混合无线TDMA/CDMA系统的自适应上/下行链路时隙分配 背景技术
本发明主要涉及无线混合时分多址/码分多址通信系统中的资源分配，更具体而言，本发明涉及该类系统中上行链路时隙及下行链路时隙的分配。
图1描述了一种无线通信系统，该系统具有众多基站301-3011。每一基站301均与其操作区或覆盖区内的用户设备(UE)321、323、324进行通信。从基站301发送至UE 321的通信称为下行链路通信，从UE321发送至基站301的通信称为上行链路通信。
除了通过不同频谱进行通信外，扩频码分多址(CDMA)系统还可在同一频谱上进行多路通信。这多个通信信号通过它们各自的码片编码(编码)进行识别。为了更有效地利用扩频，某些混合时分多址(TDMA)/CDMA系统使用了中继帧34(如图2所示)，这些中继帧34划分为若干时隙361-36n，例如15个时隙。在使用CDMA的时分双工(TDD)系统中，一个时隙仅可单独用于一个基站覆盖区中的下行链路通信或上行链路通信。在这种系统中，通信使用选定的编码在选定的时隙361-36n中发送。因此，一个帧34能够进行同时由时隙361-36n及编码进行识别的多路通信。在一个具有扩展因数16的单一时隙中使用一个单一编码被称为一个资源单位。根据一通信的带宽要求，可以为一通信分配一个或多个资源单位。
这类系统中存在的一个问题是交叉基站覆盖区干扰，如图3所示。第二基站覆盖区的基站302在某一时隙中向第二基站覆盖区的UE 322发送一下行链路通信40。在同一时隙中，第一基站覆盖区的UE 321还发出了一上行链路通信38。该上行链路通信38可被第一基站覆盖区地基站301以不能接受的干扰电平接收到。尽管第二基站覆盖区的基站302远于第一基站覆盖区的UE 321，但是第二基站覆盖区中基站302的较高的有效全向辐射功率(EIRP)仍可在第一基站覆盖区的基站301处产生不能接受的干扰。
图3中还展示了UE 321，322之间的交叉干扰。来自第一基站覆盖区中UE 321的上行链路信号38将对第二基站覆盖区中UE 322在同一时隙中接收到的下行链路通信40产生不能接受的干扰电平，其原因在于它们非常接近。
因此，需要降低交叉基站覆盖区干扰。
【发明内容】
一混合时分多址/码分多址通信系统的一个特定基站覆盖区具有一个基站及多个用户设备。估算对上行链路具有不能接受的干扰的时隙，估算对下行链路具有不能接受的干扰的时隙，并生成一个可用性列表。该可用性列表标明了可用的上行链路时隙及下行链路时隙，这些时隙具有可接受的干扰电平。上行链路时隙及下行链路时隙利用该可用性列表进行分配。
【附图说明】
图1为一无线扩频CDMA系统；
图2表示中继帧中的时隙；
图3表示交叉基站覆盖区干扰；
图4为一可用性列表；
图5为一利用基站一基站(BS-BS)及用户设备—用户设备(UE-UE)干扰基站覆盖区生成一个可用性列表的流程图；
图6为一交叉干扰基站覆盖区列表实例；
图7为一表示各个基站覆盖区虚拟时隙分配的表格；
图8为一利用图6及图7构成的基站覆盖区1可用性列表；
图9为一仅利用BS-BS干扰基站覆盖区生成一可用性列表的流程图；
图10为一BS-BS交叉干扰列表图解；
图11为一仅利用UE-UE干扰基站覆盖区生成一可用性列表的流程图；
图12为一UE-UE交叉干扰列表；
图13及图14为利用基站及用户设备干扰测量确定时隙可用性的流程图；
图15为一针对用户设备的可用性列表图解；
图16及图17为仅利用干扰测量确定时隙可用性的流程图；
图18、图19及图20为利用混合方法确定时隙可用性的流程图；
图21为一种时隙分配方法的流程图；
图22为一可用性列表的更新流程图；
图23为已更新图7表格；
图24为一基于图23的基站覆盖区7的已更新可用性列表；
图25为一集中体系结构具体实施例；
图26为一分散体系结构具体实施例。
【具体实施方式】
