多载波CDMA系统中上行链路资源的管理.pdf

本申请的发明名称为“多载波CDMA系统中上行链路资源的管理”。本文中所述的方法和设备管理上行链路资源以增大谱效率和系统容量。根据本发明的一个实施例，基站可指派有用于下行链路传送的两个或更多下行链路载波和两个或更多对应的上行链路载波。在多载波模式中，基站可在两个或更多下行链路载波上传送信号到相同移动终端，并且在配对的上行链路终端之一上从移动终端接收信号。上行链路载波能够在不同干扰级别来操作，并且上行链路业务能够基于业务的类型和/或数据传送参数在可用上行链路载波之间分割。还可允许移动终端在上行链路载波之间转换以改进总体效率。

权利要求书1.   一种控制上行链路载波上来自移动终端的传送的方法，所述方法包括： 控制第一上行链路载波上的干扰级别以满足第一干扰目标； 控制非第一上行链路载波上的干扰级别以满足第二干扰目标； 确定多个移动终端的各个数据传送要求；以及 基于所述数据传送要求，指派所述移动终端的每个在所述第一上行链路载波或所述非第一上行链路载波上传送用户数据。 2.   如权利要求1所述的方法，其中确定多个移动终端的各个数据传送要求包括确定所述移动终端的数据率要求，以及其中基于所述数据率要求，指派所述移动终端在所述第一上行链路载波或所述非第一上行链路载波上传送用户数据。 3.   如权利要求2所述的方法，其中要求高数据传送率的移动终端被指派到所述非第一上行链路载波，并且要求低数据传送率的移动终端被指派到所述第一上行链路载波。 4.   如权利要求1所述的方法，其中确定多个移动终端的各个数据传送要求包括确定所述移动终端的延迟敏感度，以及其中基于所述延迟敏感度，指派所述移动终端在所述第一上行链路载波或所述非第一上行链路载波上传送用户数据。 5.   如权利要求4的方法，其中带有高延迟敏感度的移动终端被指派到所述第一上行链路载波，并且带有低延迟敏感度的移动终端被指派到所述非第一上行链路载波。 6.   一种多载波通信系统中的基站，所述基站包括： 收发器，接收两个或更多上行链路载波上由多个移动终端传送的用户数据；以及 调度器，调度所述上行链路载波上来自所述多个移动终端的传送，所述调度器配置成： 控制第一上行链路载波上的干扰级别以满足第一干扰目标； 控制非第一上行链路载波上的干扰级别以满足第二干扰目标； 确定多个移动终端的各个数据传送要求；以及 基于所述数据传送要求，指派所述移动终端在所述第一上行链路载波或所述非第一上行链路载波上传送用户数据。 7.   如权利要求6所述的基站，其中所述调度器配置成确定所述移动终端的数据率要求，并且基于所述数据率要求将所述移动终端指派到所述第一上行链路载波或所述非第一上行链路载波。 8.   如权利要求7所述的基站，其中所述调度器配置成将要求高数据传送率的移动终端指派到所述非第一上行链路载波，并且将要求低数据传送率的移动终端指派到所述第一上行链路载波。 9.   如权利要求6所述的基站，其中所述调度器配置成确定所述移动终端的延迟敏感度，并且基于所述延迟敏感度将所述移动终端指派到所述第一上行链路载波或所述非第一上行链路载波。 10.   如权利要求9所述的基站，其中所述调度器配置成将带有高延迟敏感度的移动终端指派到所述第一上行链路载波，并且将带有低延迟敏感度的移动终端指派到所述非第一上行链路载波。

