通信系统中共用信道数据速率的分配 【技术领域】
本发明涉及通信系统中的信道，尤其涉及但不限于无线电信道的自适应。
背景技术
通信系统一般按照给定的标准或规范工作，所述标准或规范规定允许系统的各个元件进行哪些操作，以及如何实现这些操作，即作为通信基础的技术。通信系统可包括一个或多个通信网络。通信网络是蜂窝网络。蜂窝网络由一般称为小区的接入实体组成，因此称为蜂窝系统。
蜂窝系统的特征在于它为使用该系统的移动站提供可移动性。即，移动站能够在小区内移动，以及从一个小区移动到另一小区，甚至从一个蜂窝网络移动到另一蜂窝网络，如果这两个网络与移动站所适应的标准相兼容的话。
不同的蜂窝标准和/或规范的例子包括(但不限于)：GSM(全球移动通信系统)或者各种基于GSM的系统(例如GPRS：通用分组无线业务)，基于诸如通用移动通信系统(UMTS)之类第三代通信系统的EDGE(GSM演进的增强型数据率，Enhanced Data rate forGSM Evolution)或CDMA或WCDMA(码分多址或宽带CDMA)，i-Phone，IS-95和IMT 2000(国际移动通信系统2000)，等等。应认识到不同标准中使用的技术可彼此不同。
如前所述，接入实体可由小区形成。小区可被定义成被基站收发器(BTS)覆盖的某一区域，基站收发器(BTS)通过无线接口服务于小区覆盖范围中的用户设备(UE)。基站构成无线电接入网络(RAN)地一部分。应认识到小区的大小取决于系统和环境。但是，每个小区一般配有至少一个基站。通信系统的一个接入实体(例如小区或者其它服务区)内的用户设备和基站之间的通信一般由一个或几个控制器控制。控制器节点的例子包括诸如无线电网络控制器(RNC)之类的接入网络控制器，和诸如正在服务的GPRS支持节点(SGSN，ServingGPRS Support Node)之类的核心网络控制器，不过在网络中也可实现其它控制节点。
基站和移动用户设备，即移动站之间的通信可沿上行链路方向和下行链路方向进行。术语“下行链路”指的是从接入网络基站到移动用户设备的方向。术语“上行链路”指的是从移动用户设备到基站的方向。在诸如UMTS之类通信系统中，可通过各种无线电或者无线通信信道，沿上行链路和/或下行链路传送数据流。这些信道可称为传送信道。传送信道的例子包括(但不限于)专用信道(DHC)、下行链路共用信道(DSCH)、上行链路共用信道(USCH)和公用分组信道(CPCH)。
就共用传送信道的例子来说，第三代合作项目(3GPP，third-generation partnership project)99年版WCDMA标准定义了诸如下行链路共用信道(DSCH)和物理下行链路共用信道(PDSCH)之类的共用信道。根据这些标准，DSCH是逻辑信道。PDSCH是DSCH在空中接口上的物理关系。可为信道定义诸如数据传输速率(下面称为位速率)和传输功率之类的参数。用户位速率可由网络控制器或者由基站定义。作为举例的位速率值是例如1024、516、256、128、64、32和16kpbs(千位/秒)。传输功率水平可由基站和/或网络控制器，或者甚至由移动站根据应用设置。除了控制功率水平之外，控制功能还可包括通信系统的传送信道上数据传输的分配位速率的控制等等。
可相当自由地选择物理下行链路共用信道(PDSCH)的位速率和功率。一个原因在于在下行链路中，用户设备不必参与位速率或功率选择的过程。位速率或功率选择是在网络一侧，例如由基站或由无线电网络控制器完成的。但是，需要用信号把选择的传送格式通知移动站，从而恰当的网络部件向用户设备通知什么位速率正被用于下行链路。否则，用户设备不会知道如何译解接收的信号。可通过利用所谓的下行链路传送格式指示位传送该信息。
在能够通过无线接口传送多媒体的应用中，例如第三代通信系统中，目前下行链路被认为是最受限制的传输方向。这种看法主要是因为在目前的多媒体应用中，通信量一般不对称。即，在多数应用中(但不是全部)，和上行链路相比，下行链路负载要大得多。
提高下行链路容量的一种可能性是使用适当的链路自适应机制。链路自适应机制一般指的是允许为不同的用户提供不同的数据传输容量的机制。例如，可以较高的位速率向接近基站的那些移动用户传送数据，以较低的位速率向远离基站的那些移动用户传送数据。链路自适应一般用于增强无线电资源管理(RRM)功能。无线电资源管理可以各种参数，例如小区中的测量功率水平和/或小区中的干扰为基础。但是，发明人发现对于共用信道和脉冲串数据(bursty data)，用于无线电资源管理的这些参数会发生显著起伏。这意味着系统的负载可能非常不稳定。为此，不得不使用较低的最大负载极限，这导致系统容量的降低。
【发明内容】
本发明的实施例致力于解决现有的链路自适应技术的一个或数个问题。
