CN2919751Y - 无线通信系统的资源配置 - Google Patents

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CN2919751Y CNU2004200659415U CN200420065941U CN2919751Y CN 2919751 Y CN2919751 Y CN 2919751Y CN U2004200659415 U CNU2004200659415 U CN U2004200659415U CN 200420065941 U CN200420065941 U CN 200420065941U CN 2919751 Y CN2919751 Y CN 2919751Y
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保罗·马里内尔
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Abstract

本实用新型是揭露了一方法及系统，其中多个基站的涵盖区域是可相对于系统资源配置的噪声的上升以及功率而被评定。路径损失是被量测以便决定候选的基站而至少一时隙是自所述候选的基站的中被选取以便使得上传与下传得以最佳化。

Description

无线通信系统的资源配置
技术领域
本实用新型是与一种无线通信系统有关，更特别的，本实用新型是关于配置资源以将无线通信系统中的干扰降到最低。
背景技术
部署无线通信系统的方式有许多种，举例而言，蜂巢式系统是典型地利用一全段部署方式或一扇区部署方式进行部署。图1是描述一全段部署方式。全段式部署是由在每一地址中均具有一基站的地址所组成，其中，该基站使用的传输(接收)天线是能够在水平面上的所有方向中均匀传播(接收)。该全段式部署是被典型的应用于广域型、微蜂巢式与室内区域中。
举例而言，一扇区式部署是被应用以提升密集居住区域中的系统容量。图2是表示一个扇区式部署50的例子。扇区式部署亦由地址(即地址1与地址2)所组成，其中，每一地址皆包含一个基站。然而，在扇区式部署中，每一地址皆被分解为多个扇区。为了提供各扇区一泛盖区，该基站是包含各该扇区的收发器与天线，使得各扇区中的天线能够在不同的弧形范围内传播/接收。举例而言，基站52具有收发器56a、58a、60a，各能够在扇区56b、58b、60b具120度的弧形范围中进行传播。以下将称该收发器所涵盖的范围为一小区(cell)，简而言之，小区是指扇区式部署中的一扇形区域，或是指一全方向性部署中地址所涵盖的区域。
请参阅图3，并延续该蜂巢式系统的例子；蜂巢式系统一般将时轴分割成具有相等时段的连续性间隔，即称之为帧(frame)。一帧100被分割成有限数量(Nt)个具有相等时段的间隔，称之为时隙(timeslots)。一特定的小区被允许使用部份或全部的时隙，以进行该小区中的时隙所指定的一上传或下传。在各时隙中，利用展频技术所传输/接收的无线信号将可能指定有限数量的码(NC)至不同的WTRU。码与时隙的组合即称为一信道，且该码对一组WTRU的配置即被称为信道配置。一个最佳的配置将能够降低干扰并增加该系统的容量。
典型地，当WTRU自一无线系统要求资源(意即，一组信道)时，该WTRU首先选择一个其量测到具有最低路径损失的基站。一般而言，为了量测路径损失，WTRU会减去该量测到的功率，其中，该指针信号是接收自信号的已知传输功率。指针信号的传输功率通常在指针中被标志为该系统的信息。所量测到具有最低路径损失的基站被称为最接近该WTRU的基站；然而必须注意，就地理上的观念而言，该基站并非总是最接近的。一旦最接近的基站被选择，资源便接着被配置到该WTRU。典型地，被配置的信道是在一个WTRU所具有最少干扰的时隙内。
