CN1886911A

CN1886911A - 无线资源管理

Info

Publication number: CN1886911A
Application number: CNA2004800352838A
Authority: CN
Inventors: 乔纳森·P·沃林顿; 达福德·默尔克达尔
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2006-12-27
Also published as: GB2408656A; GB0327798D0; US20070064491A1; WO2005053184A1; GB2408656B; JP2007512742A; JP4469857B2; EP1692781A1

Abstract

本发明涉及无线通信系统中的无线资源管理。具体地，本发明涉及一种管理用于多扇区基本收发器站点的下行链路无线资源的方法和装置，其中在多扇区基本收发器站点中功率能够在扇区之间共享，在该方法和装置中，基于修正的所报告功率测量来作出无线资源管理决定。

Description

无线资源管理

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的无线资源管理。特别是，本发明涉及一种用于无线资源管理的方法及其对应的装置。本发明特别应用于一种多扇区基本收发器站点，在该站点中功率能够在扇区之间共享。

背景技术

在无线通信系统中，通常为移动型的用户设备与基站收发信机进行无线通信，其中该基站收发信机通常提供通信连接到其它用户设备，以使得该其它用户设备和该基站收发信机进行无线通信；或者与连接到该基站收发信机所属的通信系统的其它用户设备进行无线通信，该其它用户设备例如是蜂窝通信系统；或者与外部网络进行无线通信，该外部网络例如是公共交换电话网络(PSTN)或因特网。从用户设备到基站收发信机的方向被称为上行链路，而从基站收发信机到用户设备的方向被称为下行链路。

通常，基站收发信机具有接收部分和发射部分。接收部分经天线从用户设备接收上行链路射频信号，将接收到的射频信号进行混合以获得基带信号，然后对获得的基带信号进行解调/解码以获得接收到的数据，例如向前传输到目的地的信令或消息数据或用户数据，例如经该基站收发信机所属的蜂窝通信系统到达另一个用户设备。

发射部分接收数据以便将其传输到与该基站收发信机连接的用户设备，对该数据进行调制/编码以获得用户所需的基带信号，然后混合该基带信号以接收用户所需的射频信号。然后，用于基站收发信机的射频信号，也就是，用于所有用户设备的累积射频信号，在经基站收发信机天线发射之前被功率放大器放大。

为了增加通信系统中的容量，基站收发信机站点可以细分为单独的扇区或小区，每一个扇区或小区具有单独的功率放大器和天线。在这种情况下，共用多扇区基站收发信机的各扇区的功率放大器资源是有利的。

通过共享经所有功率放大器放大的每个扇区的信号来实现这一点，也就是，N个输入信号被拆分，然后在经功率放大器放大之后又重组为N个新信号。

由于经功率放大器的资源的共用而共享信号放大，该配置使得每个功率放大器的所需动态范围减小，从而导致功率放大器的成本降低。这在码分多址(CDMA)系统中尤其显得重要，这是因为获得的总体信号具有固有的大动态范围，其需要进行线性放大。此外，由于一个功率放大器的故障不会导致扇区失去所有功率放大，所以该配置提供自动功率放大器冗余。最后，该配置能够实现和基站收发信机共处同一位置的不同系统之间的功率共享，例如，AMPS和IS95系统之间。

通常，基站可用的无线资源是有限的，并根据所采用的无线技术，通过频率和/或时间和/或码字划分为许多物理和逻辑通道。一个基站收发信机通常支持多个用户设备，因此无线资源，也就是基站可用的不同通道必须分配给不同的用户设备。通常，由无线资源管理功能来进行该分配。

在许多系统中，一些无线资源管理功能会至少部分依赖于每小区可用的总功率。码分多址(CDMA)系统尤其是这样，在该系统中，下行链路无线资源功率功能例如接入控制和用户调度通常都基于可用的码字信道的数量以及每小区可用的总发射功率。在大多数CDMA系统中，可用的正交码的数量是足够的，通常不会造成限制。因此，系统容量受到小区的最大发射功率能力的限制，该最大发射功率能力进而由基站收发信机功率放大器的额定功率所控制。

无线资源功率功能通常依靠从基站收发信机进行功率测量，特别是测量每用户码字功率和总发射载波功率，以确定每个单独小区和该小区的最大容量也就是该放大器的额定功率有多么接近。

本发明旨在提供用于多扇区基站收发信机的无线资源管理，其能够更有效的利用所共享的功率放大器资源。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供一种确定下行链路功率分配的方法，如权利要求1所限定的那样。