根据本发明的一方面，提供通信系统中的一种方法，包括：确定当与通信系统的台站通信时，共用通信信道的用户设备的公共数据速率目标；确定用于用户设备和所述台站之间的通信的平均传输功率；和根据确定的平均传输功率和公共数据速率目标的信息，设置为所述用户设备分配的数据速率。
根据本发明的另一方面，提供一种通信系统，包括：台站；能够通过与其它用户设备共用的至少一个通信信道与所述台站通信的用户设备；为那些使用至少一个共用通信信道的所有用户设备确定公共数据速率目标的控制装置；确定用于所述用户设备和所述台站之间通信的平均功率的装置；和根据确定的平均传输功率和公共数据速率目标的信息，分配要提供给所述用户设备的数据速率的控制装置。
根据本发明的另一方面，提供通信系统的一种基站，包括：通过与至少两个用户设备共用的至少一个通信信道，向用户设备进行发射的发射装置；为那些使用至少一个共用通信信道的所有用户设备确定公共数据速率目标的控制装置；确定用于与所述用户设备通信的平均功率的装置；和根据确定的平均传输功率和公共数据速率目标的信息，分配要提供给所述用户设备的数据速率的控制装置。
在本发明的更具体的实施例中，分配的数据速率取决于用户设备和所述台站之间的距离，根据确定的平均功率确定所述距离。这种相关性可以是这样的：如果用户设备比另一更远的用户设备更接近于所述台站，则向所述用户设备提供比所述更远的用户设备更高的数据速率。可向被确定为基本上接近基站的用户设备提供作为公共数据速率目标或者基本上接近于公共数据速率目标的数据速率。
可根据与专用信道相关的信息确定平均功率，所述专用信道和用户设备使用的通信信道相关。或者，或者附加地，可根据与置位信道(Perch信道)相关的信息确定平均功率。该信息可包括所述信道的功率。
当规划或更新网络时，可确定所述数据速率目标。数据速率目标可以是自适应的。
数据速率可由所述台站的控制器和/或由用户设备的控制器调整。平均传输功率可以是所述台站向用户设备传输的平均传输功率。或者，平均功率可以是所述台站或用户设备接收的平均功率。
本发明的实施例提供了一种链路自适应解决方案。该解决方案特别有利于共用信道的自适应。这些实施例可降低干扰波动，从而可提高整个系统的性能。这些实施例可提高用户吞吐量和总体数据传输容量。例如，和远离基站的那些移动用户相比，能够向接近基站的那些移动用户提供较高的数据传输速率，从而提供较高的小区吞吐量。和现有技术的解决方案相比，可使基站正在产生的平均传输功率，即干扰更加保持稳定。这可改进网络操作，并允许网络使用更高的负载目标。这又提高了系统的容量。
【附图说明】
下面将参考附图，举例说明本发明，其中：
图1表示了一个基站和四个位于不同位置的移动站；
图2图解说明了为图1的移动站分配的位速率；
图3图解说明了与图1的移动站相关的功率水平；
图4是图解说明本发明的一个实施例的操作的流程图。
【具体实施方式】
参见图1，图中示意表示了蜂窝通信网络的一个小区。该网络可以是(但不限于)例如基于宽带码分多址(WCDMA)技术的第三代通用移动通信服务(UMTS)网络。该小区包括基站BS。基站BS最好配有用于控制其操作的控制器设备10。基站BS被表示成与四个移动站MS1-MS4进行无线通信。移动站被表示成位于离基站不同距离的位置：移动站MS1是离基站BS最近的移动站，移动站MS4是离基站BS最远的移动站。
图1的小区可被看作根据距离基站BS的距离被分成不同的位速率区。基站BS和移动站MS1-MS4之间数据传输速率的调整可以相应移动站和基站之间所需的传输功率为基础。可在基站BS的控制器10的控制下完成所述调整。如果数据传输使用相同的位速率，则移动站越远，所需的功率越大。另一方面，如果要使用较高的位速率，则和较低的位速率相比，所需的功率更大。
当系统试图对所有移动站保持相同水平的功率，则和距离基站较近的移动站相比，较远的基站将获得较低的位速率。从而，小区可被虚拟看成被分成几个区域1-4，在各个虚拟区域中使用不同的位速率。
可以不直接根据移动站MS1-MS4的位置调整数据速率，数据速率和离基站BS的距离之间的相关性可以基于表示距离的适当参数。随应用而定，该参数可以是线性参数或者对数参数。
在本发明的一个优选实施例中，测量平均基站传输功率。用于每个移动站的平均传输功率最好由基站BS测量。可在控制实体10的控制下进行测量。根据平均传输功率，能够确定移动站相对于基站的位置有多近(或者多远)。随后根据基于测量的平均传输功率确定的距离，调整无线接口上的数据传输速率。传输数据速率可以基于到某一移动站的某一链路的平均传输功率测量值。
下面同时参考图4，说明与第三代WCDMA系统的共用信道相关的实施例。目前，基于WCDMA的系统能够实现最高约为2Mbit/s的数据速率，即位速率值。在基于WCDMA的系统中，若干下行链路共用信道用户可被多路复用到时域中的单一共用信道中。专用共用信道(DSCH)允许每个用户具有为其设置的不同传送格式。传送格式用于定义用于基站和移动站之间无线接口上的数据传输的位速率。DSCH功率和位速率控制可被实现成使得由基站的控制器进行控制。可快速地改变DSCH功率和位速率。于是，这里提出的链路自适应被认为特别适合于专用共用信道(DSCH)。