干扰产生的来源有二种，即小区间与小区内。小区内的干扰是指由一WTRU所见，源于同一小区内的其它WTRU的干扰；而小区间的干扰是指由WTRU所见，而源于其它小区内的WTRU的干扰。部分无线通信系统是利用某一形式的多用户侦测(MUD)，以消去大部分WTRU所见的小区内干扰。例如UTRA中的TDD模式(3.84Mcps与1.28Mcps)即属于此种系统。在这些系统中，信道配置被视为是降低WTRU所见的小区间干扰的基本考量。
关于小区间干扰，邻近的小区是被典型地时隙同步化，以使得该邻近的小区能够使用同样的上传以及下传时隙。在一小区内指派资源至一WTRU可能会增加邻近小区间的小区间干扰。举例而言，虽然该WTRU被指派至一个具有干扰的时隙中，该WTRU的加入仍将带来一个突然的干扰增加，且其无法藉由在同一时隙中其它小区内的WTRU的操作而被补偿(意即WTRU从时隙中指派的资源在传输时无法具有足够的功率，以维持良好的信号干扰噪声比(SINR))。根据众所周知的WTRU与在邻近小区中的同一时隙中，同样被指派资源的WTRU间的功率平衡效应，以上叙述的传输中断将会发生。
举例而言，功率平衡是一个发生于不同无线通信系统(如：CDMA型系统)间的现象。在CDMA型系统中，由于所有在系统内的WTRU均分享频谱，因而每一WTRU均能见到其它WTRU的噪声/干扰。为了达成可信赖的通信，信号干扰噪声比(SINR)必须高于某一特定值。当一个新的WTRU被加至一系统中，系统干扰亦随之增加，这导致系统内存在的WTRU的功率需增加以维持该信号干扰噪声比(SINR)高于该特定值。存在的WTRU的功率增加将对新的WTRU带来干扰，而该新的WTRU便随之再度增加其功率以维持该信号干扰噪声比(SINR)。这样的行为一直持续直到该信号干扰噪声比(SINR)稳定为止；若是该信号干扰噪声比(SINR)不稳定，一个或更多的WTRU将会中断。在习知技术中已经存在一个根据现存干扰等级与新加入系统的WTRU相关路径损失以预测干扰增加量的机制。该机制用以选择一具有最低预测干扰增加量的时隙。然而，仍有许多例子是，虽然该小区与邻近小区的时隙内的资源未完全被使用(意即该MUD效益未被完全实现)，在该小区内仍没有适合小区内新加入小区的时隙，此将导致一个封锁的WTRU认证。
因此，目前亟需提供能够不受限于上述限制的一个无线通信系统内指派资源的方法与系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于小区无线通信系统的基站，其进行资源配置以将无线通信系统中的干扰降到最低。
根据本实用新型的一方面，提供一种在一多小区无线通信系统中的基站，包含：多个收发器，每一收发器分别与多个小区的其一相对应；以及一处理器，其针对多个候选小区而估计出各时隙内的噪声上升的一增加量，并且选取一候选小区与时隙的组合，其对于将被评定作为一无线发送/接收单元的一连结而言是具有最低的噪声上升增加量。
根据本实用新型的第二方面，提供一种在一多小区无线通信系统中的基站，包含：多个收发器，每一收发器分别对应于多个小区；以及一处理器，其针对多个候选小区而估计出各时隙内的需求传送功率的一增加量，并且选取一候选小区与时隙的组合，其对于将被评定作为一无线发送/接收单元的一连结而言，是具有最低的需求传送功率增加量。
根据本实用新型的第三方面，提供一种在一多小区无线通信系统中的基站，包含：多个收发器，每一收发器分别对应于多个小区；以及一处理器，所述处理器估计出在一无线发送/接收单元与数小区之间的路径损失；辨认候选小区；针对每一候选小区而估计出在各时隙内的上行链路噪声上升的一增加量；以及选取一候选小区与时隙的组合，其对于将被评定作为所述无线发送/接收单元的一连结而言，是具有最低的噪声上升增加量。
