TWI793588B - 細胞間干擾敏感的無線資源分配方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

一種基於對細胞間干擾的敏感性來分配無線資源的方法，提供了一種基站控制器，該基站控制器首先從多個無線細胞中確定一組相鄰細胞配對集合。接著，基站控制器根據每個相鄰細胞配對的受配對內部干擾的用戶設備的數量來該組相鄰細胞配對進行排序，其中，受配對內部干擾的用戶設備是位於各相鄰細胞配對的覆蓋區域的重疊區域中的用戶設備；最後，該基站控制器根據排序後的該組相鄰細胞配隊集合，為各相鄰細胞配對依序分配資源塊。

Description

細胞間干擾敏感的無線資源分配方法及裝置
本發明是有關於無線通訊的技術領域，尤其關於一種基於對細胞間干擾的敏感性來分配無限資源的方法及裝置。
細胞間干擾(Inter-Cell Interference，ICI)可能導致無線通訊系統中用戶設備吞吐量和服務品質顯著下降。一般解決的方法是採用靜默(Muting)機制，但在使用靜默機制時，會使得系統的資源利用率降低。
多點協調傳輸(Coordinated Multipoint Transmission and Reception，COMP)是另一種解決方案，並且有著更佳的資源利用率，因此，基站間合作是在嚴重細胞間干擾環境中最重要的可行方案。多點協調傳輸在多個基站以及多個受干擾用戶設備間形成多輸入多輸出的網路，並消除細胞間干擾，但是，多點協調傳輸需要分配完整對齊的資源並且通道估計永遠不可能是完美的，從而降低多輸入多輸出系統的通道等化的速率。
也就是說，在存在細胞間干擾的無線通訊系統中如何進行無線資源分配以達到目標吞吐量(throughput)是有待解決的問題。
有鑑於此，在本發明的目的在於提供一種細胞間干擾敏感的無線資源分配方法及裝置，可以在消除細胞間干擾的同時，提升系統的整體吞吐量。
本發明提供一種細胞間干擾敏感的無線資源分配方法，該方法包括以下步驟：從多個無線細胞中確定一組相鄰細胞配對的集合，其中，該組相鄰細胞配對的集合包括多個相鄰細胞配對，各個相鄰細胞配對包括兩個相鄰無線細胞，該兩個相鄰無線細胞的基站可以執行多點協調傳輸(Coordinated Multipoint Transmission and Reception，CoMP)；根據所述各個相鄰細胞配對的配對內部受干擾用戶設備的數量的升序對該組相鄰細胞配對的集合進行排序，其中，所述配對內部受干擾用戶設備是位於所述各個相鄰細胞配對的覆蓋區域內的受干擾用戶設備；以及根據排序後的該組相鄰細胞配對的集合分配資源塊。
本發明還提供一種細胞間干擾敏感的無線資源分配裝置，其中，所述裝置包括：處理器；以及存儲器，用於存儲至少一個計算機程序，其中，所述計算機程序包括由所述處理器執行的指令，使得所述處理器執行以下步驟：從多個無線細胞中確定一組相鄰細胞配對的集合，其中，該組相鄰細胞配對的集合包括多個相鄰細胞配對，各個相鄰細胞配對包括兩個相鄰無線細胞，該兩個相鄰無線細胞的基站可以執行多點協調傳輸(Coordinated Multipoint Transmission and Reception，CoMP)；根據所述各個相鄰細胞配對的配對內部受干擾用戶設備的數量的升序對該組相鄰細胞配對的集合進行排序，其中，所述配對內部受干擾用戶設備是位於所述各個相鄰細胞配對的覆蓋區域內的受干擾用戶設備；以及根據排序後的該組相鄰細胞配對的集合分配資源塊。
1、2:無線細胞
100:無線通訊系統
101、102:基站
111、112、113及114:用戶設備
S202~S208、S402~S406:步驟
圖1為根據本發明一實施例的無線通訊系統的示意圖。
圖2為根據本發明一實施例的細胞間干擾敏感的無線資源分配方法的流程圖。
圖3為根據本發明一實施例的多個受干擾用戶設備的加權二分圖的示例。
圖4為根據本發明另一實施例的細胞間干擾敏感的無線資源分配方法的流程圖。
圖5為根據本發明一實施例的多個無線細胞的加權獨立邊集的示例。