根据本发明的第二个方面，提供一种用于确定下行链路功率分配的装置，如权利要求10所限定的那样。

附图说明

为了更好的理解本发明，以及示出如何实现本发明，现在将通过示例的方式参照附图，其中：

图1示出根据实施例的基站收发信机中的主功能块和无线资源管理单元；

图2示出如图1所示的功率修正算法的操作方法的流程图；以及

图3是示出由功率修正算法产生的示例性修正的功率需求信息的表格。

具体实施方式

本发明将结合CDMA蜂窝通信系统进行描述，因为本发明特别适用于这种系统，在该系统中，小区容量是受限制的功率或干扰。然而，本发明不应当仅限于这种系统。

图1示出根据实施例的基站收发信机(BTS)100中的主功能块，以及无线资源管理器(RRM)200。仅示出和描述理解本发明所需的那些功能块。然而，本领域技术人员将会理解，本发明的实际实施当中将会包括其它的功能单元，这些其它的功能单元从本说明书中省略掉以便清楚简明。

无线资源管理器(RRM)200通常位于全球移动通信系统(GSM)中的基站控制器(BSC)中，或者位于通用移动电信系统(UMTS)中的无线网络控制器(RNC)中。然而，RRM200可以和基站收发信机100(还被称为UMTS术语中的节点B)处于同一位置，或者位于通信系统中的任意其它合适的网络元件当中，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

在所述实施例中，BTS100是一种具有3个扇区的多扇区BTS站点，其具有共用的功率放大器。此外，假定每个扇区具有20瓦特的最大功率，也就是，每个功率放大器的额定最大输出功率是20瓦特，因此，该多扇区BTS站点的总体组合发射功率是60瓦特。很清楚的是，该实施例中所述的多扇区站点中的扇区数量以及最大功率并不是必须如此的，也可以采用不同值来实施其它实施例。

BTS100具有功率测量功能模块110，其产生每个扇区所需的功率输出测量，例如，每个扇区所需的总体下行链路发射功率的测量。功率测量功能模块110可操作性连接到RRM200，将功率输出测量传输给RRM200。这可以通过测量报告的方式来进行。这种测量报告可以连续产生，以及/或者可以响应于具体事件或触发器而产生。

此外，BTS100还可以具有BTS过载控制模块120。如果这样的话，功率测量功能模块110还可以连接到BTS过载控制模块120，还可以将功率输出测量传输给BTS过载控制模块120。

RRM200可操作性连接到BTS100的功率测量功能模块110，如上所述，以接收功率输出测量。如上所述的那样，RRM200通常位于GSM系统的BSC，或位于UMTS系统中的RNC，在这种情况下，经BTS/BSC接口(Abis接口)或RNC/节点B接口(lub接口)发送该功率输出测量。很清楚的是，该传输的具体细节对于本领域技术人员而言是显而易见的，因此在此不再进行描述。

根据该所述示例性实施例的RRM200包括功率修正模块210以及多个不同的无线资源管理功能模块。示例性所述无线资源管理模块是：接入控制模块220；调度器230以及切换控制模块240。此外，RRM200还包括RRM过载控制模块250。

所述的多个RRM模块以及本领域技术人员公知但是在此为了清楚简明而被省略的其它模块利用发射功率测量来确定基站的运行，这是本领域技术人员所公知的。具体而言，接入控制模块220利用发射功率测量来确定新的用户设备对于小区/扇区而言是否能够被允许；调度器230利用发射功率测量来确定在下行链路传输的调度期间什么代码和功率应当分配给用户设备；切换控制模块240利用发射功率测量来确定是否切换一些用户设备给较轻负载的小区；以及RRM过载控制模块250利用发射功率测量来确定每个扇区的过载。

可以设想的是，功率测量功能模块110，如果有的话，BTS过载控制模块120通常会实现为BTS100内部的单独软件模块。此外，通常设想的是，功率修正模块210、接入控制模块220、调度器230、切换控制模块240以及RRM过载控制模块250通常实现为RRM200内部的单独软件模块。然而，本发明不应当限于利用软件模块，所述的功能性可以由软件、硬件、固件或其组合来提供，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

在本发明的一个实施例中，功率修正模块210装备有多带宽滤波器来确定基站上每个扇区的短期、中期和长期功率需求。功率修正模块210可以利用该信息来激活从一个扇区到另一个扇区借用的不同功率级。此外，功率修正模块210可以针对不同的RRM功能块而不同地利用该信息，这将在下面加以描述。

