TWI433574B - 決定上鏈目標信號對干擾及雜訊比的方法與系統 - Google Patents
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Description
決定上鏈目標信號對干擾及雜訊比的方法與系統。
蜂巢式通訊網路典型包括各種由無線或有線連結所耦接且經由不同類型的通訊通道所存取之通訊節點。各個通訊節點包括通訊堆疊,該通訊堆疊處理經由通訊通道所發送及接收的資料。取決於通訊系統的類型,各種通訊節點的操作及組態通常被稱作不同名稱。此種通訊系統包括例如分碼多工存取2000(CDMA2000)系統及通用行動通信系統(UMTS)。
UMTS為一種描述一組協定標準的無線資料通訊及電話標準。UMTS陳述用於基地台(BS)或節點B(胞元站)與行動或使用者設備(UE)間之語音及資料傳輸的協定標準。UMTS系統典型包括多個無線電網路控制器(RNC)。UMTS網路中的RNC提供的功能等同於GSM/GPRS網路中的基地台控制器(BSC)功能。然而,RNC可具有其他性能,包括例如自治管理交遞而不涉及行動切換中心(MSC)及服務通用封包無線電服務(GPRS)支援節點(SGSN)。胞元站負責空中介面處理及一些無線電資源管理功能。UMTS網路中的胞元站提供的功能等同於GSM/GPRS網路中的基地收發站(BTS)。胞元站典型與現存GSM基地收發站(BTS)實體地共置,以降低UMTS實施成本且使規劃許可限制減到最小。
第1圖示出依據UMTS協定操作的習知通訊系統100。參照第1圖,通訊系統100可包括數個胞元站(諸如胞元站120、122及124),各在其各別涵蓋區域中服務UE(諸如UE 105及110)的通訊需求。胞元站可服務稱為胞元的涵蓋區域,且可將該胞元分成數個扇區。為了方便解說,術語胞元可意指胞元站所服務的整個涵蓋區域或胞元站的單一扇區。將自胞元站至UE的通訊稱為正向鏈路或下鏈。將自UE至胞元站的通訊稱為反向鏈路或上鏈。
將胞元站120、122及124連接至諸如RNC 130及132的RNC,且將該等RNC連接至MSC/SGSN 140。RNC處理某些通話及資料處理功能,諸如以上所討論之自治管理交遞而不涉及MSC及SGSN。MSC/SGSN 140處理至該網路中的其他元件(例如,RNC 130/132及胞元站120/122/124)或至外部網路的通話及/或資料路由。第1圖中進一步示出的是這些元件之間的習知介面Uu、Iub、Iur及Iu。
分數功率控制(FPC)方案已經提出以用於控制3GPP LTE標準的上鏈上的行動或UE發送功率。此開放迴路分數功率控制技術提出了設定UE發送功率譜密度使得路徑損失的一部分(包括屏蔽(shadowing))可被補償。當忽略最大UE發送功率譜密度(每一音的功率)時,可將UE發送功率譜密度(PSD)P建立如下:
P
=-αG
+P o
(1)
其中P
為該UE PSD,α為FPC α,G
為長期平均路徑增益(以dB表示)且對上鏈及下鏈為共用,且P 0
為經由下鏈信令被傳送至UE的PSD參考量。
使用FPC,
P o
=I
+Γ1
-(1-α)G 0
(2)
其中I
為每一實體資源區塊(PRB)頻寬的長期平均接收雜訊加干擾密度(以dBm表示),當α等於一時Γ1
為目標SINR(以dB表示),且G 0
為以dB表示的校正增益。
使用公式(1)及(2),隱含的目標SINR為:
Γ=Γ1
+(1-α)(G
-G 0
) (3)
然而,在某些情況中,沒有針對路經損失的補償且所有UE以相同發送功率譜密度(可能為最大功率)發送,這導致高干擾位準及胞元邊緣率性能不佳。在其他情況中,FPC導致習知的緩慢功率控制,在該功率控制中路徑損失被完全補償且所有接收的UE具有相同SINR。此導致頻譜效率不佳,但有良好的邊緣率。