圖6為根據本發明一實施例的細胞間干擾敏感的無線資源分配裝置的方塊圖。
藉由以下對具體實施例詳細的描述結合附圖，將可輕易的瞭解上述內容及此項發明之諸多優點。
請參閱圖1，所示為本發明一實施例中在相鄰無線細胞之間發生干擾的無線通訊系統100的示意圖。應當理解的是，該系統100可以包括任意數量的無線細胞、基站以及用戶設備。該系統100可以是全球移動通信系統(Global System for Mobile Communications，GSM)、分碼多工存取(Code Division Multiple Access，CDMA)系統、寬頻分碼多工存取(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)系統、無線分封數據服務(General Packet Radio Service，GPRS)系統、長程演進技術(Long Term Evolution，LTE)系統、LTE分頻多工(Frequency Division Duplex，FDD)系統、LTE分時多工(Time Division Duplex，TDD)系統、通用行動通訊系統(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)以及下一代無線通信系統，例如5G。
本發明中的基站指的是與無線電接入網路中的一個或多個無線中端進行通訊的一個或多個裝置。在一實施例中，基站可以被配置為接收無線電訊號和IP封包，並且作為無線終端裝置與無線電接入網路的其它部分之間的路 由器，其中，其它部分可以包括網際網路協定(Internet Protocol，IP)網路。在一實施例中，基站可以管理通訊界面的屬性。在一實施例中，基站包括基站控制器、GSM或CDMA系統中的基站收發器(Base Transceiver Station，BTS)、WCDMA系統中的節點B、LTE系統中的演進型節點B、雲端化無線存取網路(Cloud Radio Access Network，C-RAN)中的C-RAN基頻單元(Baseband Unit，BBU)或遠程無線電單元(Remote Radio Unit，RRU)等。
用戶設備(User Equipment，UE)包括無線終端裝置。無線終端裝置是指為用戶提供語音和/或資料傳輸的裝置，具有無線通訊功能的手持裝置或連接至無線調製解調器的其它裝置。無線終端裝置可以是移動終端，例如行動電話，或是具有移動終端的計算機裝置，例如平板電腦，或是具有內置計算機裝置的車載裝置，可以與無線存取網路交換語音及資料訊號。
該系統100包括多個無線細胞，其中，每一個細胞由至少一個基站管理。如圖1所示，無線細胞1和無線細胞2分別由基站101和基站102管理。應當理解的是，儘管實施例只示出包括兩個無線細胞的場景，但是本申請可以應用於三個或更多個無線細胞。多個用戶設備111、112、113和114經由系統100的至少一個基站進行無線存取。在一實施例中，每一個用戶設備基於最大接收信號強度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)與細胞1或細胞2進行通訊。如圖1所示。兩個無線細胞的覆蓋區域可能重疊，重疊區域可能導致強烈的細胞間干擾，從而降低系統吞吐量。
請參閱圖2，所示為一種無線資源分配的方法，該方法同時用於抑制兩個相鄰無線細胞的細胞間干擾。在本發明中，該方法又為雙細胞資源分配演算法。在一實施例中，基站101和基站102彼此相離預定距離。在一實施例中，基站控制器(圖1中未示出)可以在控制基站101和基站102的操作以及與管理與基站通訊的用戶設備的資源分配。基站控制器通過電纜或專用線連接到每一個基站，以執行圖2中所示的方法。在另一實施例中，基站101和基站102可以通過X2接口連接，並且任何相鄰的基站可以經由X2接口互相連接組成網狀網絡 結構，任一個基站可以用於執行圖2中所示的方法。應當注意的是，如果一個或多個方框(或步驟)被添加到流程中或從流程中刪除，也不會改變本實施例的基本概念。還應當注意的是，每一個無線細胞由基站服務，因此當用戶設備被描述為附著於(attached to)無線細胞時，它同時也附著於與該無線細胞相關聯的基站並且附著於該基站的基站控制器。