图2是示出如图1所示的功率修正模块210的操作方法的流程图。

首先，在步骤s10中，功率修正模块210从功率测量功能模块110接收每个扇区的发射功率测量，如上所述。然后，在步骤s20，功率修正模块210调节或修正用于至少一个扇区和/或用于至少一个RRM模块的功率测量。可以根据功率调整算法来进行调节或修正，该算法将在下面更加详细的描述，以及/或者该调节或修正可以作为滤波的结果，如下所述。最后，在步骤s30，功率修正模块210将每扇区的修正功率测量提供给RRM功能块，在该情况中是RRM模块220-240。此外，应当注意，RRM功能块，在该情况中是RRM模块220-240，会不同地接收修正的功率测量，这将在下面更加详细的描述。此外，功率修正模块210会发送每扇区的修正的功率需求测量到RRM过载控制模块250(在图2中未示出)。

在最普遍的情况中，应当注意，对从BTS100接收到的功率测量进行的修正会涉及对一个或多个扇区中的所报告功率的调整或调节。可选的，或者此外，对从BTS100接收到的功率测量进行的修正会涉及短期、中期或长期滤波器对于功率测量的应用，以获得长期、中期或短期平均值和/或方差信息。在一些应用了调整和滤波修正两者的实施例中，滤波修正被有利的应用到调整值。在其它实施例中，调整该滤波值会是有利的。调整和滤波可以以任意一种顺序进行。

应当注意，步骤s20中功率修正模块210所进行的调节或修正不必对于所有功能模块和RRM过载控制模块250都相同。实际上，考虑到一些实施例中不同RRM功能块的不同需求，功率修正模块210会产生用于两个或多个RRM功能模块220-240以及RRM过载控制模块250的相应修正的功率测量。因此，下面所述的原理和例子可以应用到一个或多个单独的修正或调节，或者应用到将应用到所有RRM模块的修正或调节。

清楚的是，可以采用许多不同方式来实现该功率修正模块210，也可以根据所需的效果来采用该功率修正模块操作修正功率测量的原理。

功率修正模块210可以操作以改变一个或多个所报告功率需求测量。功率修正模块210通常对相关的所报告功率进行修正，以实现扇区之间的功率资源的改进分配。因此，例如，重负载的扇区会分配到大于单个扇区额定功率的功率，从而改进总体站点功率利用率。

因此，短期到长期滤波值会被共同地或者独立地考虑，以确定分配给每个小区的最佳功率级，以及/或者提供合适的依赖时间的输入给RRM功能块和算法，以使得RRM算法知晓SPS能力并且分配资源以便获得最佳利用，例如，通过分配大于单个扇区额定功率的功率给重载扇区，因此增加了站点容量。建构滤波值，以使得最佳处理对于长期和短期负载变化的响应。

图3是示出根据图3操作的功率修正模块210所产生的示例性功率调整信息的表格。

在第一个例子中，所报告功率是5W-5W-35W。在这种情况下，小区1和2为轻负载，而小区3为非常重负载。然而，3个小区所用的总功率仅为45W，其在60W的站点功率容量以内。如果这些所报告功率被直接提供给RRM模块220-240，则小区3中的过载会导致RRM模块220-240减小小区3的功率需求，例如，通过减小小区3中现存用户可用的功率，不允许新用户使用小区3，并且如果可能的话，处理一些用户到较轻负载的小区，例如小区1和小区2。这导致了低效利用基站的可用功率。

相反，根据该示例性实施例，所报告功率在被传输到RRM模块220-240之前被功率修正模块210修正。此外，针对不同的RRM模块220-240不同地修正所报告功率。

在该示例性实施例中，功率修正模块210在将该功率测量传输到接入控制模块220之前将所报告功率修正为5W-5W-20W。这些所报告功率将导致接入控制模块220允许另外的用户进入小区1和2(由于所报告功率小于20W的标称小区功率)，但是不会允许任何另外的用户进入小区3(由于所报告功率处于20W的最大标称小区功率)。因此会包含小区3的利用，以防止小区3的利用发展成失控状态，进而仍然允许对小区1和2的利用。

在该示例性实施例中，功率修正模块210在将功率测量传输到调度器230之前将所报告功率修正为15W-15W-15W。调度器230然后将允许额外的5W(也就是，调高到20W的标称最大功率)被调度给任意小区中的现存用户。这将使得能够进一步利用过载的小区3(如果由调度器230已经接收到35W的真实测量，则这将不会被允许)，因此使得功率资源被用于最需要的地方。此外，还可以允许轻负载小区1和2调度另外的5W给现存用户，因此不会不公平的限制这些小区中的容量。