為了改善FPC,研發了相對路徑增益(RPG)。在RPG中,上鏈發送功率根據在UE與服務的胞元站間的路徑損失以及在該UE與次一個最佳鄰近的胞元站間的路徑損失而受到控制。然而,RPG承受大量的空中干擾管理負擔且需要更多用於UE的處理。結果,RPG並非總是可達成。更具體而言,在UE與服務的胞元站間的路徑損失以及該UE與次一個最佳鄰近的胞元站間的路徑損失之無線電超過臨限值時,UE可能僅一次性回報或週期性回報,且如果該無線電低於該臨限值時可能不回報。因此,在使用RPG時可能有許多實施錯誤及空中干擾管理負擔。此外,已知的功率控制方案無法考慮到對所有其他鄰近的胞元站之實際干擾效應且需要額外的管理負擔。
至少一個實施例將UE對其鄰近的胞元/扇區產生之干擾位準用來決定該UE的發送功率譜密度。因此,優點包括容許較小的干擾分布之變異、較高傳輸率、及/或其他。此外,範例實施例藉由使用下鏈SIR估計上鏈目標SINR改善胞元邊緣資料率。
至少一個範例實施例提供一種決定上鏈目標信號對干擾及雜訊比(SINR)的方法。該方法包括首先根據下鏈信號對干擾比(SIR)決定使用者設備(UE)的該上鏈目標SINR。該下鏈SIR係根據自該使用者設備所接收的通道品質指示(CQI)指標來加以決定。
至少另一個範例實施例提供一種包括胞元站的系統,該胞元站經組態成根據下鏈信號對干擾比(SIR)決定使用者設備(UE)的上鏈目標信號對干擾及雜訊比(SINR),該下鏈SIR係根據自該使用者設備所接收的通道品質指示(CQI)指標來加以決定。
各種範例實施例現在將參照隨附的圖式來更完整地加以描述,該等圖示中示出一些範例實施例。在該等圖式中,層以及區的厚度可能為了清晰而加以誇大。
因此,儘管範例實施例能夠有各種修改及替代形式,其實施例藉由舉例方式被顯示於圖式中且將被詳細描述於本文中。然而,應該理解的是,並未意圖限制範例實施例於所揭示的特定形式,但相反地,範例實施例涵蓋申請專利範圍之範疇內的所有修改、等效物、及替代物。整個圖式的描述中相似編號意指相似元件。
將理解的是,雖然在本文中將第一、第二等等術語用來描述各種元件,這些元件不應被這些術語限制。僅將這些術語用來在元件間作區分。例如,可將第一元件稱為第二元件,且類似地,可將第二元件稱為第一元件,而不背離範例實施例的範疇。如本文中所使用,術語「及/或」包括一或更多個關聯的已列出項目的任何及所有組合。將理解的是,當將元件稱為被「連接」或「耦接」至另一元件時,其可被直接連接或耦接至其他元件,或可存在中介的元件。相反地,當將元件稱為被「直接連接」或「直接耦接」至另一元件時,沒有中介的元件存在。應該將用於描述元件間之關係的其他單詞以相似方式來加以詮釋(例如,「在...間」對「直接在...間」、「相鄰」對「直接相鄰」、等)。
本文中所使用的術語僅用於描述特定實施例之目的且非意圖為範例實施例的限制。如本文中所使用,單數形式「一」、「一個」及「該」意圖亦包括複數形式,除非上下文清楚地另有指示。將進一步理解的是,術語「包含」及/或「包括」在本文中使用時指明所述的特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件存在,但不排除一或更多其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或增加。
也應該注意到的是,在一些替代實施方式中,所指出的功能/作用可能沒有依圖式中所指出的順序出現。例如,連續顯示的二個圖式事實上可能以實質同時的方式加以執行或可能有時以相反順序加以執行,取決於所涉及的功能/作用。
除非另外定義,本文中所使用的所有術語(包括技術性及科學性術語)具有相同意義,如同通常由熟習本技藝之人士所理解者。將進一步理解的是,術語(例如,那些常用字典中所定義者)應該被詮釋為具有與它們在相關技藝之情境中的意義一致的意義且將不會以理想化或過於正式的涵義來加以詮釋,除非本文中所定義者明顯如此。