根据本实用新型的第四方面，提供一种在一多小区无线通信系统中的基站，包含：多个收发器，每一收发器分别对应于多个小区；以及一处理器，所述处理器估计出在一无线发送/接收单元与数小区之间的路径损失；辨认候选小区；估计出多个候选小区的各时隙内的需求下行链路传送功率上升的一增加量；以及选取一候选小区与时隙的组合，其对于将被评定作为一无线发送/接收单元的一连结而言，是为具有最低的需求传送功率上升的增加量。
相较于传统技术中的系统而言，本实用新型的优点在于可相对于系统资源配置的噪声的上升以及功率来评定基站的涵盖区域，并可量测路径损失以决定候选的基站，并自候选的基站中选取至少一时隙来达成上传与下传的最佳化，进而将无线通信系统中的干扰降到最低。
附图说明
图1是为一无线通信系统的总部署图。
图2是为一无线通信系统的一选取部署图。
图3是为一具有多个时隙的帧，其中每一时隙皆具有多个信道。
图4是为一无线通信系统，其中的噪声上升与功率乃可藉由与超过一个小区有关的方式而被评定进以使得系统资源得以最佳化。
图5是为评估与系统资源的配置有关的候选小区的方法示意图。
具体实施方式
在后续内容中，一无线发送/接收单元乃包含，但并不限于，一用户设备、一行动站、固定式或是移动式用户单元、呼叫器，或是在一无线环境中可运作的其它形式的装置。在参酌后续内容时，一基站乃包含，但并限于，一节点-B(Note-B)、地址控制器、通讯闸，或是或是在一无线环境中可运作的其它形式的接口装置。另外，为了便于说明本实用新型，文中所使用的措辞，小区与基站，乃可相互交换。
请参阅图4，其中一无线通信系统200是被绘出，其中的噪声上升与功率是可相对于与超过一基站的涵盖区域有关的资料而被评估进以将系统资源予以最佳化。为了方便说明，该涵盖区域是被视为是小区，但是应了解参考涵盖区域的作法将因已实行的发明系统或是其它被使用的接口装置而互异。
系统200包含至少一无线电网络控制器202、至少一基站204以及多个的WTRU 206、210。系统200是以部署于一扇区部署的形式呈现。因此，基站204乃包含分别与小区218、220与222相对应的收发器212、214、216。这类的部署是可相对于操作者的偏好而互异。部署与系统200的组件也可因特定的无线系统的形式而改变，其中本实用新型是被实施于使用某些形式的接合侦测，例如，仅是举例，多重用户侦测，以便控制内部小区接口的无线系统之中。
假设一第一WTRU206是在小区220中运作而一第二WTRU210便因为要送交或是与系统200开始有关联而需要系统资源。WTRU210将量测在其与几个小区之间的路径损失。如习知技术中以为人所熟知者，WTRU210需要一处理器208以便量测路径损失。在这个范例中，假设WTRU210量测了他自己与小区218、220、222之间的路径损失。只要一具有最小路径损失的小区被认为是候选小区，那么具有低于该具有最小路径损失的小区的预定限度的路径损失的小区乃被视为是来自于一个可能需要资源的WTRU的小区。此将有效地增加了时隙的有效性，其是针对于WTRU的配置而便评定。亦即，在习知技艺中，可能被评估的时隙的数量是为具有最小路径损失的小区的时隙。以本实用新型的技术为基础，因为其它的小区可能被认定了(亦即所具有的路径损失是在具有最小路径损失的小区的预定限度内的小区)，将有其它的可能为了传送至WTRU的系统资源的配置而被评估的时隙。该预定限度可能是所想要的任何限度。然而，在此较佳实施例中，一个预定的限度是以5dB为佳。