在优选实施例中，测量用户平均基站传输功率，并根据关于测量结果的信息，设置移动用户(即移动站)具有的位速率。位速率目标可被设置成通过特定的共用信道对其进行传输的所有移动站的共用值。所述目标有时可称为设定点。一般地说，所述目标指的是连接所需的值，并且是基站和移动站间的连接所涉及的一个或多个部件试图达到的数值。
可在网络规划阶段内或者在之后任意时刻，例如在网络升级时设置所述目标。
所述目标也可被设置成按照负载情形，即小区的可用或已用容量慢速自适应。可借助接入网络控制器控制自适应目标。接入网络控制器可由基站控制器10或控制接入网络的另一控制器，例如无线电网络控制器(RNC)提供。自适应控制最好是间断的，使得在预定的并且最好较短的时段(比如少数几个数据帧)内，所述目标保持恒定。
对于离基站BS相对较近的那些用户来说，位速率可被设置成基本上接近于设定的位速率目标值，例如PtxTargeDSCH。对于远离基站的那些移动站，例如移动站MS4，位速率可被设置成明显低于为接近基站的移动站提供的位速率。
根据至少一个其它信道中的平均传输功率的信息，确定数据传输速率，即位速率。例如可从相关的专用信道(DCH)测量平均传输功率。由于多数情况下，DCH位速率低于DSCH位速率，因此DCH可比DSCH持续运行更长的时间。在DSCH接入之前，也可从所谓的置位(Perch)信道测量传输功率。置位信道指的是公共导频信道，其中功率是恒定的。Perch信道也可由一个小区中的所有移动站测量。它用于各种测量，例如与移交、信号接收等相关的测量。
一般来说，例如可按照下述等式设置专用共用信道(DSCH)中用户的位速率：
在上面的等式中，Ptx值是专用信道(DCH)和专用共用信道(DSCH)的传输功率，EbNo值对应于相应信道的EbNo值。项“EbNo”指的是用于定义连接的信号能量/噪声比值的连接质量参数值。对于连接可以测量EbNo值，或者以其它方式从系统获得EbNo值，例如基于根据小区平均的参数化(所谓的“EbNo_planned”)。距离和到达某一移动站所需的传输功率有关。从而项Ptx_DCH取决于距离。
要认识到上面的等式可能不必然产生系统使用的‘良好’值，即确切位速率值，例如32、64、128kbit/s等。因此，可能需要把计算结果四舍五入为某一离散位速率。
图2和图3图解说明了对一个实施例获得的链路自适应结果。图中使用的模式对应于用于图1的区域1-4的模式。在图2中，位速率B1是向移动站MS1提供的位速率，位速率B2是向移动站MS2提供的位速率，依次类推。对应地，图3中功率P1是向移动站MS1提供的平均功率，功率P2是向移动站MS2提供的平均功率，依次类推。
如图2所示，向区域1内，从而接近小区的基站BS的移动用户MS1提供比分别向区域2-4内的更远的移动用户MS2-MS4提供的位速率高的位速率B1。向区域2-4中的这三个移动站MS2-MS4提供的相关位速率B2-B4相应地取决于基站BS和相应移动站之间的距离。
如图3中所示，可使平均传输功率P1-P4，从而使由基站BS引起的干扰更加保持稳定。这可增强网络的工作，并且还允许在网络中使用更高的负载目标，从而提高容量。
在一些实施例中，需要按照DSCH中的最大位速率，分配硬件资源和无线电接口容量。
参考下行链路的专用共用信道(DSCH)说明了上述实施例。但是，要认识到本发明也适用于上行链路共用信道(USCH)。本发明还可用于采用共用信道的系统中的任何双工传输方法。这些方法包括TDD(时分双工)传输模式，FDD(频分双工)传输模式和SDD(空分双工)传输模式。这些方法均可用于第三代通信系统，例如UMTS中的通信。
通常例如借助控制器10来确定基站传输功率的平均功率。但是，由于移动站也可以不同的功率水平进行传输，因此也可根据移动站的平均传输功率调整数据速率。可借助与移动站相关提供的控制器，例如借助图1的移动站MS4的控制器11控制这些操作。这两种备选方案适用于上行链路调整和下行链路调整。另外，平均功率可以基于基站和移动站之间上行链路功率和下行链路功率的确定。
应认识到虽然已结合移动站说明了本发明的例证实施例，不过，本发明的实施例适用于任意其它恰当类型的用户设备。要认识到无线电接口可称为lub接口(lub interface)。还要认识到在一些标准中，基站的称谓可不同，例如称为“B节点”。
此外，本发明的实施例是在WCDMA系统环境中说明的。本发明也适用于任意接入技术，包括码分多址，频分多址，时分多址和空分多址，以及它们的任意组合。
这里还要注意，虽然上面描述了本发明的例证实施例，不过在不脱离权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以对所公开的解决方案做出多种变化和修改。