在步驟S202中，基站控制器從位於兩個無線細胞的覆蓋區域的重疊區域內的多個受干擾用戶設備確定一組用戶配對的集合。該組用戶配對的集合包括多個用戶配對，其中，每一個用戶配對包括兩個受干擾用戶設備，其中，任一個受干擾用戶設備只能與在同一用戶配對中的另一個受干擾用戶設備執行CoMP與共享資源塊。
在本實施例中，多個用戶設備附著於兩個無線細胞，其中，多個附著的用戶設備包括位於兩個無線細胞的覆蓋區域的重疊區域內的受干擾用戶設備，並且每一個受干擾用戶設備基於最大RSSI在與第一無線細胞或第二無線細胞進行通訊。在一實施例中，各個用戶配對中的各個受干擾用戶設備在子載波上發送預設最小數量的重疊領航符號。在該實施例中，為了執行CoMP，在子載波上發送的重疊領航符號的數量必須不小於預設最小值。例如，對於形成2×2多輸入多輸出(MIMO)網絡的兩個基站和一對受干擾用戶設備，該預設最小值為2。
在一實施例中，使用加權二分圖G(U1，U2，E)確定該組用戶配對的集合。加權二分圖的示例如圖2所示。基站控制器構建加權二分圖G(U1，U2，E)，其中U1包括附著於第一無線細胞的多個受干擾用戶設備，U2包括附著於第二無線細胞的多個受干擾用戶設備，E包括連接U1中每一個受干擾用戶設備與U2中每一個受干擾用戶設備的多個邊。基站控制器為每一個邊分配權重，其中，邊的權重等於該邊連接的兩個受干擾用戶設備執行CoMP時的資料傳輸速率的降低量。在一實施例中，可以根據執行CoMP之前兩個受干擾用戶設備的資料傳輸速率之和減去相同的兩個受干擾用戶設備執行CoMP之後的資料傳輸速率之 和來計算資料傳輸速率的降低量。在一實施例中，為了最小化執行CoMP時資料傳輸速率的降低量，基站控制器通過將匈牙利(Hungarian)演算法應用於加權二分圖G(U1，U2，E)來確定該組用戶配對的集合。
在步驟S204中，基站控制器判斷兩個無線細胞的所有附著用戶設備的最佳資料傳輸速率。在一實施例中，基站控制器根據附著用戶設備回報的通道品質指標(Channel Quality Indicator，CQI)，相關聯的專用通道的發射功率控制(Transmission.Power Control，TPC)命令，以及上一次傳輸的確認應答(ACK)或否定應答(NACK)反饋，來判斷該附著用戶設備的最佳資料傳輸速率。
在步驟S206中，基站控制器將靜默模式應用於附著用戶設備中受干擾用戶設備，其餘附著用戶設備則根據附著用戶設備的最佳資料傳輸速率分配資源塊，使得附著用戶設備被服務於其最佳資料傳輸速率。
在步驟S208中，基站控制器根據該組用戶配對的集合分配剩餘的資源塊給各個用戶配對中的受干擾用戶設備，並執行CoMP。
在一實施例中，基站控制器判斷所附著的用戶設備的流量需求是否已得到滿足。在該實施例中，當附著的用戶設備的流量需求已得到滿足時，基站控制器終止資源分配；否則，當附著的用戶設備的流量需求尚未得到滿足時，重新進行資源分配。
請參閱圖4，所示為一種無線資源分配的方法，該方法同時用於抑制多個無線細胞的細胞間干擾。
在步驟S402中，基站控制器從多個無線細胞中確定一組相鄰細胞配對的集合。該組相鄰細胞配對的集合包括多個相鄰細胞配對，每個相鄰細胞配對包括兩個相鄰無線細胞，該兩個相鄰無線細胞的基站可以執行CoMP。在一實施例中，基站控制器在確定該組相鄰細胞配對的集合的過程中，分類多個無線細胞中的各個受干擾用戶設備為配對內部受干擾用戶設備或跨配對受干擾用戶設備。其中，配對內部受干擾用戶設備是位於單一相鄰細胞配對的覆蓋區域的重疊區域中的受干擾用戶設備；跨配對受干擾用戶設備是位於不同相鄰細胞 配對的覆蓋區域的重疊區域中的受干擾用戶設備。在本實施例中，對配對內部受干擾用戶設備可以經由執行CoMP方式分配資源塊，而對跨配對受干擾用戶設備則應該正交地分配資源塊，因而可能會降低系統吞吐量。