尽管下文中针对TDD/CDMA系统对时隙分配进行了说明，然而，相同的时隙消除步骤及可用性列表亦可适用于一混合TDMA/CDMA系统，在这种混合TDMA/CDMA系统中，上行链路通信及下行链路通信在一个基站覆盖区的同一时隙中进行。
图4展示了一可用性时隙列表76。沿水平坐标轴方向，列出了编号为S1，S2，...，SN的各个时隙。沿竖直坐标轴方向，采用其相关基站参考编号的下标列出了各基站覆盖区的上行链路与下行链路。每一行均标明了一个基站覆盖区中上行链路或下行链路时隙的可用性。不可用的时隙用“X”表示，可用的时隙无标记。
图5所示为一种生成可用性列表的步骤，该步骤可结合图6、图7及图8进行说明。首先，对每对基站覆盖区之间的交叉干扰进行测量。首先，在步骤77中确定基站301-3011-基站301-3011(BS-BS)干扰基站覆盖区。BS-BS干扰基站覆盖区系指一个基站301-3011的发送干扰另外一个基站301-3011的接收的基站覆盖区。
各个基站覆盖区均通过估算来自其它基站覆盖区的干扰确定其BS-BS干扰基站覆盖区。一种方法是利用各基站301-3011之间的预测量链路增益估算BS-BS干扰基站覆盖区。在步骤77中，如果估算干扰值超过某个阈值，则基站的覆盖区即被认定为BS-BS干扰基站覆盖区。依据阈值比较，确定BS-BS干扰基站覆盖区并将其存储在如图6所示的一个交叉干扰基站覆盖区列表84中。交叉干扰基站覆盖区列表84的竖直坐标轴含有各个基站覆盖区，水平坐标轴含有潜在的交叉干扰基站覆盖区。在步骤79中，在相应的方框中填入“I”，标识出与另外一个基站覆盖区构成BS-BS干扰的基站覆盖区。例如，由于基站覆盖区2的通信交叉干扰基站覆盖区1，因此第一行、第二列的方框标记为“I”。由于一个基站覆盖区不会干扰其自身，因此这些方框标记为“X”。
另外，在步骤78中，对其UE 321-32n会干扰其它UE 321-32n的基站覆盖区进行确定。由于UE 321-32n的EIRP相对较低，因此各UE-UE干扰基站覆盖区在地理上非常接近，例如相互毗邻。一个UE 321的上行链路传输可干扰一个邻近基站覆盖区中UE的接收，如图3所示。由于在地理上非常接近的各基站覆盖区可能具有会相互干扰的UE321-32n，因此这些基站覆盖区也被列为干扰基站覆盖区。在步骤79中，如图6中所示，采用“I*”对不是BS-BS干扰基站覆盖区的各UE-UE干扰基站覆盖区进行标识。
在步骤78中，利用交叉干扰基站覆盖区列表84，确定每个基站覆盖区的潜在交叉干扰基站覆盖区。对于竖直坐标轴中的某个特定基站覆盖区，其对应行中标记为“I”或“I*”的基站覆盖区均为交叉干扰基站覆盖区。例如，基站覆盖区1会受到基站覆盖区2、3、5、6、9及10的潜在交叉干扰。然后，针对每一交叉干扰基站覆盖区，确定时隙分配。例如，利用图7中表86的虚拟时隙分配，将下行链路时隙1、2及上行链路时隙9分配给基站覆盖区2。在步骤80中，针对一个交叉干扰基站覆盖区中分配的每一下行链路时隙，消除其对应的上行链路时隙。利用图6、图7及图8进行图解说明，如图8基站覆盖区1可用性列表88内的一个“X”所示，对于基站覆盖区1，基站覆盖区2分配到的下行链路时隙1会将时隙1从基站覆盖区1的可用上行链路时隙中消除掉。
在步骤82中，对于分配给一交叉干扰基站覆盖区中的每一上行链路时隙，其对应的下行链路时隙均被消除。以基站覆盖区1为例进行图解说明，如基站覆盖区1的可用性列表88所示，基站覆盖区2的上行链路时隙9会将时隙9从基站覆盖区1可能的下行链路时隙中消除。当因交叉干扰基站覆盖区的原因消除相应的时隙后，在步骤90中生成各基站覆盖区的可用性列表76。由此，各交叉干扰基站覆盖区中使用的上行链路时隙及下行链路时隙将不可使用，从而降低了交叉基站覆盖区干扰。
为放宽分配条件，可仅考虑BS-BS干扰基站覆盖区或仅考虑UE-UE干扰基站覆盖区。这些方法可以释放各基站覆盖区中更多的资源。然而，宽松的判据会对某些用户造成不能接受的干扰电平。