例如，当WTRU 210执行其路径损失量测时，假设小区222的路径损失为XdB而小区220及218的路径损失分别为X+1bB及X+3Db，注意在习知技术中，因为小区222具有最小的路径损失量(亦即最接近的小区)，WTRU 210通常会被分配至小区222的时隙内。然而，如发明背景所述，将WTRU分配至其邻近小区(亦即WTRU与小区之间的路径损失不须为最小路径的小区，且该小区让系统能利用MUD来避免功率平衡效应)可能是有利的。亦即，利用MUD的优势，除了最近的小区之外，将WTRUs分配至其它小区通常是有意义的，其中小区间的路径损失差值是位于一预设范围内。用较多的路径损失来进行传送的明显缺点为需求功率的增加及对系统的干扰的增加。然而，在小路径损失差的情况下(例如小于3dB)，充分利用MUD来消除内小区干扰的优点是大于先前所述的缺点。在小路径损失差(例如小于3dB)的情况下，将新的WTRU放置于一具有现行用户的时隙，而不是空的或可用的邻近小区的对应时隙。主要的原因在于，MUD将取消内小区干扰，而新的WTRU将影响现行WTRUs，且当WTRU被放置于邻近小区时(亦即内小区无法被MUD消除，因此其须要明智地管理)，将可避免功率平衡的潜在危险。因此，因为小区220及218的路径损失是在且有最小路径损失的小区222的3dB内，所有三个小区222、220、218皆为WTRU 210的服务小区的潜在候选者。
最终被选为WTRU的服务小区的小区，其中WTRU 210的分配不但最佳化了关于被选择小区的系统资源，且最佳化了其它候选小区的系统资源。在最佳化系统资源时被确认的小区是根据噪声上升与传送功率而进行较佳化估算。当然，估算也可使用噪声上升或传送功率来执行。
关于噪声增加，较佳量测的判定标准是为噪声上升的增加。亦即，对于一上传连结而言，由于加入WTRU后，基站所遭受的额外干扰量是被量测。同样地，对于一下传连结而言，由于被加入系统之中，WTRU所遭受的额外干扰量是被量测。具有最小额外噪声量的时隙/小区组合是为分配资源的较佳时隙/小区组合。当估算噪声上升时，虽然噪声上升的增加是为较佳判定标准，值得注意的是，噪声上升的绝对值也可以使用。
关于传送功率，较佳量测的判定标准是为总传送功率的增加(亦即不只是特定连结所需求的传送功率)，亦即，对于一下传连结而言，由于加入WTRU，基站所需要的额外传送功率量是被量测。同样地，对于一上行链路连结而言，由于被加入至系统，WTRU所需要的额外传送功率量是被量测。具有最小额外需求传送功率量的时隙/小区组合是为分配资源的较佳时隙/小区组合。当估算传送功率时，虽然需求传送功率的增加是为较佳判定标准，值得注意的是，传送功率的绝对值也可以使用。
WTRUs包含处理器230、232、234(见WTRU 210)，至少一基站204及至少一RNC 202分别用以估计候选小区的每一时隙的噪声上升及/或需求传送功率的增加，及对被估算的连结选择具有最小增加量的噪声上升及/或需求传送功率的小区与时隙组合。在每一系统组件中具有这样的处理器，使得适当小区/时隙组合的估计与选择能在任何需要的系统组件中被执行。
重要的是必须注意到噪声上升的增加的预测是考虑到MUD，如熟习该项技术者所知。例如，在第四图中，小区222是为具有最小路径损失量的小区。然而，通常最小噪声上升的增加量是藉由分配WTRU 210至小区220(亦即除了具有最小路径损失小区的另一小区)而被引入。这可能会发生，例如，因为当WTRU 206消除产生于WTRUs 210、206间的额外内小区干扰的可能性，而分配WTRU 210至同一个小区时，并不会因为MUD而导致任何额外内小区干扰。
因具有较大的可能时隙池(亦即可用时隙/小区乘以候选小区的数量)，以分配信道来允许内小区干扰以在邻近小区之间也能最小化，藉以更最佳化系统资源的使用。亦即，在有多于一个小区可以选择的情况下(亦即，具有至少一小区，该小区具有一位于具有最小路径损失的小区的一预定范围的路径损失)，较佳者，其是将位于不同小区的WTRUs分配至不同时隙。因此，在这样的情况下，WTRUs 210及206可被分配至位于小区220内的相同时隙，故在小区218及222内的WTRUs可被分配至不同时隙。例如，假设当另一WTRU请求系统资源时，小区218是被确认，其将导致在上传及/或下传的需求功率的噪声上升的最小增加。较佳者，对新的WTRU而言，将其分配至和在邻近小区220中应用于相同目的的时隙不同的的小区218的时隙(亦即上传或下传)。