在一實施例中，基站控制器基於預設目標確定該相鄰細胞配對的集合，該預設目標為最小化跨配對受干擾用戶設備的數量以及最大化配對內部受干擾用戶設備的數量。
在一實施例中，使用加權獨立邊集G(V，E)確定該組相鄰細胞配對的集合。基站控制器構建加權獨立邊集G(V，E)，其中，V是多個無線細胞的集合，E是所述多個無線細胞中任意兩個相鄰細胞之間的邊的集合。基站控制器為每一個邊分配權重，其中，連接細胞Ci和細胞Cj的邊的權重等於該細胞配對(Ci，Cj)的配對內部受干擾用戶設備的數量。在一實施例中，為了最大化多個無線細胞中任何兩個相鄰無線細胞之間的配對內部受干擾用戶設備的數量，基站控制器通過將開花(blossom)演算法應用於加權獨立邊集來確定該組相鄰細胞配對的集合。圖5為具有無線細胞集合(A，B，C，D，E)以及加權獨立邊集的示例。在將開花演算法應用於加權獨立邊集後，將獲得一個配對結果，該結果包括一組相鄰細胞配對的集合，包括(B，F)、(A，E)和(C，D)。該組相鄰細胞配對的配對內部受干擾用戶設備的數量為19，而該組相鄰細胞配對的跨配對受干擾用戶設備的數量為31。
在步驟S404中，基站控制器根據每一個相鄰細胞配對的配對內部受干擾用戶設備的數量升序對該組相鄰細胞配對的集合進行排序。
在步驟S406中，基站控制器根據排序後的該組相鄰細胞配對的集合分配資源塊。在一實施例中，對於各個相鄰細胞配對，基站控制器執行如圖2所示的雙細胞資源分配演算法分配各個相鄰細胞配對的可用資源塊，並在為各個相鄰細胞配對分配完成後，根據已分配給跨配對受干擾用戶設備的資源塊，調整其它相鄰細胞配對的可用資源塊。
請參閱圖6，所示為用於細胞間干擾敏感的資源配置裝置600。裝置600包括處理器602、存儲器604和射頻單元606。處理器602包括微控制器、微處理器、複雜指令集運算微處理器、精簡指令集運算微處理器、超長指令集運算微處理器、超並行指令集運算微處理器以及任何具有運算處理能力的數字訊號處理器或其它電路。處理器602用於實現本發明所公開的方法。存儲器604包括唯讀存儲器、隨機存取存儲器、磁存儲介質設備、光存儲介質設備、閃存設備、電、光或其他計算機可讀存儲介質，包括物理/有形且非暫時性的設備。存儲器604耦合至處理器602存儲控制裝置600運作的一個或多個計算機程序，並由處理器602執行。射頻單元606耦合至處理器602以發送和/或接收無線電訊號。
總結來說，細胞間干擾敏感的無線資源分配方法及裝置，可以根據細胞間干擾情況分配資源塊並視情況執行CoMP，以提高資源塊利用率。
值得注意的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
S402~S406:步驟

Claims (10)

  1. 一種細胞間干擾敏感的無線資源分配方法，該方法包括以下步驟：從多個無線細胞中確定一組相鄰細胞配對的集合，其中，該組相鄰細胞配對的集合包括多個相鄰細胞配對，各個相鄰細胞配對包括兩個相鄰無線細胞，該兩個相鄰無線細胞的基站可以執行多點協調傳輸(Coordinated Multipoint Transmission and Reception，CoMP)；根據所述各個相鄰細胞配對的配對內部受干擾用戶設備的數量的升序對該組相鄰細胞配對的集合進行排序，其中，所述配對內部受干擾用戶設備是位於所述各個相鄰細胞配對的覆蓋區域的重疊區域內的受干擾用戶設備；以及根據排序後的該組相鄰細胞配對的集合分配資源塊。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，所述從多個無線細胞中確定一組相鄰細胞配對的集合還包括以下步驟：構建加權獨立邊集G(V，E)，其中，V是所述多個無線細胞的集合，E是所述多個無線細胞中任意兩個相鄰細胞的邊的集合，每個邊的權重等於該兩個相鄰細胞的覆蓋區域的重疊區域內的受干擾用戶設備的數量；以及，將開花(blossom)演算法應用於所述加權獨立邊集G(V，E)，以確定該組相鄰細胞配對的集合。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，所述根據排序後的該組相鄰細胞配對的集合分配資源塊的步驟還包括以下步驟： 對所述排序後的該組相鄰細胞配對的集合中的各個相鄰細胞配對使用雙細胞資源分配演算法分配所述各個相鄰細胞配對的可用資源塊以及根據已分配給跨配對受干擾用戶設備的資源塊，調整其它相鄰細胞配對的可用資源塊。