將範例實施例的部分及對應的實施方式在軟體或操作的演算法與符號表示法方面呈現於電腦記憶體內的資料位元上。這些描述及表示法為熟習本技藝之人士有效傳達它們工作的內容至其他熟習本技藝之人士所藉助者。將演算法(當此術語在此處被使用時且當它一般被使用時)設想成導致想要結果之自我一致的步驟序列。該等步驟為那些需要實體量的實體操縱之步驟。通常(雖然非必然),這些量採取能夠被儲存、轉移、組合、比較、及另外被操縱之光學、電性、或磁性信號的形式。已經證明有時候方便(原則上由於常見用法的原因)的是將這些信號稱為位元、值、元件、符號、字元、項、數字、或相似者。
在下列描述中,例示實施例將參照操作的作用及符號表示法(例如,以流程圖的形式)來加以描述,彼等可被實施作為實施特定工作或實施特定抽象資料類型的程式模組或功能性程序(包括常式、程式、物件、組件、資料結構等等)且可藉由使用現存硬體而被實施在現存網路元件或控制節點(例如,位在胞元站、基地台或節點B的排程器)。此種現存硬體可包括一或更多個中央處理單元(CPU)、數位信號處理器(DSP)、應用特定積體電路、場可程式閘陣列(FPGA)電腦或相似者。
然而,應牢記的是,所有這些以及類似的術語被關聯於適當的實體量且僅為應用至這些量的方便標記。除非特定另外說明(或因為自討論顯而易見),諸如「處理」或「運算」或「計算」或「決定」或「顯示」或相似者的術語意指電腦系統或類似的電子運算裝置(其操縱及轉換被表示為電腦系統的暫存器與記憶體內的實體、電子量的資料而成為被類似表示為電腦系統記憶體或暫存器或其他此種資訊儲存、傳輸或顯示裝置內的實體、電子量的其他資料)之動作及程序。
也注意到的是,典型將範例實施例的軟體實施態樣編碼於某形式的有形(或紀錄)儲存媒體上或經由某形式的傳輸媒體實施。有形儲存媒體可為磁性(例如,軟碟或硬碟機)或光學性(例如,光碟唯讀記憶體或「CD ROM」),且可為唯讀或隨機存取。類似地,傳輸媒體可為雙絞線、同軸纜線、光纖、或一些本技藝已知的其他合適傳輸媒體。範例實施例未受任何給定實施方式的這些態樣所限制。
如本文中所使用,術語「使用者設備」(UE)可能與行動使用者、行動站、行動終端、使用者、用戶、無線終端及/或遠程站同義且可能描述無線通訊網路中的無線資源之遠程使用者。可將術語「胞元站」理解為一或更多個胞元站、基地台、存取點、及/或任何射頻通訊的終端。儘管目前的網路架構可能考慮到行動/使用者裝置與存取點/胞元站間的區別,下文中所描述的範例實施例一般可應用至該區別不那麼清楚的架構,諸如特定(ad hoc)及/或網狀網路架構。服務的胞元站可能意指目前處理UE之需要的胞元站。
範例實施例將對於第1圖中所示的UMTS系統加以描述。然而,將理解的是,範例實施例不限於此系統或UMTS系統。例如,可將範例實施例實施於CDMA、WiMax及其他網路結構中。
如以上所討論,開放迴路FPC的一個問題在於,其無法直接考慮到UE將對其鄰近的胞元/扇區產生之干擾量。例如,第2圖示出其中UE可造成鄰近的胞元/扇區(後文中集體稱為胞元)中的干擾之實例。在第2圖中,UE T1由胞元站1所服務且產生對胞元站2的干擾。然而,如果UET1具有對胞元站2的強烈遮蔽衰落(shadow fade),則相較於在UE T1具有對胞元站2的小量遮蔽衰落之情況,可容許該UE T1發送於較高發送功率譜密度。另一實例為其中胞元站2具有更大胞元半徑的非均質部署之情況,在此情況中應容許UE T1發送於較高功率位準。
依據至少一個範例實施例,上鏈目標SINR可根據下鏈信號對干擾比(SIR)來加以決定。使用下鏈SIR來決定上鏈目標SINR容許較小的干擾分布之變異及/或較高傳輸率。此外,胞元邊緣資料率藉由使用下鏈SIR決定上鏈目標SINR來加以改善。
依據至少一個範例實施例,將下鏈SIR用來決定上鏈目標SINR。下鏈SIR包含對所有鄰近的胞元站之干擾效應的總和。結果,服務的胞元站不需要請求UE發送有關鄰近的胞元站之功率資訊且UE不需要處理鄰近的胞元站功率資訊而回報到該服務的胞元站。