也应注意的是，WTRUs可在上传及下传中被分配至不同小区，这在本系统中是被允许的，而本案是实施于其中。亦即，在此情况下，一小区的时隙是最佳的当其最佳化下传时，而一个不同小区的时隙是最佳的当其最佳化上传时，反之亦然。在不允许上传及下传小区的系统中，选择能提供系统最大增益的服务小区是有利的。这可以在上传及下传的相关增益的一典型的成本/加权函数来实行。此外，像是拥塞、流量不对称等因素也被考虑到(例如，只在高度非对称流量时最佳化下传)。
现请参阅图5，其是本案的估算系统资源配置的候选小区的方法400。该方法开始于步骤402，是估计一WTRU与几个小区之间的路径损失。路径损失量测可以藉由WTRU或基站来执行。接着，在步骤404中，候选小区被确认。如上所述，候选小区是来自被分配资源的WTRU的小区。较佳者，候选小区是为具有关于位于一具有最小路径损失的小区的一预设范围的WTRU的路径损失的小区。
在步骤406中，每一候选小区的每一时隙在基站(在上传中)或在WTRU(在下传中)的噪声上升的增加的估计，及/或在基站(在下传中)或在WTRU(在上传中)的需求传送功率的估计是被计算。假设WTRU是放置于该小区中，则噪声上升的增加的预测是考虑到MUD的影响，以提供一小区的噪声上升的一精确估计。一旦该估计完成，最佳化系统资源的小区/时隙分配是被选择(步骤408)，且资源从其中被请求。亦即，具有最小噪声上升的增加量及/或具有最小被估算方向(亦即上传或下传)的传送功率的增加量的小区及时隙组合是被选择，且资源是使用该选择小区及时隙组合来进行分配。最理想的小区及时隙的选择可能导致WTRU从在不同方向(亦即上传或下传)的相同或不同小区处被分配资源。
以下是为使用本实用新型的技术所执行的仿真结果。如上所述，本实用新型使用共同信道/小区配置来增加系统效能。根据本实用新型，WTRU能配置到其最近小区，或配置到具有位于该最近小区的路径损失的一范围(例如3dB)内的路径损失的任何小区。在某些情况下，增加的时隙封装比增加的路径损失的成本更重要。预测的噪声上升是用以配置每一WTRU到最佳小区及时隙。在此仿真中并不考虑编码。虽然本实用新型已考虑到大规模及统计上的层面，并确定可以增加系统效能，为了简化，小规模的仿真结果是详述于此。
为了执行该仿真，下述的方法被执行与仿真：
1)估计一WTRU与其伺服小区间、以及该WTRU与邻近小区的路径损失。该估计是藉由上传与下传时功率的使用、干扰以及SIR量测而进行。路径损失是利用下述式1进行计算，其中，TX功率是一传输功率，以及SINR是一信号干扰噪声比。
路径损失(dB)＝TX功率(dB)-SINR(dB)-(干扰与噪声)(dBm)(式1)
2)产生一候选伺服小区列表，其中自该WTRU至该候选伺服小区(PLc)的路径损失是在该候选伺服小区(PLc)的一路径损失限度的内(意即：3dB)。该伺服小区是定义为在该WTRU与系统内所有小区间的最小路径损失。
3)选择一个候选小区，并估计该WTRU与基站所察觉到系统所认可的噪声上升，该估计是为了该候选小区内所有可供应的时隙而执行。
4)在下传时，利用该WTRU与该候选与该邻近基站间的噪声上升估计值与路径损失，以估计该候选基站与邻近的基站所需要的功率增加量。选择可提供该候选基站与该邻近基站所需要的最小平均功率的候选小区。
在上传时，利用该WTRU与该候选与该邻近基站间的路径损失，以估计该候选基站与该邻近基站所出现的噪声上升。选择可提供该候选基站与该邻近基站所出现的最小平均干扰的候选小区。如前所述，该噪声上升估计值是将该MUD列入考虑。
下传时的仿真是在下述假设下被执行：
1)地址间距离为523公尺；
2)基站天线增益为11dBi；
