CN1894869A - 无线通信系统的资源分配 - Google Patents

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Abstract

一种复数个基地台的涵盖区域可针对杂讯上升及功率评估以分配系统资源的方法及系统。路径损失是被测量来决定候选基地台，且至少一时间槽是选择自该候选基地台内以最佳化上链及下链。

Description

无线通信系统的资源分配
技术领域
本发明有关无线通信系统。更特别是，本发明是有关分配资源来最小化无线通信系统中的干扰。
背景技术
无线通信系统可以若干方式被发展。例如，蜂巢型系统通常使用全向配置或扇形配置来配置。图1中显示全向配置10。全向配置是由各具有基地台的地址组成，其中该基地台是使用可接近均匀发射(接收)于水平面中所有方向的传送(接收)天线。全向配置通常被用于郊区，微蜂巢及室内区域。
例如，为了增加人口稠密区域中的系统容量，扇形配置可被使用。扇形配置50的例子被显示于图2。扇形配置亦由各包含基地台的地址(也就是地址1及地址2)组成。然而，扇形配置中，各地址是被分割为复数个扇区。为了对各扇区提供涵盖，基地台包含用于其各扇区的收发器及天线，使各扇区的天线可发射/接收于不同弧度内。例如，基地台52具有各以扇区56b，58b，60b的120度弧度发射的收发器56a，58a，60a。为了简化，被收发器涵盖的区域此后是被称为信元，应了解信元可对应配置中的扇形或全向配置中被地址涵盖的区域。
现在参考图3且继续仅为例证的蜂巢型系统，蜂巢系统通常可将时间轴分割为称做帧的相同存续期间的连续间隔。帧100是被分割为称做时间槽的相同存续期间的有限数量(Nt)间隔。特别信元是如信元的时间槽分配所界定者被允许使用某些或所有时间槽以便上链或下链传输。可于各时间槽内使用展谱技术分配有限编码数(Nc)至不同无线传送/接收单元以便传送/接收无线信号。编码及时间槽的组合是被视为频道，而分配该码至无线传送/接收单元组是被称为频道分配。最佳分配会降低干扰及增加系统容量。
通常，当无线传送/接收单元从无线系统要求资源(也就是一组频道)时，无线传送/接收单元首先从无线传送/接收单元已测量最少路径损失量来选择基地台。通常，为了测量路径损失，无线传送/接收单元是于指针信号被接收自这些信号的已知传输功率处撷取被测量功率。指针信号的传输功率通常被发送于指针内当做部份系统信息。最少路径损失量被测量自的基地台被称为最靠近无线传送/接收单元的基地台。然而，注意此基地台不可能永远为地理上最接近者。一旦最接近基地台被选择，则资源接着被分配至无线传送/接收单元。通常，被分配的频道是位于无线传送/接收单元将经历最低干扰量的时间槽内。
干扰可产生自两来源，信元内及信元间。信元内干扰为因其它无线传送/接收单元位于无线传送/接收单元的相同信元而被无线传送/接收单元察觉的干扰。信元间干扰是被来自其它无线传送/接收单元的无线传送/接收单元察觉的干扰。某些无线通信系统运用可取消被无线传送/接收单元察觉的信元内干扰的某些多重使用者检测(MUD)。UTRA的分时双工模式(3.84Mcps及1.28Mcps)为该系统的例证。这些系统中，频道分配是主要与最小化被无线传送/接收单元察觉的信元间干扰有关。
针对信元间干扰，邻近信元通常被时间槽同步化，使邻近信元可使用相同时间槽来上链及下链传输。分配资源至一信元中的无线传送/接收单元是明显增加对邻近信元的信元间干扰。例如，虽然为具有最少干扰量的时间槽，但无线传送/接收单元可被分配至时间槽而突然增加不能被操作于邻近信元中的相同时间槽的无线传送/接收单元补偿的干扰(也就是无线传送/接收单元从该时间槽分配资源是无法以足以维持令人满意信号干扰加上杂讯比(SINR)的功率来传送)。以上中断可能因无线传送/接收单元及亦被分配资源于相同时间槽的来自邻近信元的无线传送/接收单元间的熟知功率平衡而产生。