图9为一仅利用BS-BS干扰基站覆盖区生成一可用性列表的流程图。在步骤122中，对各BS-BS干扰基站覆盖区进行识别，然后生成一BS-BS交叉干扰列表132，例如图10所示列表。如果一个基站覆盖区将某个时隙用于上行链路，在步骤126中，其对应的下行链路时隙将被消除，不再用于BS-BS干扰基站覆盖区。反之，如果一个基站覆盖区将某个时隙用于下行链路，则在步骤128中，其对应的上行链路时隙将被消除，从而不再用于BS-BS干扰基站覆盖区。然后，在步骤130中，生成每个基站覆盖区的可用时隙列表。尽管这种方法更积极地利用系统资源，然而会使某些用户受到不能接受的下行链路干扰。
图11为一仅利用UE-UE干扰基站覆盖区生成一可用性列表的流程图。在步骤134中，对各UE-UE干扰基站覆盖区进行识别，然后，生成一个UE-UE交叉干扰列表142，例如图12所示列表。如果一个基站覆盖区将某个时隙用于上行链路，在步骤136中，其对应的下行链路时隙将被消除，不再用于UE-UE干扰基站覆盖区。反之，如果一个基站覆盖区将某个时隙用于上行链路，则在步骤138中，其对应的下行链路时隙将被消除，不再用于BS-BS干扰基站覆盖区。然后，在步骤140中，生成每个基站覆盖区的可用时隙列表。这种方法会对某些用户造成不可接受的上行链路干扰。
另一种确定可用时隙的方法采用了时隙的干扰测量，例如通过干扰信号编码功率(ISCP)。干扰测量可在基站301-3011、UE 321-32n处进行或在两处共同进行。
图13为利用基站及UE干扰测量确定每一UE 321-32n的可用时隙的流程图。在步骤144中，针对一个特定基站覆盖区，在基站301处测量每一时隙中的干扰电平。在步骤146中，该基站覆盖区的每一UE 321，323-324亦对每一时隙中的干扰电平进行测量。由基站测得的时隙干扰测量值用于确定上行链路时隙的可用性。下行链路时隙的可用性则在逐UE基础(特定UE基础)上进行判定。
对于上行链路，如果基站在一个时隙中测得的干扰值超过了一个阈值，则在步骤148中，其对应的上行链路时隙将被消除。对于下行链路，如果UE 321，323，324中某个UE的干扰测量值超过了一个阈值，则在步骤150中，该UE将消除该时隙在下行链路中的使用。然后，在步骤152中，生成一个可用性列表154，该列表标明了每一UE的可用上行链路时隙及可用下行链路时隙，如图15所示。
即使两个基站覆盖区相互毗邻，基站覆盖区中具体UE 321-32n的位置也可能相距较远。利用图1进行图解说明，基站覆盖区1与基站覆盖区2相互毗邻，然而，UE 324与基站覆盖区2相距较远。因此，如果基站覆盖区2中的UE 322将某个时隙用于上行链路，则其极可能不会干扰UE 324的下行链路接收。当然，UE 322的上行链路发送可能会干扰UE 321的下行链路发送。因此，使用针对UE的可用性列表154可实现一种更积极的资源分配。一个缺点在于需要增加信令。由于UE的移动性以及其它基站覆盖区的重新分配，干扰测量必须频繁地进行更新并信令至基站301-3011。
图14为利用基站及UE干扰测量确定非针对UE的可用时隙的流程图。在步骤144中，基站301对每一时隙中的干扰进行测量。在步骤146中，每一UE 321，323，324亦对每一时隙中的干扰进行测量。对于上行链路，如果基站在一个时隙中测得的干扰值超过一个阈值，在步骤148中，该时隙被消除。对于下行链路，如果该基站覆盖区内任一UE在一个时隙中测得的干扰值超过一个阈值，则在步骤156中，其对应的下行链路时隙被消除。然后，利用已消除的时隙，生成一个各基站覆盖区的可用性列表88，例如图8所示列表。由于有效地结合了UE测量值，因此，缺少的UE干扰测量值对资源单位的分配无关紧要。
