TWI258941B - Method and system for computing the optimal slot to cell assignment in cellular systems employing time division duplex - Google Patents

Description

1258941 玖、發明說明： 爱ϋ屬之拮術領域 本發明係有關於無線通訊。更明確地’本發明係有關於運用分時多工(丁來八 隔基地台對行動電話、與行動電話對基地台通訊的第三代(3G)行電電話系統。 無線分時行動電話线通常储時間_分顏為時間赌（frame)的相等持續 時間。該系統係運用TDD方案而將時間訊框劃分成有限個稱為時槽的相等持續= 間，且允許-胞元使用某些或所有時槽來作上行鏈路（行動電話對基地台）或下行鍵路 (基地台對行動電話)傳輸…胞元之時槽分配係定義該胞元應如何使用每一時槽。一胞 兀係由三種可能的方式來使用―時槽：丨)上行鏈路傳輸；2)下行鏈路傳輸；或$未使用 任何時槽。 可由該系統來改變一胞元之時槽分配，以調整適應流量之需求。譬如，當下行鏈 路的流量量增加而上行鏈路的流量減少時，該系統可將某一時槽之分配由上行鍵路更改 成下行鏈路。此外，-系統之不同胞元通常不需具有相同的時槽分配。偏若在一地理區 域中之流量特徵與其他區域者不同時，則涵蓋該等區域之胞^1將具有不同的分配，以最 佳化地調整適應區域流量狀態。 -胞元c之時槽分配Ac係由一組价值代表，其中時槽分配之第s個值…係代 表使用該胞7L巾之第s個時槽。用於上行鏈路與下行鏈路傳輸之喃數量，係分別以< 與Ν。表示。 第1圖係顯示位在同一鄰近地區中之兩胞元的衝突時槽分配。一第一胞元⑺具 有-時間訊框12 ’其中包括複數個時槽NA1至ΝΑΤ。該料槽制於上行鏈路或下行鍵 路通訊、或著完全不使用。在本範例中係假設時槽Να3可用於—行動電話單元18與基 地台η之間的上行鏈路通訊。包括有_第二基地台2Q之―第二就14雜接近第: 胞元K)。該胞元係使用-第二時間訊框15來通訊，其中該訊框包括複數個時槽^至 nbt。在該第二胞元中’該等時槽亦用於上行鏈路或下行鏈路通訊、或著完全不使用。 1258941 在本範例巾係假設時槽NB3可用 10極可能對第-胞元基地台„ 路通訊。由於胞元互相接近，因此第二胞元 成系統服務降級(基地台對基地台干擾型電=早元18之間的通訊造成干擾，而這將造 隔離等級，可㈣爾受她㈣咖路彳龜㈣蜂論的 一時槽，且將該時槽標記為該胞元中21G必縣订動電話單元18分分配給另 量。 …、使用之一上打鏈路時槽，如此將減少系統之容 對行動電针Γ⑷目極為接近之彳讀電話上行鏈路與τ行鏈路時槽，而發生行動電話 1« I；!： *：' 配至干擾較磁=_=她™咖冑，糊細_重新分 胞元未相互、查纟 、母肊兀决疋最佳之時槽分配。當相鄰 ^ (Γ^^#(εΓ〇^8ΐ〇^ 〇 時槽分配來實施上行鍵路通訊，且另一胞元將可使用相同之時槽分配來實施 路通訊。如此將造成，某—胞元之下行鏈路傳輸可能干擾另—胞元之上行鍵路接 ^。因此’亟n⑽，其骑慮_胞元之賴分配财 提升整體效能及每-胞元之運作。 谓刀配以 發明内衮 本發明係一種可在任何兩胞元之間提供最大數量之交錯槽，以將上行鍵路 鍵路時槽數量最佳化之嫩方法。本侧藉由考慮概基地娜地台或行動電丁 邊對订動電話干擾’·與b)儘可能將每—就之時槽分配與區域流狀態進行匹配，而在任 何兩胞兀之間蚊最大數量之交錯槽，且有效率地對—系統之每_胞元中的每—時槽八 配至上行鏈路或下行鏈路的—方向。本侧依據傳輸功率需求，而將使用者分配: 槽，以便在同-地理區域中兩胞元間允許衝突的時槽對胞元分配。 ^ !258941 件0 以下將參考圖式來說明本發明 其中全文中㈣相同之參考代碼來代表相同之元 本發明係考慮以下兩假定。第_，當兩胞元之相互 凡之間的交·大_„，或減地，t_ 、=场，該兩胞 減少。篦―，一的ee j才了奋忍之交錯槽數量將 -為了 選i殊之時槽分輯造成 而導致無法服雜阻塞或賴)之流量函數。 4因柄槽分配挑選 狀此項技藝之人士應可了解到，較大隔離之就將可提供—較 指卿於基地峨地台干擾之兩基地台之間路徑損失的—統稱。糾 ”H請於，分财結兩胞元之兩行動電話的任何朗之可紐置之間的路 二=佈(侧於行動電崎行動餘之谓）。在後者中，該度量可為該分佈的百分 倘㈣胞蚊間具有-料蚊_，_魏元料敏自线獅 配。在這種叙下，基地台雜地台、行動電輯㈣f話之干_織不顯著。在另 ^極端中，奸細-峨在__驗爾—物槽。如此產生之基 台對基地台干擾之量將妨礙通訊、或無法以該等時槽實施任何通訊。 然而，本發明最優地可實施至落於兩極端之間的情形，其中可藉由運用卿之益 線電資源管理卿)技術而允許有限數量之交錯槽。與其所服務之節點B相接近的無線 傳輸接收單元(WTRU) ’將優先地分配給交錯槽，喊摘電輯行動餘干擾之可能 性最小化。 可忍受之最大數量交錯槽係眾多因數之函數，該等因數包括、但不限於環繞著節 點B之使用者地理環境、WTRU之移動性、及刪效能。兩胞元⑷與c2)之間的交錯 槽最大數量係由(Xel，e2)代表。本發明係假設，介於任何麟胞元之間的交錯槽最大數量 係屬已知。實際上，操作者可藉由考慮胞元⑷與句之隔離程度，來決定一適當之而4 值。本發明亦解說一種可能之系統化方法，其可用於決定(Xci c2)。 用於-胞元之-時槽分配㈣的實際成本，可依據因目前時槽分配以致無法服務 1258941 之流量來定義。偏若因缺乏流量而使時槽未使用，則將與如伽^ 由因在-胞元(C)中挑選特殊之日轴饤刀配％槽無關。亦可藉 成本函數料職料贿歧翻—綠，核輕本函數。 4錯數里兩者係密_關。鱗望使總成本 ί函數躲―胞—元之各別成本函數Μ總和。倘若可互相獨立地婦每-胞I之= 刀配I由:母胞兀之上行鏈路/下行鍵路時槽的數量恰好可配合流量特徵，因此节時 :分轉為-簡易的工作。不幸地，該等胞元並非互相隔離，且必須考慮胞元隔離。^