3)所使用的对数正态屏蔽(Log Normal Shadowing)标准偏差量为10dB，小区间不具关联性；
4)路径损失模型是采用Hata Model Urban中等规模都会的PCS延伸(Rappaport)；
5)最小偶合损失：65dB；以及
6)SIR标的为0.7dB(仿真一个12.2kbps的用户码)
少许简单说明是被使用以及描绘以便证明本实用新型的好处。本实用新型显著的改善了被封阻以及被丢弃的呼叫数量；在特定个案中，被丢弃的的小区是被完全排除于某些或是所有小区之中。时隙封装可被视为是增加的，其是可被视是容量得以提升的原因。这些改善并未均匀地分布在小区之中；在某些个案中，特定的小区所表现的改善状况将较其它小区为佳。
一个不具有屏蔽效应的仿真以及一提供载量为2000WTRU的实际结果是被呈现于后。当然，本实用新型亦适用于具有屏蔽效应的情况。在没有屏蔽效应时，大部分的小区仅使用一个或是两个时隙；当屏蔽效应被激活时，被使用的时隙数量将大幅提升而容量则是大幅下降。在以下所呈现出的结果中，时隙封装是透过小区而被增加，而被丢弃与封阻的呼叫则几乎会完全被排除。以下是为针对七个总小区与五个时隙的结果。
未伴随本实用新型时：
提供载量：2000WTRU
丢弃率：7.4468％
绝对丢弃率：7％
封阻率：6％
满足的用户：92.5532％
接受服务的用户：87％
WTRU转换小区的数目：0％
被随本实用新型时：
提供载量：2000WTRU
丢弃率：0％
绝对丢弃率：0％
封阻率：0.05％
满足的用户：100％
接受服务的用户：99.95％
WTRU转换小区的数目：4.25％
重要而应被注意到的是本实用新型是可在任何一种使用MUD的无线通信系统之中被实施，当有需要之时。透过举例，本实用新型乃可在UMTS-TDD以及TDSCDMA或是任何其它相似的无线通信系统之中被实施。另外，当本实用新型已藉各种实施例而被揭露的时，其它落在如同以所提出的权利要求而列述的本案范围内的变化对于在此领域具通常知识者而言都将是显而易见的。

Claims (4)

1.一种在一多小区无线通信系统中的基站，其特征在于，包含：
多个收发器，每一收发器分别与多个小区的其一相对应；以及
一处理器，其针对多个候选小区而估计出各时隙内的噪声上升的一增加量，并且选取一候选小区与时隙的组合，其对于将被评定作为一无线发送/接收单元的一连结而言是具有最低的噪声上升增加量。
2.一种在一多小区无线通信系统中的基站，其特征在于，包含：
多个收发器，每一收发器分别对应于多个小区；以及
一处理器，其针对多个候选小区而估计出各时隙内的需求传送功率的一增加量，并且选取一候选小区与时隙的组合，其对于将被评定作为一无线发送/接收单元的一连结而言，是具有最低的需求传送功率增加量。
3.一种在一多小区无线通信系统中的基站，其特征在于，包含：
多个收发器，每一收发器分别对应于多个小区；以及
一处理器，其：
(i)估计出在一无线发送/接收单元与数小区之间的路径损失；
(ii)辨认候选小区；
(iii)针对每一候选小区而估计出在各时隙内的上行链路噪声上升的一增加量；以及
(iv)选取一候选小区与时隙的组合，其对于将被评定作为所述无线发送/接收单元的一连结而言，是具有最低的噪声上升增加量。
4.一种在一多小区无线通信系统中的基站，其特征在于，包含：
多个收发器，每一收发器分别对应于多个小区；以及
一处理器，其：
(i)估计出在一无线发送/接收单元与数小区之间的路径损失；
(ii)辨认候选小区；
(iii)估计出多个候选小区的各时隙内的需求下行链路传送功率上升的一增加量；以及
(iv)选取一候选小区与时隙的组合，其对于将被评定作为一无线发送/接收单元的一连结而言，是为具有最低的需求传送功率上升的增加量。
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