在该示例性实施例中，功率修正模块210在将测量测量传输给切换控制模块240之前将所报告功率修正为5W-5W-20W。切换控制模块240因此将相信小区3处于20W的标称功率限度。依赖于所实施的算法，切换控制模块240可能会不采取任何动作，或者仅仅监测进一步的情况，或者可选地会采取措施以切换一些用户给相邻的小区。在任何一种情况中，从重负载小区3将切换到其它小区的用户的数量将会大大小于已经报告小区3具有35W的真实功率的情况中的用户数量。由于小区1和2报告的真实功率是5W，其良好的处于20W的标称功率限度以内，所以切换控制模块将不会对这些小区采取动作。

在第二个例子中，所报告功率是15W-15W-35W。在这种情况下，小区1和2被合理的重负载，而小区3被非常重负载。3个小区使用的总功率是65W，其略高于60W的站点功率容量。如果这些所报告功率被直接提供给RRM模块220-240，则小区3中的过载会导致RRM模块220-240大大减少小区3的功率需求，例如，通过减小小区3中现存用户可用的功率，不允许新用户使用小区3，并且如果可能的话，处理一些用户到较轻负载的小区，例如小区1和小区2。这导致了低效利用基站的可用功率。

相反，根据该示例性实施例，所报告功率在被传输到RRM模块220-240之前被功率修正模块210修正。

在该示例性实施例中，功率修正模块210在将该功率测量传输到接入控制模块220之前将所报告功率修正为20W-20W-20W。这些所报告功率将导致接入控制模块220防止另外的用户进入任何小区(由于所有小区的所报告功率处于20W的最大标称小区功率)。因此在这三个小区中的用户数量得以稳定。

在该示例性实施例中，功率修正模块210在将功率测量传输到调度器230之前将所报告功率修正为20W-20W-20W。由于调度器230将相信所有小区都处于最大标称小区容量，所以调度器230将不会为任何小区中的现存用户调度任何额外功率。再次，这将稳定小区的功率需求，并防止功率需求进一步增长。

在该示例性实施例中，功率修正模块210在将测量传输给切换控制模块240之前将所报告功率修正为20W-20W-20W。切换控制模块240因此将相信所有小区都处于20W的标称功率限度。依赖于所实施的算法，切换控制模块240可能会不采取任何动作，或者仅仅监测进一步的情况，或者可选的会采取措施以切换一些用户给相邻的小区。在任何一种情况中，从重负载小区3将切换到其它小区的用户的数量将会大大小于已经报告小区3具有35W的真实功率的情况中的用户数量。从小区1和2切换到另一个小区(除小区3之外)的用户的数量将大于如果小区1和2的真实功率所报告为也就是15W的情况，这导致节点B上的总体负载减少。

因此，由于功率修正模块210修正所报告功率的动作，无线资源管理得以改进，并且可以最佳地利用基站功率资源。如果，如示例性实施例的第一个例子中那样，功率修正模块210根据RRM模块的不同而进行不同的修正，该修正会导致产生每个RRM模块的最佳改进性能，从而导致整体无线资源管理和系统运行均得以改进。

在上述示例性实施例中，调整功率测量被直接传输到相应RRM模块。但是，如上所述，功率值可以施加到滤波器，而滤波器的平均值可以被传输到不同的RRM模块。功率值可以是原始测量功率值，或者可以是上述的调整功率值。在一个实施例中，功率修正模块210提供有滤波器，该滤波器在特定的时间段上提供平均值。此外，如上所述，上述调整功能可以应用到滤波器的输出。

因此，例如，用于接入控制RRM模块220的功率值可以施加到提供长期平均功率值的滤波器。在该上下文中，长期涉及在分钟级或数十分钟级的时间段上的平均值。这使得接入控制模块能够基于小区的长期负载作出决定，而不是考虑短期波动。

相反，调度器在较短时间的帧上运行。因此，用于调度器RRM模块230的功率值可以施加到提供短期平均功率值的滤波器。在该上下文中，短期涉及数十帧级的时间段上的平均值。这使得调度器能够基于小区的短期负载作出决定。

将从在滤波值或平均值上运行中获益的无线资源管理模块的另一个例子是小区呼吸模块，其操作以改变小区的导频信号发射功率，因此改变小区尺寸。优选地，这种决定应当基于较长时间段时期例如一个小时或更长上的平均功率值而作出。