图16及图17为仅利用UE干扰测量值确定可用时隙的流程图。在步骤160中，一个基站覆盖区中的各UE对每一时隙中的干扰进行测量。对于上行链路，如果任一UE干扰测量值超过阈值，在步骤160中，其对应的上行链路时隙被消除。或者，为减少消除的上行链路时隙数目，在步骤160中，仅从上行链路中消除对大多数UE造成不能接受的干扰的时隙。如果仅有少数几个UE报告受到不能接受的干扰，则可以认为这些UE处于该基站覆盖区的边缘，不能代表整个基站覆盖区的状况。
使用图16所示的一种针对UE的分配方法，每一UE 321，323，324均自身拥有一组可用的下行链路时隙，例如图15所示时隙。在步骤164中，如果UE 321，323，324中某一UE在一个下行链路时隙中的干扰测量值超过一个阈值，则该时隙被消除。然后，在步骤166中生成一个针对UE的可用性列表150。
图17所示为一种非针对UE的方法。如果任一UE或大多数UE在时隙中的干扰测量值超过一个阈值，在步骤168中，该下行链路时隙被消除。此时，可生成整个基站覆盖区的可用性列表88，例如图8所示列表。
图18、图19及图20为使用混合BS-BS干扰、UE-UE干扰及干扰测量方法的时隙可用性确定方法。图18及图19使用BS-BS干扰基站覆盖区及UE干扰测量。在步骤172中，对BS-BS干扰基站覆盖区进行确定。在步骤174中，每一UE 321，323，324均对每一时隙中的干扰进行测量。如果一个BS-BS干扰基站覆盖区将某个时隙用于下行链路，在步骤176中，其对应的上行链路时隙被消除。
下行链路可用性在逐UE或集体基础上进行确定。使用图18所示逐UE方法，各UE 321，323，324将每一时隙干扰测量值与一个阈值进行比较。如果某个时隙的测量值超过该阈值，在步骤178中，该时隙被消除，不用于UE 321，323，324的下行链路。此后，在步骤180中生成一个针对UE的可用性列表150，例如图15所示列表。
使用图19所示集体方法，如果任一UE时隙干扰测量值超过一个阈值，在步骤182中，该时隙被消除，不用于基站覆盖区的下行链路。然后，在步骤184中生成一个可用性列表88，例如图8所示列表。
图20使用了UE-UE干扰基站覆盖区及基站干扰测量。在步骤186中，一基站覆盖区的基站301对每一时隙中的干扰电平进行测量。在步骤188中，对UE-UE干扰基站覆盖区进行识别。在步骤190中，对于上行链路，如果上行链路时隙的干扰超过一个阈值，则消除该上行链路时隙。在步骤192中，对于下行链路，如果某个UE-UE干扰基站覆盖区将一个时隙用于上行链路，则其下行链路时隙被消除。然后，依据已消除的时隙，生成一个可用性列表88，例如图8所示列表。
对于扇形基站覆盖区，针对基站覆盖区内每一扇区形成交叉干扰列表及可用性列表84。然后，确定基站覆盖区中所有扇区间的交叉干扰。尽管下面的论述着重于非扇形基站覆盖区，然而，相同的方法亦适用于扇形基站覆盖区，在扇形基站覆盖区中，时隙分配以每个扇区为基础而非以每个基站覆盖区为基础进行。
各基站301-30n使用可用性列表76并采用图21所示步骤分配得到支持其通信的时隙。首先，在步骤92中，提出分配得到一个或多个附加时隙的请求。然后，参照该基站的可用性列表76，分配相应的可用时隙。使用图8所示可用性列表88进行图解说明，基站301要求同时分配得到一个附加下行链路时隙和一个上行链路时隙。可用上行链路时隙为时隙4和时隙7-16，可用下行链路时隙为时隙1-3，5，6，8，10-13及时隙16。此时，将从相应的可用下行链路时隙及上行链路时隙中分配出一个上行链路时隙及一个下行链路时隙。如果使用一个针对UE的可用性列表150，则下行链路分配将以需要下行链路资源单位的UE 321-32n为依据。
由于基站301-30n需要根据变化的上行链路/下行链路需求对时隙进行动态分配与释放，因此可用性列表76中的信息需要更新。对于使用干扰测量的方法，信息的更新通过更新测量值及列表来完成。