  4. 如請求項3所述的方法，其中，所述雙細胞資源分配演算法還包括以下步驟：從位於所述兩個相鄰無線細胞的覆蓋區域的重疊區域內的多個受干擾用戶設備確定一組用戶配對的集合，其中，該組用戶配對的集合包括多個用戶配對，各個用戶配對包括兩個受干擾用戶設備，任一受干擾用戶設備只能與在同一用戶配對中的另一個受干擾用戶設備執行CoMP與共享資源塊；判斷所述兩個相鄰無線細胞的附著用戶設備的最佳資料傳輸速率；將靜默模式應用於所述附著用戶設備中受干擾用戶設備，其餘所述附著用戶設備則根據所述附著用戶設備的最佳資料傳輸速率分配資源塊；以及，根據該組用戶配對的集合分配剩餘的資源塊給所述各個用戶配對的受干擾用戶設備並執行CoMP。
  5. 如請求項4所述的方法，其中，所述從位於所述兩個相鄰無線細胞的覆蓋區域的重疊區域內的多個受干擾用戶設備確定一組用戶配對的集合還包括以下步驟：構建加權二分圖G(U1，U2，E)，其中，U1包括附著於第一無線細胞的多個受干擾用戶設備，U2包括附著於第二無線細胞的多個受干擾用戶設備，E包括連接U1中每一個受干擾用戶設備與U2中每一個受干擾用戶設備的多個邊； 為所述多個邊的每一個邊分配權重，該權重等於該邊所連接的兩個受干擾用戶設備執行CoMP時的資料傳輸速率的降低量；以及將匈牙利(Hungarian)演算法應用於所述加權二分圖以確定該組用戶配對的集合。
  6. 如請求項5所述的方法，其中，所述兩個受干擾用戶設備執行CoMP時的資料傳輸速率的降低量是根據所述兩個受干擾用戶設備執行CoMP之前的資料傳輸速率減去所述兩個受干擾用戶設備執行CoMP之後的資料傳輸速率加以計算。
  7. 如請求項4所述的方法，其中，所述雙細胞資源分配演算法還包括以下步驟：判斷所述附著用戶設備的流量需求是否已得到滿足；當所述附著用戶設備的流量需求已得到滿足時，終止分配資源塊。
  8. 一種細胞間干擾敏感的無線資源分配裝置，其中，所述裝置包括：處理器；以及存儲器，用於存儲至少一個計算機程序，其中，所述計算機程序包括由所述處理器執行的指令，使得所述處理器執行以下步驟：從多個無線細胞中確定一組相鄰細胞配對的集合，其中，該組相鄰細胞配對的集合包括多個相鄰細胞配對，各個相鄰細胞配對包括兩個相鄰無線細 胞，該兩個相鄰無線細胞的基站可以執行多點協調傳輸(Coordinated Multipoint Transmission and Reception，CoMP)；根據所述各個相鄰細胞配對的配對內部受干擾用戶設備的數量的升序對該組相鄰細胞配對的集合進行排序，其中，所述配對內部受干擾用戶設備是位於所述各個相鄰細胞配對的覆蓋區域的重疊區域內的受干擾用戶設備；以及根據排序後的該組相鄰細胞配對的集合分配資源塊。
  9. 如請求項8所述的裝置，其中，所述從多個無線細胞中確定一組相鄰細胞配對的集合還包括以下步驟：構建加權獨立邊集G(V，E)，其中，V是所述多個無線細胞的集合，E是所述多個無線細胞中任意兩個相鄰細胞的邊的集合，每個邊的權重等於該兩個相鄰細胞的覆蓋區域的重疊區域內的受干擾用戶設備的數量；以及，將開花(blossom)演算法應用於所述加權獨立邊集G(V，E)，以確定該組相鄰細胞配對的集合。
  10. 如請求項8所述的裝置，其中，所述根據排序後的該組相鄰細胞配對的集合分配資源塊的步驟還包括以下步驟：對所述排序後的該組相鄰細胞配對的集合中的各個相鄰細胞配對使用雙細胞資源分配演算法分配所述各個相鄰細胞配對的可用資源塊以及根據已分配給跨配對受干擾用戶設備的資源塊，調整其它相鄰細胞配對的可用資源塊。
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