在兩/Γ之間利用愈多的衝突時槽分配時，隔離不足將造成該等胞元互相干擾，偏若I 兀C ^爾在超過—個交錯槽(即Xei e2>1)時，則無繼這種干擾。是以，交錯 槽之取大數錢餘，當欲尋求可使成本函數F最小狀最佳化方辦，所必須考曰 一限制。 ‘ 實現本發日_知町各錄·· 之胞缝_);2卜伽訊框中 了用^里的㈣數綱；3)—胞元中可用於流量之上行鏈路時槽最小與最大數量(分 別^ ^麵）’及(4)一胞元中可用於流量之下行鏈路時槽最小與最大數量(分別為 數里。故可猎由不同之方式達成：υ譬如在—粗略方式中，當胞元U與〇互相相對地 較接近」時，手動設定Xcl c尸〇，且當cl與互相遠離時，設定一 糸統化方式’將在以下中說明；及3卜「手動調整」，其中操作者可根據專業經驗為基 礎’而依據試探法來作調整，譬如可能在—業已建立之系統中，判斷當室内胞元互相分 離200公尺日夺’系統可忍受4個經許可之交錯槽，而不致發生任何問題。 當已得到在每—胞元e中分配之上行鏈路（^ )及(<)數量後，即可尋求最佳 化之時槽對胞S分配。系統係指派W個上行鏈路時槽予胞元e，分配W個下行鍵路 時槽與胞元e，且在胞元e中剩餘(Μ-A^-<)時槽未使用。系統永遠以相同之優先 順序來分配上行鍵路時槽予所有胞元。譬如，假設具有价=8個時槽且優先順序為⑻、 S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8)。因此，倘若Μ二3，則系統將分配時槽si、s2、及 S3予胞元c中之上行鏈路。系統亦永遠以相同之優先順序來分配下行鏈路予所有胞元， !258941 / «序必然、與用於上行鏈路時槽之順序相反。在以上範例中，偶若…，，則系統 :刀配時槽S8、S7、S6、及S5予胞元c中之下行鏈路。就。中完全未使用時槽如。 由操作者任意地決定，分酉己時槽之優先順彳。 曰 上述中之數Ι{Ά U集合將構成以下最佳化問題之解：