更具體而言,可將UE m對鄰近的胞元站之上鏈上升貢獻(干擾效應)決定如下
其中g i , m
為自該UE m至鄰近的胞元站i
之路徑增益,g s , m
為自該UE m至服務的胞元站s之路徑增益且γ m
為該UE m的上鏈目標SINR。UE m根據下鏈傳送損失及自胞元站所接收的上鏈目標SINR決定發送的功率。
因此,可將UE對鄰近的胞元之上鏈上升貢獻決定如下:
上升貢獻可能受常數R
所限制。常數R
可根據下列之至少一者來加以選擇:邊緣率、胞元或扇區傳輸量、目標干擾位準、干擾對雜訊(IoT)比及任何其他上鏈通訊參數。常數R
可藉由系統的操作者、經由經驗測試、部署條件及/或經由SON(自我最適化網路)性能所決定。結果,可將上鏈目標SINR γ m
決定如下:
其中φ 1
為UE m的下鏈SIR,假設分時雙工(TDD)操作。因此,上鏈目標SINR可根據下鏈SIR加以決定。應理解的是,範例實施例不應限於TDD。例如,藉由平均掉快速衰落(fast fading)可將範例實施例(更具體而言為公式(6))實施於分頻雙工(FDD)中。
在地面的蜂巢式操作中,下鏈SIR一般為下鏈SINR的良好近似。更具體而言,實際下鏈SIR(由UE所決定)與根據該下鏈SIR之近似的下鏈SINR(由服務的胞元站所決定)間的差異很小(約1 dB或更小)。因此,可將下鏈SIR或者近似的下鏈SINR用於估計上鏈目標SINR。結果,近似的下鏈SINR可被稱為下鏈SINR或下鏈SIR,且在整個描述中被稱為下鏈SINR。
在對數項中,可將公式(6)轉換成:
Γ=R
+Γ D
(7)
其中Γ為上鏈目標SINR(以dB表示),ΓD
為下鏈SIR(以dB表示)且R
與以上相同,但是以dB表示。R
正比於由UE引入於上鏈中的總干擾。
可將公式(6)及(7)稱為全下鏈SIR情況以區別該全下鏈SIR與部分下鏈SIR。全下鏈SIR可具有較大的扇區傳輸率但代價為邊緣率。
在至少另一範例實施例中,上鏈目標SINR可根據使用部分下鏈SIR的下鏈SIR加以決定。
如以上所述,UE發送譜密度P(當忽略最大UE發送譜密度時)由公式(1)所表示。對於部分下鏈SIR為基礎的情況,可將FPC α在UE處設定至一。因此,可將UE PSD P決定如下:
P
=-G
+P o
(8)
及
P o
=I
+Γ (9)
其中目標上鏈SINR變成,
Γ=Γ1
+(1-β)(Γ D
+Γ o
) (10)
其中Γ D
為下鏈SINR,Γ 0
為用於校正的常數且Γ1
為β=1時的該目標SINR。β為常數,當其設定至0時回到全下鏈SIR情況且當設定至1時回到常數SINR情況。
藉由變動Γ 0
,系統可改變相對於下鏈SIR之分布的樞軸點。可將Γ 0
、Γ1
及β最適化以增加系統的性能。Γ 0
、Γ1
及β可根據上鏈邊緣率、扇區傳輸率及二者之組合的至少一者來加以選擇。
可藉由設定β至零且R
=Γ0
+Γ1
而將部分下鏈SIR情況轉變成全下鏈SIR,其中R
正比於由UE引入於所有胞元站的總干擾。
全下鏈SIR可能相對於UE邊緣率傳輸更有助於扇區傳輸率(STP)。部分下鏈SIR藉由改變β的值來改善UE邊緣率傳輸。
服務的胞元站可自下鏈通道品質指示(CQI)指標決定下鏈SIR。從以下描述將會理解,使用下鏈SIR作為決定上鏈目標SINR的度量不需要UE實施額外處理以回報來自鄰近的胞元站之干擾效應,因為該下鏈SIR代表該等干擾效應的總和且可自下鏈CQI指標加以決定。藉由使用至少該下鏈SINR決定CQI指標係為熟悉LTE相容之UE或基地台設備之人士所知悉。UE實施者針對成本對性能的權衡的變化可能會有些許變異(約1dB或更小)。「Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical layer procedures」,3 rd Generation Partnership Program