例如，功率平衡为发生于如分码多重存取型系统的各种无线通信系统。分码多重存取型系统中，因为该系统内的所有无线传送/接收单元均共享频谱，所以各无线传送/接收单元可察觉其它无线传送/接收单元的杂讯/干扰。为了达成可靠通信，信号干扰加上杂讯比必须在特定比率之上。当新无线传送/接收单元被添加至系统，该系统中的干扰增加。此使该系统内的既存无线传送/接收单元得以增加其功率以维持信号干扰加上杂讯比于特定比率之上。增加自既存无线传送/接收单元的功率是增加对新无线传送/接收单元的干扰。新无线传送/接收单元接着再次增加其功率来维持信号干扰加上杂讯比。此模式继续直到信号干扰加上杂讯比稳定为止。信号干扰加上杂讯比不稳定的例中，一个或更多个无线传送/接收单元将中断。先前技术中，以新无线传送/接收单元对该系统的现行干扰位准及相对路径损失为基础，是具有可预测干扰增加的机构。此机构可被用来选择具有最低预测干扰增加的时间槽。然而，虽然此信元及邻近信元中的时间槽内的资源不完全被使用(也就是多重使用者检测助益不完全被实现)，但此信元内仍无用于此信元内的新无线传送/接收单元的适当时间槽。此将阻碍无线传送/接收单元许可。
因此，预期具有无该限制的无线通信系统的资源分配的方法及系统。
发明内容
本发明为一种复数个基地台的涵盖区域可针对杂讯上升及功率评估以分配系统资源的方法及系统。路径损失是被测量来决定候选基地台，且至少一时间槽被选择自该候选基地台内以最佳化上链及下链。
附图说明
图1为无线通信系统的全向配置图。
图2为无线通信系统的扇形配置图。
图3为具有复数个时间槽的帧，其中各时间槽具有复数个频道。
图4为无线通信系统，其中杂讯上升及功率可针对大于一信元做评估以最佳化系统资源。
图5为评估候选信元以分配系统资源。
具体实施方式
此后，无线传输/接收单元可包含但不限于使用者设备，移动台，固定或移动用户单元，呼叫器，或可操作于无线环境中的任何其它类型组件。此后，被称为基地台者可包含但不限于节点-B，地址控制器，存取点或无线环境中的任何其它类型互连组件。再者，为了方便说明本发明，信元及基地台一词在此可被交换使用。
现在参考图4，显示无线通信系统200，其中杂讯上升及功率可针对一个以上基地台的涵盖区域做评估以最佳化系统资源。为了方便，涵盖区域将被称为信元，但当然参考涵盖区域会依据本发明被实施的系统类型或被使用的互连装置类型而改变。
系统200包含至少一无线网络控制器202，至少一基地台204，及复数个无线传送/接收单元206，210。系统200是被显示被以扇形配置方式来配置。因此基地台204包含个别对应信元218，220，222的收发器212，214，216。进程配置可依据操作者的喜好而改变。该配置及系统200组件亦依据本发明被实施的特殊类型而改变，而本发明可被实施于使用如多重使用者检测(MUD)用于处理信元内干扰的某些联合检测类型的任何类型无线系统。
假设第一无线传送/接收单元206操作于信元220中，而第二无线传送/接收单元210因交换或启始相关系统200而要求系统资源。无线传送/接收单元210将测量本身及若干信元间的路径损失。如本技术领域所知，无线传送/接收单元210包含用于测量路径损失的一处理器208。此例中，假设无线传送/接收单元210可测量本身及信元218，220，222间的路径损失。具有最小路径损失的信元预定边际内的信元及具有最小路径损失的信元是被视为无线传送/接收单元可要求资源自的候选信元。此有效地增加可被评估用于分配无线传送/接收单元的可用时间槽。也就是说，在先前技术中，被评估的时间槽数为具有最小路径损失的信元的时间槽。依据本发明传授，因为可考虑附加信元(也就是具有位于具有最小路径损失的信元预定范围内的路径损失的信元)，所以具有可被评估用来分配系统资源至无线传送/接收单元的附加时间槽。附加边际可为预期的任何边际。然而，本较佳实施例中，约5分贝的预定边际是较佳的。