Me F-^Fc 最小化： … ， ， 第一方程式 其中F係全部成本函數之和，且Fe侧聯於胞元e之時槽鏈路

Fc可由第二方程式定義： 数邊

Ku xmax(〇^min(Tc -N ^ax)) + Kd xmax(〇^min(T d -N d N d )) c c ? max )) T d 第二方程式 /、中m別指示，在胞元e中服務所有上行鏈路與下行鏈路流量所需之時槽 ㈣權重因數，其允許一系統操作者依需求來賦予上行鍵路或下行鍵路流 更q之重要〔與c係在胞元c中，分別用於上行鍵路與下行鍵路傳輸之時槽 數，及·與#_係可分配予一給定胞元之上行鏈路或下行鍵路的最大時槽數。以上 之方程式必須掌控{A^}二 {#/}二 及 〜1之值’其受到以下條件限制： min 么 N c 幺 Ν ^αχ ，兮 N u N u 八中麵與〃⑽限制值分別為上行鏈路時槽之最小與最大數 i ' 2)Nmin S Nc s NSax，支 n d、n d 、 ’、 麵，、分別為下行鏈路時槽之最小與最大數量； 3)^； λ-Ν^ <Nj 甘士 a ，/、中月匕兀之上行鏈路及下行鏈路的時槽數應小於一特定胞元中可取 得之時槽的總數量；以及4)對於每一 max{NX_Ni，N:2+K_w ^ (，切， c ’心。該最後一限制條件係表示一狀態，即兩 可具有超過X邮，，。可使F最小化、且献上述限制條件的 「丄值集合，將表示為(W&，且構成為尋求到之解。 為了更清楚地說明上述者，請參考由第2A圖和第2B圖組合所構成之一流程圖 1258941 3〇〇 ’該流程圖3〇〇包括用於獲取广c也 取二二之步驟。請先參考第2A »>，在開始時， 可在步驟302中列出所有可能的 ^值集合，如以上已詳細解說者。接著，將 ΓΙΙίϊ的值集合標示^^/^且將第^個值集合&寫為 (步，咏304)。在步驟3〇6巾將由Μ開始，且使Fc_=無限大、及 之後， 少 步驟 308 中 ， 咏 c c ’收^乃（即第二方 式）接者明再參考第2B圖’在步驟31〇中判斷&是否大於C若為「是 將在步驟312中設定C等於以、及h，且再繼續前進至步驟314。⑽為「否: 則直接由步驟310前進至步驟、、 」 ^ 入驟314，其中在步驟314中，i將變為i+卜由步驟314前進 至步驟316時，將判斯丨县石;士认 # 大於P。倘若為「否」。則返回至第2A圖中的步驟3〇8。 右然’則前進至步驟318。A半聰：no丄 在^驟^18中，將如第2B圖之步驟318所示，對所有的 c U〜，Me，由公式來給定{义’/〇所代表之最佳時槽對胞元分配。 可解各每種取佳化問題之最顯而易見的程序，係運用一「蠻力強行破解作输 force)」技術’魏可對滿^述四個限制條件之每—可能的數值集合來 計算F值。這種方法僅對較小值之Mc或祕實用，在其他情況下，其計算量將變得煩 多。 、 —«请參考第3圖’其為複數個内部胞元1〇6形成之「島狀團」的一範例，該等 胞凡之胞兀型態可能具有極高_胃性。因此，對於胞元滿，由於胞元_之間的隔 …又為最J因此將Xci，cj[其中(i，j)為(C；l、c2、c3、C4、及C5)中之任-對不同胞元]設 疋為-最小值。對比地，—外部之胞元1Q2群具有—較高程度之隔離，且因此可具有一 較高之X响數值[其中議(屬於和2之cl、c2、c3、c4、及辦 請再次參考具有兩個胞元cl及c2之一假定範例，上述中之「系統化方式」可用 ;、定兩月元間又錯槽之最大數量(Xci，c2)。當使用系統化方法來決定胞元d與c2之間 交^之最大數量(x邮)時，應已知該等胞元之最大範圍R。-胞元之最大範圍係介於 連…亥胞兀之-订動電話、與服務該胞元之—基地台之間的最大距離。當U與c2等兩 1258941 胞元並未具有相同的最大範圍時，則可設定成該兩數值中之較大者。介於cl與^ 等兩胞元之間的距離可由Dcl，c2代表。可由操作者設定一參考P。其具有—最讀们c2 及-最小數值⑽。p值係代表·_ a)當兩行動電話在相反方向上使用相啊槽時，= 至0 胞元cl之―行動電話與連結至就e2之—行動電話之間的—距離；與b)服務胞元^ 之基地台與服務胞元e2之基地台之間的距縛兩者之間的最小容許比率。當p之值減 小時’在兩胞元敎許交錯槽之機率賴高，”之值增加日_有相反的職。使用 以上概述之變數時’將可侧第三方程式來決定交錯料邮之最大數量： Xci,〇2-Ntxmin(l 3round((l - p )2(Dcl ?c2)2/4R2); 筮：古於斗、 其中ro，!-p如邮細^指示將((1_ p floor((1. ^ )2(Dcic2)2/4R2) r〇und^_ P )2(DC1;C2)2/4R2) > 1¾ fl〇〇r((1. ^ ^ ^ ^ τ € ^ # ^

