划分的时隙的数目可以改变。

系统资源的时隙#0被分配用于一个控制信号，诸如移动应用部分(MAP)、小区标识符(CID)等等，并且其余的时隙#1至时隙#9被分配用于数据传输。相应的子频带的数据区被划分为块201、202和203，所述块的数目等于时间轴上在一个小区中的扇区的数目。在本发明的这个实施例中，因为数据区包括9个时隙，并且每个小区被划分为三个扇区，其中相应的子频带的三个块构成一个块。因此，相应的子频带具有三个块，其中每个包括三个用于数据的时隙和一个用于该控制信号的、由三个块共享的时隙。

使用相同的频带的干扰扇区101、111和121将构成相应的子频带的三个块的其中一个设置为优选的分配块200-1、200-2和200-3，并且安排该干扰扇区101、111和121的优选的分配块200-1、200-2和200-3，使得在时间轴上它们彼此不重叠。

在本发明的这个实施例中，为了解释方便起见，使用相同的频带的干扰扇区101、111和121的优选的分配块200-1、200-2和200-3被按顺序安排在时间轴上，但是安排的顺序可以改变。

使用如上所述的帧，对干扰敏感的终端被分配有包括在优选的分配块中的时隙。位于不同的干扰扇区中、而且被分配有优选的分配块中的时隙的终端互相不干扰，因为该分配的时隙在时间上具有正交性。通过这种干扰避免，高效的频率再用变为是可能的。

为了执行按照本发明的调度方法，则需要考虑终端的干扰的检测和反馈、对干扰敏感的终端的确认、以及在相应的BTS中的干扰敏感性的调度。

传输调度被在同步的扇区之间执行，并且相应的干扰扇区的调度程序(未举例说明)首先分配优选的分配块的资源，然后随机地分配其余的资源。经由这种调度，干扰出现的概率可以被降低。也就是说，如果通信业务负荷很小，来自其他主干扰扇区的干扰被避免，而如果通信业务负荷很大，平均C/I比被改善。

按照本发明的调度方法，相应的扇区被划分为一个围绕BTS的同心圆的内部和外部区域，在内部区域中终端的发射功率被控制，使得可以期待改善该系统的性能。

图3举例说明一个在按照本发明优选实施例的资源分配调度方法中适用发射功率控制的小区的内部区域。参考图3，在每个扇区小区100中，虚拟内部区域303被围绕BTS提供。因此，在相应的扇区的内部区域303中，即使主干扰扇区的通信业务负荷是巨大的或者数据是使用整个帧进行发送的，高的C/I余量可以被保证。这个区域是具有对干扰最小灵敏度的小区区域。

按照在扇区的内部区域303中的信道状态和终端的位置，当该信号到达终端的时候，由从干扰扇区和扇区BTS发送的信号所引起的临时的衰减在终端之中是非常不同的。

相反地，如果所有的BTS连续地以相同的功率发送信号，位置接近于BTS的终端的平均C/I比将远远大于位于扇区边界上的终端的平均C/I比。假定相应的终端连续地执行信道测量，调度程序可以基于干扰敏感性对该终端进行分类。另外，该终端可以通过测量从相邻的扇区接收的干扰功率的变化来支持BTS的功率控制。

对干扰更加敏感的终端仅仅在优选的分配块中进行调度，并且如果优选的分配块的资源被耗竭，对干扰较少敏感的终端在一般的数据块中进行调度。

此外，C/I比必须在所有的扇区中是平衡的。在当前的系统中，C/I比在小区的内部区域中被提高，但是在小区边界区域中的C/I比限制了系统的性能，因此峰值C/I比被降低。

另外，终端的干扰敏感性可以通过干扰扇区分类。经由这种分类，在该帧中的一对干扰扇区之间的时间正交性可以被确认。

图4举例说明在按照本发明另一个实施例的资源分配调度方法中的发射功率控制。参考图4，该帧被划分为正交分配区域410和功率控制区域420。相对于具有高干扰敏感性的终端，相应的干扰扇区优先地分配优选的分配块或者正交分配区域410的时隙410-1、410-2和410-3，而相对于具有低干扰敏感性的终端，该干扰扇区通过小区或者扇区以不同的发射功率对于相同的时间周期分配功率控制区域420。因此，在使用相同的频率的扇区之间的干扰可以被减到最小。