,3GPP TS 36.212,V8.5.0
,2008年12月(以引用方式將其全部內容併入本文中)概述了決定CQI指標。
第3A圖示出一種產生下鏈CQI指標的已知方法S300。在S310,UE接收來自服務的胞元站之下鏈信號。例如,UE可接收來自目前服務的胞元站之下鏈導引功率(pilot power)。可在約每100毫秒至200毫秒中作出此決定,且接收的導引功率將在此間隔內被平均以便平均掉快速衰落的效應。
依據「Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical layer procedures」,3 rd Generation Partnership Program
,3GPP TS 36.212
,V8.5.0
,2008年12月,在S320,UE根據接收的下鏈信號決定CQI指標。UE選擇CQI指標使得該UE能夠在「Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical layer procedures」,3 rd Generation Partnership Program
,3GPP TS 36.212
,V8.5.0
,2008年12月中所指定的錯誤率內與服務的胞元站通訊。更具體而言,CQI指標可根據下列之至少一者而藉由UE來加以決定:由該UE所決定的下鏈SINR、通道條件、及與該CQI指標關聯的調變與編碼方案。UE選擇了容許該UE藉由使用與該CQI指標關聯的調變與編碼方案來與服務的胞元站通訊的CQI指標。
CQI為零至十五的數字指標。UE藉由決定接收的下鏈信號之下鏈SINR來決定CQI指標。決定下鏈SINR及CQI指標所藉助的方法可為任何已知方法。一旦下鏈SINR被決定,UE映射該下鏈SINR及其他影響解碼錯誤率性能的因子至CQI指標。CQI指標為一代表最低下鏈SINR且CQI指標為十五代表最高下鏈SINR。各CQI指標識別用於該下鏈的調變與編碼率方案。
在S330,UE發送下鏈CQI指標至服務的胞元站。UE可經由空中(over the air)且每1毫秒地發送CQI指標。
第3B圖示出一種依據範實施例決定上鏈目標SINR的方法S400。
在S410,服務的胞元站接收自UE所發送的下鏈CQI指標。在420,服務的胞元站使用CQI指標以決定下鏈SINR。更具體而言,因為LTE標準被程式化於服務的胞元站中,該服務的胞元站可使用CQI指標以決定下鏈SINR。例如,服務的胞元站可使用包括與下鏈SINR值分別關聯之CQI指標的查找表。查找表可藉由與各CQI指標關聯之各調變與編碼方案的下鏈SINR的實驗室分析及/或詳細模擬來加以決定。在服務的胞元站決定下鏈SINR以後,服務的胞元站可用可交換的方式使用下鏈SIR及下鏈SINR。因為下鏈功率在服務的胞元站之成本敏感性一般小於上鏈的UE,所以在該上鏈離開涵蓋範圍時該下鏈一般受干擾所限制。因此,下鏈SIR及下鏈SINR可用可交換的方式加以使用。
在S430,服務的胞元站藉由使用公式(6)、(7)或(10)決定上鏈目標SINR,取決於是否全下鏈SIR或部分下鏈SIR被使用。例如,將公式(6)或(7)用於全下鏈SIR且將公式(10)用於部分下鏈SIR。
一旦服務的胞元站決定上鏈目標SINR,該服務的胞元站可根據該上鏈目標SINR及發送的PSD補償來決定用於該上鏈的MCS位準。服務的胞元站可觀察到在服務的胞元站之接收的SINR短期變化且調整MCS位準以追蹤該接收的SINR如何改變。
服務的胞元站合計該上鏈目標SINR與平均長期總干擾加雜訊,以決定PSD補償。在S440,服務的胞元站接著發送PSD補償至UE作為信令訊息。UE可測量來自下鏈的平均路徑損失,且自PSD補償決定發送PSD。為了減少通訊管理負擔,服務的胞元站可週期性或當PSD補償中有高度改變時發送PSD補償。