对于BS-BS及UE-UE方法，该步骤如图22所示。首先，在步骤96中，识别每一分配或释放时隙所对应的交叉干扰基站覆盖区。在步骤98中，对于分配的每一下行链路时隙，消除其交叉干扰基站覆盖区中对应的上行链路时隙。反之，如果分配了上行链路时隙，则在步骤100中消除其交叉干扰基站覆盖区中对应的下行链路时隙。利用图23与图24进行图解说明，如图23中表106所示，与基站覆盖区6相关的基站306将时隙7分配用于下行链路(“D*”)，将时隙8分配用于上行链路(“U*”)。交叉干扰基站覆盖区为基站覆盖区1，2，5及7。如图24中基站覆盖区7的可用性列表107所示，对应的上行链路时隙7及对应的下行链路时隙8被消除，二者均标记为“X*”。
在步骤102中，如果某个下行链路时隙被释放，其在交叉干扰基站覆盖区中的对应时隙被释放用于上行链路，除非由于其它原因(例如，正在另一交叉干扰基站覆盖区中被用作下行链路时隙)而不可用。例如，即使基站覆盖区6的时隙6被释放(在表格106中以“D**”标识)，基站覆盖区1的上行链路时隙6也仍不可用。其原因是：基站覆盖区9为基站覆盖区1的一个交叉干扰基站覆盖区，该基站覆盖区亦正使用下行链路时隙6。与此相反，对于基站覆盖区7，下行链路时隙6的释放使该基站覆盖区可释放用于上行链路通信，如基站覆盖区7的可用性列表108中“R”所示。在步骤104中，如果某个上行链路时隙被释放，其在交叉干扰基站覆盖区中的对应时隙被释放用于下行链路，除非由于其它原因而不可用。
图25所示为一采用一集中体系结构的上行链路/下行链路时隙分配使用方法。无线电网络控制器(RNC)110具有一个资源分配装置116，该装置根据用户需求对时隙进行分配或释放。若要分配一个时隙，RNC 110中的资源分配装置116将按照图21所示步骤，利用存储在其存储器117中的可用性列表76分配一个适当的时隙。所选时隙及信道编码通过节点B时隙分配及释放装置1121-112n传输至基站301-30N及UE 321-32N。若要释放一个时隙，RNC资源分配装置116释放该时隙并更新可用性列表76。因此，可用性列表76在RNC 110处进行集中更新。
图26所示为一种使用一分散体系结构的上行链路/下行链路时隙分配方法。其中每一个接点B 1221-122N均自身拥有时隙控制器1201-120n。当一个时隙分配及释放装置1121-112n请求用于通信的时隙时，节点B的时隙控制器1201-120n将从存储于其存储器1211中的自身可用性列表76中选取一个适当的时隙。存储的可用性列表76可仅包含该节点B的基站覆盖区的可用时隙，以减小列表的大小。相反地，所存储的可用性列表76还可包含RNC的所有基站覆盖区的可用性。这种分散方法可实现更快速的更新。
所选时隙由时隙分配及释放装置1121-112n分配至通信。若要更新列表76，节点B 1221-122n更新其自身列表76。分配及释放的时隙还将发送至RNC 110。然后，RNC 110将相应的时隙更新信息发送至其它基站覆盖区。该时隙信息包含一个更新的可用性列表76或仅包含列表76的改动信息。如果仅发送改动信息，则各基站覆盖区的控制器1201-120n利用该信息更新其自身的可用性列表76。所发送的时隙信息的类型依据于系统的处理要求及信令要求。
上行链路/下行链路时隙的分配可适应于支持不同信令速率的系统。对于仅支持慢速网络信令的系统，已分配的时隙信息利用上行链路/下行链路需求的统计分析以天为基础进行更新。鉴于通信业务量在一天之中的变化，加快更新速度效果更佳，因此采用更快的更新速度较佳。对于中速网络信令，时隙信息以几分之一小时至数小时的间隔进行周期性更新。中速网络信令亦利用统计分析，但是时间周期更短。对于快速网络信令，分配的时隙以每次调用为基础或以帧为基础进行更新。每当分配或释放一个时隙，相应列表即刻进行更新。快速网络信令以需要为基础对时隙进行分配。因此，其能够更有效地利用系统资源。