更具体地说，图1的干扰扇区101、111和121分别地相对于功率控制区域420的时隙#4421和时隙#5422分配0.75、0.25和0.25不同的最大发射功率，相对于时隙#6和时隙#7分配0.25、0.75和0.25的最大发射功率，和相对于时隙#8和时隙#9分配0.25、0.25和0.75的最大发射功率，使得在扇区之间的干扰可以被减轻。

在本发明中，分别地相对于该功率控制区域420的三个顺序的时间块420-1、420-2和420-3，该干扰扇区#1101分配0.75、0.25和0.25的最大发射功率，该干扰扇区#2111分配0.25、0.75和0.25的最大发射功率，该干扰扇区#3121分配0.25、0.25和0.75的最大发射功率。

但是，分配给时间块的发射功率的顺序和电平不限制于此，而是可以按照系统环境的变化而改变。另外，在本发明的实施例中，假定在相应的时间块中的时隙的数目是二个。但是，时隙的数目不限制于此，而是可以按照该系统而改变。

在MIMO蜂窝系统中进行调度

在下文中将解释按照本发明的调度方法，其被通过将该方法施加给MIMO蜂窝系统来形成概念。

相对于给定的再用模式，假定I是一组使用相同的频率的BTS，并且J是在该系统中的一组终端。因为相应的终端(j∈J)是与其主BTS(i∈I)有关，在i和j之间的链路的平均C/I比是在所有的BTS之中最大的。假定多路存取被在时间划分，并且所有的BTS彼此同步，该时隙周期是τ_slot秒，并且N个时隙构成一个帧。调度程序对于每个帧周期或者τ_slot周期计算相应的扇区的资源分配。

多个BTS经由有线网络相互通信，并且接收来自相应的终端的控制信号的反馈。每个BTS包括一个调度程序。

基本上，该终端具有一个干扰检测装置，并且经由这个干扰检测功能，测量干扰参数(诸如，诸如C/I比、SINR、干扰协方差、相应的BTS的信道等等)，并且确定该干扰的敏感性。该终端量化和反馈测量的信息给当前的BTS。BTS确定是否该终端属于对干扰敏感的组，按照该终端对干扰的灵敏度将该终端划分为二个组，然后执行调度。具有更好的干扰特性的时间/频率/空间/代码时隙平均地分配给对干扰敏感的终端。

这些资源无需协调可以直接地被分配给其他的BTS，或者可以使用连接该BTS的回程网络借助于协调分配给其他的BTS。为了将干扰信息从终端发送给BTS，使用一个反向逻辑信道，并且为了将该调度程序的操作结果发送给所有的终端，使用一个前向逻辑信道。

干扰敏感性

在一对BTS和终端之间的时间-空间MIMO信道是固有的，并且相应的终端对所有干扰BTS的干扰敏感性被计算和分类。这个分类指的是干扰BTS相对于终端的时间-空间方差函数，并且当在相应的终端和干扰BTS之间的信道条件变化时被改变。

功率控制

BTS以一个预先确定的功率电平发送信号给位于扇区中相应的终端。如果该发射功率电平是高，来自邻近扇区的平均干扰变得更大。如果经由有线网络的多小区协调是可能的，或者调度被集成到无线电网络控制器(RNC)上，BTS调度程序可以最优化用于多个BTS的传输协方差以及发射功率控制。

时隙分配

通过将正交时隙分配给邻近的扇区，干扰避免是可能的。如果相同的时隙被分配，出现与终端对于干扰BTS的干扰敏感性和邻近的BTS用于传输所使用的发射功率成比例的干扰。

如上所述，按照本发明的调度方法，在邻近的扇区之间的盲协调变为可能。可以想得到，相应的终端测量用于主BTS和所有的干扰扇区的C/I比。通过对于时隙的一部分降低BTS发射功率电平，对干扰敏感的终端可以获得一个改善的C/I比。对于时隙周期的BTS发射功率电平补偿已经分配有相应时隙的该终端的干扰敏感性。相应的帧的时隙可以被以方差分配给三个扇区，并且在这种情况下，不出现重叠的传输。