例如，当无线传送/接收单元210执行其路径损失测量时，假设信元222具有X分贝的路径损失而信元220及218分别具有X+1分贝及X+3分贝的路径损失。注意，在先前技术中，因为信元222具有最小路径损失(也就是最近信元)，无线传送/接收单元210通常被分配至信元222内的时间槽。然而，如背景技术部分所述，是具有分配无线传送/接收单元至邻近信元(也就是无线传送/接收单元及信元间的路径损失不必是最小路径损失的信元，而是系统可利用多重使用者检测而避免功率平衡效应的信元)的优点。也就是说，为了利用多重使用者检测益处，通常分配无线传送/接收单元至非其最近信元的信元，其中信元间的路径损失是介于预定边际内。具有较多路径损失的传送缺点是增加所需功率及增加被产生至系统的干扰。然而，路径损失差异很小(如＜3分贝)例中，完全使用多重使用者检测来消除信元内干扰的优点是大于上述缺点。路径损失差异很小(如＜3分贝)例中，放置新无线传送/接收单元于具有既存使用者的时间槽而非空或它方面可用的邻近信元中的对应时间槽中是更具有优点。主要原因是多重使用者检测会消除此新无线传送/接收单元对既存无线传送/接收单元的信元内干扰，且另外可避免若无线传送/接收单元被放置于邻近信元中的功率平衡危害(也就是信元内干扰不能被多重使用者检测消除，因此其必须被智能管理)。因此，因为信元220及218具有介于具有最小路径损失3分贝的信元222内的路径损失，所以所有三个信元218，220，222均为成为无线传送/接收单元210的服务信元的潜在候选者。
最后被选择为无线传送/接收单元210的服务信元的信元，为无线传送/接收单元210的分配不仅可对被选择信元亦可对其他候选信元最佳化系统资源的信元。被识别为最佳化系统资源的信元是可以杂讯上升及传输功率为基础被较佳评估。当然，该评估亦可使用杂讯上升及传输功率来执行。
针对杂讯上升，较佳被测量的准则是增加杂讯上升。也就是说，为了上链，因添加无线传送/接收单元使基地台经历的额外干扰量被测量。同样地，为了下链，因被添加至系统的无线传送/接收单元所经历的额外干扰量被测量。产生最少额外干扰量的时间槽/信元组合为用于分配资源的较佳时间槽/信元组合。虽然评估杂讯上升时，增加杂讯上升为较佳准则，但应注意杂讯上升的绝对值亦可被使用。
针对传输功率，较佳被测量的准则是增加总传输功率(也就是不仅是特定连接所需的传输功率)。也就是说，为了下链，因添加无线传送/接收单元使基地台所需的额外传输功率量被测量。同样地，为了上链，因被添加至系统的无线传送/接收单元所需的额外传输功率量被测量。产生最少所需额外传输功率量的时间槽/信元组合为用于分配资源的较佳时间槽/信元组合。虽然评估传输功率时，增加所需额外传输功率为较佳准则，但应注意传输功率的绝对值亦可被使用。
处理器230，232，234可被提供于无线传送/接收单元(见无线传送/接收单元210)，至少一基地台204及至少一无线网络控制器(RNC)202分别针对候选信元评估各时间槽中的杂讯上升及/或所需额外传输功率，及针对被评估连接选择具有最低杂讯上升及/或所需额外传输功率增加的时间槽组合。具有各系统组件中的该处理器可使评估及选择适当信元/时间槽组合得以被预期执行于任何系统组件中。
熟悉本技术人士应注意增加杂讯上升的预期考虑多重使用者检测是很重要。例如图4中，信元222为具有最小路径损失量的信元。然而，其通常为杂讯上升最小增加量是借助分配无线传送/接收单元210至信元220(也就是非具有最小路径损失的信元)所导致的例子。例如，因为分配无线传送/接收单元210至相同如信元206的信元可消除额外信元间干扰被产生于无线传送/接收单元210，206间的可能性，所以不会产生任何因多重使用者检测所致的信元内干扰。
具有分配频道的大型可能时间槽集合(也就是乘上候选信元数的可用时间槽/信元)亦可使信元间干扰被最小化于邻近信元之间，藉此进一步最佳化系统资源的使用。也就是说，针对一个以上信元可选择的情况(也就是具有至少一位于具有最小路径损失的信元预定范围内的路径损失的信元)，较佳可分配不同信元中的无线传送/接收单元至不同时间槽。因此，该情况中，无线传送/接收单元210及206可被分配至信元220内的相同时间槽，使信元218及222可被分配至不同时间槽。例如，假设当另一无线传送/接收单元要求系统资源时，信元218被识别为会产生上链中的杂讯上升及/或下链中所需功率的最小增加的信元。新无线传送/接收单元较佳被分配至不同于被用于相同目的(也就是上链或下链)的邻近信元220中的时间槽的信元218中的时间槽。