P) (Dci，c2) /4R2)之最大整數的運算D 項之原因在於，僅希望考慮因選

請再次參考第二方程式，其中具有#二及TV 擇時槽分配所«之成本，料考慮在―特定區域巾個容料足所造成之成本。链 如’偽若在一特定胞元服務下行鏈路流量時需要32個時槽，且—分配中之下行鍵路時 槽最大數量僅14個，則由於不可能贿何時槽分配來服務所有的該下行鏈路流量，因才 此成本函數之下行鏈路組成分量應限制在14。 熟知此項技藝之人士應了解到，由於需要將連接自受影響之時槽轉換至另—時 槽’因此不可能在-高辭下修改時槽分配。緣是，第二絲式中伽之流量估計應以 符合時槽分配修正解的長時間平均絲礎。譬如，齡僅每％分鐘修改—次時槽分 配’則應在相同的短暫周期(具有相同數量級者)上平均流量估計值。可藉由許可= (―〇ne。咖丨）’根據譬如流量之量測值、緩衝器佔用、及通話阻塞之頻率等細 陣推導出估計值。 本發明之另-具體實施例係僅將具有最低功率需求之使用者分衝突之時槽 分配。亦即，可藉由對每-實體解之基地台鲜設定—關，來管理與⑽胞元^ (複數個)上行鏈路時槽相衝突的(複數個)下行鏈路時槽，其中該限制可由佔用該等時槽 1258941 由斐用者的柄及—時槽所定義。相反地。對於(複數個)上行鏈路時槽，其可藉 由^母時槽之上行鏈路功率設定限制來管理。可經由兩種效應來減少系統中效能降級 里第a應係-發射器所產生之干擾，該干擾儀與其傳輪功率成正比。第二，藉由 限制-Μ者之傳輪功率，即可關了自其服務基地台起算之最大聽，關此可降低 ^對連結至具有-衝突時槽分配之相鄰基地台的另—使用者產生干擾之機率、或可降低 由遠另-使用者對其造成之嚴重干擾。 應了解到，可利用其他的演算法來實現成本函數，且該等變型 發明之精神。 現在請參考第4圖，其蝴示出灣現本發明之—方㈣。為了使說明更 且驗咖職了如何實縣個，目此不概喊_测之步驟。 =係如同上述者’在步驟中決定胞元之間的一隔離程度。如同業已解說者，胞 =間的該隔離程度係與該等胞元之間的交錯槽最大數量成比例。其次，將在步驟测 ^又錯槽之最大數量。接著，在步_中，可將上行鍵路或下行鍵路之—方向分 配給系統之每一胞元中的每一時槽。 儘管已詳細描述本發明，但請了 _，本發砸相此為限，且可實施各種變更， 而不致脫離由隨㈣請專利範騎定義之發_神及範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示兩相鄰胞元之問題，盆 ^ t 1且$的-丁q 靖，'中苐一胞_與一使用者終端設借_通 況’且一第二胞兀之下行鏈路將干擾該第_胞元中证之通訊。 第2A和2B圖係表示依據本發明來計算死取之流程圖。 (is福=Γ峨顯鄭聰辦地台「島狀團 第4係用於實現本發明之流程圖。 元件符號說明： 1〇 第一胞元 12 1258941 11 基地台 12 時間訊框 14 第二胞元 15 時間訊框 18 行動電話單元 20 二基地台 102胞元 106胞元 200方法

202決定複數個胞元之間的隔離程度 204決定每一對胞元之間的交錯槽最大數量 206將每一胞元中之每一時槽分配至一方向

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Claims (1)

1258941 拾、申請專利範圍·· [—種將-通訊系統中之複數個時槽最佳化的系統，其中_最大量之交錯槽係存在 於複數個胞元之間，其包括·· -分配裝置，將_方向分配給該系麟—胞元中之每—時槽，其中基地台對基地 台之干擾將減少；及 其中每一該等胞元之時槽分配皆與通訊流量之狀態相關。 2. 3. 4. 5. 如申請專利範圍第：[項之系統，其中該複數個時槽係上行鏈路時槽。 如申請專利範圍第i項之系統，其中該複數個時槽係下行鍵路= 如申請專利範圍第！項之系統，其中該干擾係行動電話對行動干擾 如申請專利範圍第！項之系統，其中該等時槽分配係依據傳輪功率需求來實施， 以在同一地理區域中之兩胞元之間允許衝突的時槽對胞元分配。 貝

14 1258941 柒、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（四）圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明: 202決定複數個胞元之間的隔離程度 204決定每一對胞元之間的交錯槽最大數量 206將每一胞元中之每一時槽分配至一方向 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：