按照本发明的调度方法可以与容量最大化方案(诸如对于MIMO系统的预编码)相结合来大大地改善系统容量。

在本发明中，使用逻辑控制信道用于发送有关调度程序的操作结果信息给终端，或者发送来自该终端的量化的信息给该BTS。

如上所述，按照本发明的资源分配调度方法通过按照干扰敏感性划分该终端，优先地将设计成在时间轴上具有对干扰小区(即扇区)的正交性的优选的分配资源分配给对干扰敏感的终端，并且将其余的资源分配给对干扰不敏感的终端，可以避免在使用相同的资源的小区之间的干扰。

另外，按照本发明的资源分配调度方法考虑到使用相同的频带的相邻的小区(即，扇区)的发射功率，通过相对于对干扰不敏感的终端来控制发射功率，可以降低相对于对干扰不敏感的终端干扰出现的概率。

尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。

Claims

1.一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其中频率再用率至少是“1”，该方法包括步骤：

将系统的频带划分为帧，每个帧在时间轴上具有优选的分配块和一般的分配块；

将终端分类为对干扰敏感的终端组和对干扰不敏感的终端组；和

按照赋予给该终端组的优先顺序给该终端组分配资源。

2.根据权利要求1所述的资源分配调度方法，其中分配资源的步骤包括以下的步骤：

确定是否存在对干扰敏感的终端；

如果存在对干扰敏感的终端，将优选的分配块的资源分配给对干扰敏感的终端；

确定优选的分配块的资源是否剩余；

如果优选的分配块的资源剩余，将优选的分配块的剩余资源分配给对干扰不敏感的终端；和

如果优选的分配块的资源没有剩余，将一般的分配块的资源分配给对干扰不敏感的终端。

3.根据权利要求2所述的资源分配调度方法，其中优选的分配块的资源被分配给相邻的小区，使得该资源在时间轴上具有正交性。

4.根据权利要求3所述的资源分配调度方法，其中一般的分配块的资源在时间轴上以不同的发射功率分配给相邻的小区。

5.一种用于蜂窝通信系统的资源分配调度方法，其经由赋予给多个通过有线网络连接的基站收发信机子系统和位于小区中的终端的系统频带提供通信业务，该小区是相应的基站收发信机子系统的无线区域，该方法包括步骤：

将相应的小区划分为至少二个扇区；

将频带划分为帧，每个所述帧在时间轴上具有指定的周期；

将所述帧的每个划分为子频带，其数目等于频率轴上的扇区的数目；

将该子频带划分为优选的分配区域和标准的分配区域；

安排该优选的分配区域和标准的分配区域，使得分配给不同的小区的扇区的相同的子频带的优选的分配区域彼此不重叠；

将在相应的小区中的终端分类为对干扰敏感的终端组和对干扰不敏感的终端组；和

将优选的分配区域分配给对干扰敏感的终端。

6.根据权利要求5所述的资源分配调度方法，其中该优选的分配区域被分配给对干扰敏感的终端，然后该标准的分配区域被分配给对干扰不敏感的终端。

7.根据权利要求5所述的资源分配调度方法，其中该帧被在时间轴上划分为多个时隙。

8.根据权利要求7所述的资源分配调度方法，其中该帧的第一时隙包括一个控制信号。

9.根据权利要求8所述的资源分配调度方法，其中该控制信号包括移动应用部分(MAP)信息。

10.根据权利要求5所述的资源分配调度方法，其中该子频带被在频率轴上划分为多个子信道。

11.根据权利要求5所述的资源分配调度方法，其中对干扰敏感的终端和对干扰不敏感的终端按照来自使用相同子频带的相邻扇区的干扰敏感性进行分类。

12.根据权利要求11所述的资源分配调度方法，其中该终端的发射功率是按照该干扰敏感性进行控制的。

13.根据权利要求12所述的资源分配调度方法，其中如果该干扰敏感性被提高，那么该终端的发射功率被提高，并且如果该干扰敏感性被降低，那么该终端的发射功率被降低。

14.根据权利要求12所述的资源分配调度方法，其中该干扰敏感性是使用由该终端测量的相邻扇区的信道状态信息来计算的，并且反馈给该基站收发信机子系统。

15.根据权利要求14的所述资源分配调度方法，其中该信道状态信息包括从相邻扇区接收的干扰信号的强度变化值。