亦应注意无线传送/接收单元可分配至上链或下链中的不同信元，此非被允许于本发明被实施的系统者。也就是说，其为一信元中的时间槽为最佳化下链的最佳者，而不同信元中的时间槽为最佳化上链的最佳者，或反之亦然。不允许具有独立上链及下链的系统中，可具有优点地选择提供最大增益至系统的服务信元。此可被实施为上链及下链中相对增益的典型成本/加权功能。另外，如壅塞，讯务不对称的因素亦可被考虑(如仅用于高度不对称讯务的下链最佳化)。
现在参考图5，显示依据本发明评估候选信元以分配系统资源的方法400。方法开始于评估无线传送/接收单元及若干信元间的路径损失的步骤402。路径损失测量可借助无线传送/接收单元或基地台来执行。接着，步骤404中，候选信元被识别。如上述，候选信元为无线传送/接收单元可分配资源的信元。候选信元较佳为对无线传送/接收单元具有最小路径损失的信元预定边际内的路径损失的这些信元。
步骤406中，基地台(上链)或无线传送/接收单元(下链)处的杂讯上升及/或基地台(下链)或无线传送/接收单元(上链)处的所需传输功率增加的评估是针对各候选信元的各时间槽来计算。假设无线传送/接收单元被放置该信元内，增加杂讯上升的预期是考虑多重使用者检测的效应来提供精确评估信元的杂讯上升。一旦评估完成，最佳化系统资源的信元/时间槽分配被选择(步骤408)且资源自此被要求。也就是说，被评估方向(也就是上链或下链)中产生杂讯上升最小增加量及/或传输功率最小增加量的信元及时间槽组合被选择，而资源是使用该被选择信元及时间槽组合来分配。最佳信元及时间槽的选择可导致无线传送/接收单元被分配资源自不同方向(也就是上链或下链)中相同或不同信元。
下述为使用本发明传授所执行仿真的结果。如上述，本发明使用联合频道/信元分配来增加系统容量。依据本发明，无线传送/接收单元可被分配至其最近信元或具有该最近信元的边际(如3分贝)内的路径损失的任何信元。某些例中，被增加的时间槽填充大于被增加路径损失的成本。预测杂讯上升是被用来分配各无线传送/接收单元至最佳信元及时间槽。编码并不被考虑于该仿真中。虽然本发明已研究大规模，统计位准及找出增加系统容量，但为了简化起见，小规模仿真结果在此是被讨论。
为了执行仿真，以下方法是被实施及仿真：
1)评估无线传送/接收单元及其服务信元之间及无线传送/接收单元及其邻近信元之间的路径损失。该评估可经由使用功率，上链及下链中的干扰及信号对干扰比测量来达成。路径损失是使用以下方程式(方程式1)来计算，其中Tx功率为传输功率，而SINR为信号对干扰加杂讯比。
路径损失(分贝)＝Tx功率-SINR(分贝)-(干扰及杂讯)(dBm)       方程式1
2)列表从无线传送/接收单元至候选信元(PLc)的路径损失是介于至服务信元(Plc)的路径损失的边际(如3分贝)内的候选服务信元。该服务信元是被定义为系统中无线传送/接收单元及所有信元间的最小路径损失。
3)选择候选信元及评估若无线传送/接收单元及基地台若被允许进入系统所察觉的杂讯上升。该评估是被执行用于候选信元中的所有可用时间槽。
4)下链中，使用杂讯上升评估及无线传送/接收单元及候选及邻近基地台间的路径损失来评估候选基地台及邻近基地台所需的功率增加。选择可提供候选基地台及邻近基地台所需的最小平均功率的候选信元。
5)上链中，使用无线传送/接收单元及各候选基地台间及无线传送/接收单元及各邻近基地台间的路径损失来评估候选基地台及邻近基地台所经历的杂讯上升。选择可提供候选基地台及邻近基地台所经历的最小平均功率的候选信元。如上述，杂讯上升评估是考虑多重使用者检测。
下链中的仿真是以下列假设来执行：
1)523米的地址间距离；
2)11分贝的基地台天线增益；
3)被用于信元间无相关的10分贝对数正常屏蔽标准差；
4)路径损失模型：PCS延伸至Hata Model Urban中型城市(Rappaport)；
5)最小耦合损失：65分贝；及
6)信号对干扰比目标：0.7分贝(仿真一编码12.2kbps使用者)。
少量快照被采用及绘制来呈现本发明的益处。本发明可明显改善被阻隔及断绝呼叫量；特定例中被断绝呼叫是被完全消除于某些或所有信元中。时间槽填充可被察觉增加，其可解释容量的增加。此改善并不平均分配于信元中；某些例中，特定信元显示较其它者更多的改善。