如上所述，RRM过载控制模块250从BTS过载控制模块120接收过载警报，并且还监测BTS站点上的总体负载。此外，RRM过载模块还提供过载信息到功率修正模块210。

功率修正模块210监测过载信息，以确定该过载控制警报是否是基于站点的或是基于扇区的。通过该信息，功率修正模块210可以改变用于站点或用于扇区的标称功率可用信息。因此，例如，功率修正模块可以系统地分配大于标称额定功率的更大功率，并且考虑所报告过载控制警报以确定每扇区的或用于基站的最佳功率。如果确定出即使当例如66W的功率被分配给基站也没有产生过载控制警报，则功率修正模块能够利用该信息来将总体可用功率修正为66W。

应当注意，利用过载控制警报来确定每扇区或每站点的实际功率，与标称额定功率相反，这样即使在BTS站点中没有共享的功率时也能够是有效的。在这种情况下，功率修正模块210将根据用于该扇区的最佳功率而修正报告到RRM模块220-240的功率。

此外，功率修正模块210可以变得获知基站上可用的标称功率的变化，例如，其中一个功率放大器的故障。在这种情况下，功率调整模块将对所报告测量进行调整，以考虑可用的总功率。实施本发明将导致获得一个或多个下列优点：

可以实现容量增益，这是由于通过将一些未使用的功率从较轻负载扇区转移到重负载扇区，从而在更重负载扇区上可以容纳更多的用户；

可以实现更有效的过载控制的管理，即使在基站没有实现功率共享，也能够导致容量的增加；

可以实现每个无线资源管理功能的最优化，这是由于不同修正的测量的功率需求可以提供给不同的无线资源管理功能。

因此，在所述实施例中，在无线资源管理器上引入一种算法，其在无线资源管理器功能块进行处理之前修正所报告功率测量，以更有效的利用多扇区基站中的基站功率资源。此外，还公开了一种过载控制功能块，其通过确定基站或基站扇区的真实功率容量，而不管在扇区之间是否实现功率共享，从而实现最优化功率利用。

虽然在图1所示的示例性实施例中功率修正模块210示出为和示例性RRM模块220-240分离的分离模块，但是并没有必要在所有实施例中都提供分离的功率修正模块210。相反，上述功率修正模块210的功能性可以实现为每个RRM模块的一部分。在该替换实施例中，设想在每个RRM模块中，初始执行功率测量输入的修正，参照图2如上所述，然后相应RRM模块以正常方式使用其结果。此外，还可以修正RRM模块，以当利用所报告功率测量作出无线资源管理决定时考虑基站的功率共享能力。

Claims

1.一种管理下行链路无线资源的方法，该方法包括以下步骤：

接收下行链路功率信息；

修正所接收的下行链路功率信息；

基于修正的下行链路功率信息作出下行链路无线资源管理决定。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定可用下行链路功率的步骤，并且在确定下行链路功率分配的步骤中使用该可用下行链路功率信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其中该可用下行链路功率利用关于过载控制警报的信息来确定。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中下行链路功率分配的确定依赖于下行链路功率信息和可用下行链路功率信息的比较。

5.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其中修正所接收的下行链路功率信息的步骤包括对下行链路功率信息进行至少第一和第二修正以产生第一和第二修正下行链路功率信息的步骤；并且作出下行链路无线资源管理决定的步骤包括基于第一修正下行链路功率信息作出第一下行链路无线资源管理决定以及基于第二修正下行链路功率信息作出第二下行链路无线资源管理决定的步骤。

6.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其中修正和用于多小区基站中至少一个小区的下行链路功率信息的调整有关。

7.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其中对于不同的无线资源管理决定不同地执行调整。

8.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其中修正和下行链路功率信息的滤波有关。

9.根据前述任意一个权利要求所述的方法，其中对于不同的无线资源管理决定执行不同长度时间的滤波。

10.存储介质，其存储用于执行根据前述任意一个权利要求所述的方法的处理器可执行指令。

11.用于管理下行链路无线资源的装置，包括：用于修正所接收的下行链路功率信息的装置；以及用于基于所修正的下行链路功率信息作出下行链路无线资源管理决定的装置。

12.根据权利要求11所述的装置，其中用于修正所接收的下行链路功率信息的装置是功率调整模块。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其中用于基于所修正的下行链路功率信息作出下行链路无线资源管理决定的装置是无线资源管理模块。

14.一种基站控制器，包括根据权利要求10-13所述的装置。