第4圖示出藉由使用範例實施例之在FPC為基礎之上鏈目標SINR的IoT控制與該上鏈目標SINR之部分下鏈SIR為基礎的近似法之5 MHz LTE上鏈STP對於邊緣率圖。在第4圖中,部分下鏈SIR具有β=0.5,而FPC操作具有α=0.8。各點標記有以十分之一dB表示的IoT目標。如第4圖中所示,使用部分下鏈SIR以決定上鏈目標SINR產生比FPC更好的STP對於邊緣率特性。
使用下鏈SIR作為度量導致對於在扇區化胞元中經由FPC的上鏈增加約30%的較高性能。此外,下鏈SIR考慮到在扇區邊界上的UE。
如以上所述,使用下鏈SIR作為上鏈目標SINR的度量不會需要來自UE的額外處理且不會添加任何管理負擔至胞元間的通訊或胞元上通訊的空中介面,因為該下鏈SIR由CQI指標所決定。
因此描述範例實施例,顯然的是,該等範例實施例可用許多方式加以變化。不應將此種變化視為背離範例實施例的精神及範疇,且意圖將對熟習本技藝之人士顯而易見的所有此種修改含括於申請專利範圍的範疇內。
100...通訊系統
105、110...使用者設備
120、122、124...胞元站
130、132...無線電網路控制器
140...行動切換中心/服務通用封包無線電服務支援節點
從下列連同隨附圖式的詳細說明將更清楚理解範例實施例。第1至4圖代表如本文中所描述之非限制性、範例的實施例。
第1圖示出依據UMTS協定操作的習知通訊系統;
第2圖示出其中UE可造成鄰近的胞元中的干擾之實例;
第3A圖示出一種產生通道品質指示(CQI)指標的已知方法;
第3B圖示出一種依據範實施例決定上鏈目標信號對干擾及雜訊比(SINR)的方法;
第4圖示出部分下鏈SIR控制方案的性能。
Claims (10)
- 一種上鏈功率控制的方法,該方法包含:根據下鏈信號對干擾比(SIR)決定使用者設備(UE)的上鏈目標信號對干擾及雜訊比(SINR)(S430),該下鏈SIR係根據自該使用者設備所接收的通道品質指示(CQI)指標來加以決定。
- 如申請專利範圍第1項之方法,進一步包含:根據所決定的上鏈目標SINR決定功率譜密度補償(S430)。
- 如申請專利範圍第2項之方法,進一步包含:發送該功率譜密度補償至該UE(S440)。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該決定該上鏈目標SINR(S430)係決定該上鏈目標SINR如下:上鏈_目標_SINR=Rφ I 其中φ I 為該下鏈SIR且R為常數。
- 如申請專利範圍第4項之方法,其中該決定(S430)包括決定該下鏈SIR如下:
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該決定(S430)包括根據該下鏈SIR決定調變與編碼方案。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該決定該上鏈目標SINR(S430)包括,根據該CQI指標決定下鏈SINR。
- 如申請專利範圍第7項之方法,其中該決定該上鏈目標SINR(S430)包括,根據該下鏈SINR決定該下鏈SIR。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該決定該上鏈目標SINR(S430)係決定以dB表示的該上鏈目標SINR如下:Γ=Γ1 +(1-β )(Γ D +Γ o )其中Γ D 為該下鏈SIR,Γ 0 為用於校正的常數且Γ1 為β =1時的該目標SINR且β 為常數。
- 一種上鏈功率控制的系統,包含:胞元站,經組態成根據下鏈信號對干擾比(SIR)決定使用者設備(UE)的上鏈目標信號對干擾及雜訊比(SINR),該下鏈SIR係根據自該使用者設備所接收的通道品質指示(CQI)指標來加以決定。
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