无屏蔽的仿真实际结果及2000无线传送/接收单元的提供负载被显示如下。当然，本发明亦可实施屏蔽。无屏蔽时，大多数信元仅使用一或二个时间槽；当屏蔽被开启时，被使用时间槽数大量增加，而容量大增。以下结果中，遍布信元的时间槽填充被增加，且被断绝及阻隔呼叫几乎完全被消除。以下显示结果是用于七个全向信元及五个时间槽。
无本发明：
提供负载：2000无线传送/接收单元
断绝速率：7.4468％
绝对断绝速率：7％
阻隔速率：6％
被满足使用者：92.5532％
被服务使用者：87％
#的无线传送/接收单元转换信元：0％
有本发明：
提供负载：2000无线传送/接收单元
断绝速率：0％
绝对断绝速率：0％
阻隔速率：0.05％
被满足使用者：100％
被服务使用者：99.95％
#的无线传送/接收单元转换信元：4.25％
重要应注意本发明可被随意实施于使用多重使用者检测的任何类型无线通信系统。例如，本发明可被实施于UMTS-TDD及TDSCDMA或类似其的任何类型无线通信系统。再者，虽然本发明已以各种实施例型式做说明，但熟悉本技术人士将明了被勾勒于以下本申请权利要求范围中的本发明范畴内的其它变异。

Claims (11)

1.一种无线通信系统中分配资源的方法，方法包含步骤为：
测量一无线传送/接收单元及复数个基地台间的路径损失；
以该路径损失测量为基础识别候选基地台；
评估上链及下链中的杂讯上升的增加；
评估该上链及下链中的所需传输功率的增加；
选择具有最小杂讯上升增加量的该上链及下链时间槽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所选择上链及下链时间槽是位于不具有对该无线传送/接收单元的该最小路径损失量的信元中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该所选择上链及下链时间槽具有该最小杂讯上升量绝对值型式。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于该所选择上链及下链时间槽具有该最小杂讯上升及所需传输功率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于该所选择上链及下链时间槽具有该最小杂讯上升及所需传输功率绝对值型式。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于该候选基地台为具有对该无线传送/接收单元小于预定量的路径损失的基地台。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于该预定量为3分贝。
8.一种无线通信系统，其特征在于复数个信元可被评估以分配系统资源，无线通信系统包含：
至少一无线网络控制器；
复数个信元，其中至少一基地台是与该信元产生关联；
复数个无线传送/接收单元，各具有配置来测量本身及一特定基地台间的路径损失的一处理器；及
其中该复数个无线传送/接收单元进一步包含一处理器，配置来评估杂讯上升及所需传输功率，及要求于该复数个信元至少其一的一时槽中的资源，该信元具有低于关于要求该资源的该无线传送/接收单元的一预定值的路径损失。
9.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于来自被要求资源的该时间槽及信元组合为具有最小杂讯上升增加量及该所需传输功率最小增加量的该时间槽及信元组合。
10.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于来自被要求资源的该时间槽及信元组合并非具有对要求系统资源的该无线传送/接收单元的该最小路径损失量的该信元。
11.如权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于该预定量为3分贝。
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