说明书多载波CDMA系统中上行链路资源的管理
技术领域
本发明一般涉及多载波通信系统，并且更具体地说，涉及多载波通信系统中上行链路资源的管理。
背景技术
在宽带码分多址(WCDMA)标准的发行版6中引入了增强上行链路，也称为高速上行链路分组接入(HSUPA)，以在上行链路上提供更高数据率。通过使用更高阶调制、快速功率控制、快速调度及带有软合并的快速混合ARQ (HARQ)，HSUPA支持上行链路中每秒高达11. 52 兆比特的数据率。两种新物理上行链路信道添加到WCDMA标准以支持HSUPA：增强专用物理数据信道(E-DPDCH)和增强专用物理控制信道(E-DPCCH)。E-DPDCH是用于将用户数据比特从移动终端携带到在标准中称为增强NodeB (eNodeB)的基站。E-DPCCH携带使得基站能够解调和解码E-DPDCH所必需的控制信息。
常规WCDMA系统通过单一上行链路载波来操作。WCDMA标准的发行版8将允许在两个相邻载波上从基站到移动终端的传送。在上行链路上，移动终端将仍为上行链路传送使用单一载波。然而，可允许移动终端在与两个下行链路载波配对的两个不同上行链路载波之间转换。
实现HSUPA支持的高数据率一直是个难题。用户终端在上行链路载波上以高数据率进行传送时，需要在接收器的高信号对干扰加噪声比(SINR)以便解调和解码传送。这意味着在基站的用户终端的接收功率肯定是高的，这将对其它用户（例如，话音用户或低速率数据用户）以及重要的控制信道形成干扰。这些其它用户因而将需要增大其传送功率以避免质量降低，由此进一步增大在接收器的干扰级别。在干扰级别变得太高时，系统变得不稳定。
因此，需要在管理上行链路资源中做出改进以便管理高数据率用户所生成的干扰。
发明内容
本发明提供用于管理上行链路资源以增大谱效率和系统容量的方法和设备。根据本发明的一个实施例，基站可指派有用于下行链路传送的两个或更多下行链路载波和两个或更多对应的上行链路载波。在多载波模式中，基站可在两个或更多下行链路载波上传送信号到相同移动终端，并且在配对的上行链路终端之一上从移动终端接收信号。然而，移动终端仅使用配对的上行链路载波之一在上行链路上传送信号。
上行链路载波能够在不同干扰级别来操作，并且上行链路业务能够基于业务的类型和/或数据传送参数在可用上行链路载波之间分割。作为一个示例，一个上行链路载波可用于携带话音、低速率数据和控制信道，而第二载波可用于携带高速率数据。通过在不同载波上分隔不同类型的业务，锚载波(anchor carrier)上携带的低速率数据、控制信道和其它业务受到保护，防止可归因于高速率数据传送的过高级别的干扰。
还可允许移动终端在上行链路载波之间转换以改进总体效率。例如，根据数据传送速率和/或缓冲级别，可允许移动终端从在低干扰级别操作的第一上行链路载波转换到在高干扰级别操作的第二上行链路载波。移动终端也可基于反映移动终端的缓冲级别的满意性指示来转换上行链路载波。
附图说明
图1示出示范多载波通信系统。
图2示出多载波通信系统中用于基站的示范谱分配。
图3示出多载波通信系统中基站为选择用于上行链路传送的载波而实现的示范方法。
图4示出多载波通信系统中的基站为控制来自多个移动终端的上行链路传送而实现的示范方法。
图5示出用于多载波通信系统的示范基站。
具体实施方式
现在参照图形，图1示出移动通信网络10中的用户终端100。用户终端100可例如包括蜂窝电话、个人数字助理、智能电话、膝上型计算机、手持式计算机或带有无线通信能力的其它装置。用户终端100与移动通信网络10的服务小区或扇区21中的基站20进行通信。用户终端100在一个或多个下行链路(DL)信道上接收来自基站20的信号，并且在一个或多个上行链路(UL)信道将信号传送到基站20。
为了说明的目的，将在宽带码分多址(WCDMA)系统的上下文中描述本发明的一示范实施例。然而，本领域技术人员将领会到，本发明更普遍适用于其它无线通信系统，包括长期演进(LTE)和WiMAX (IEEE 802.16)系统。
也称为高速上行链路分组接入的WCDMA中的增强上行链路提供到基站20服务的移动终端100的高速上行链路接入。移动终端100在称为增强专用信道(E-DCH)的传输信道上将数据运送到基站20。如名称所暗示的，E-DCH是专用信道。在任何给定时间，移动终端100可在一个或多个E-DPDCH上进行传送，E-DPDCH是与E-DCH相关联的物理数据信道。在基站20的调度器协调上行链路上移动终端100的传送。移动终端100在调度请求中向基站20报告缓冲级别、功率余量（headroom）、QoS要求及其它调度信息。基于在接收器的瞬间干扰级别和从移动终端100接收的调度信息，基站20确定允许哪些移动终端100进行传送和以什么速率传送。基站20将调度许可传送到被调度的移动终端100以指示允许移动终端100何时且以什么速率进行传送。调度许可一般指定允许用于被调度的移动终端100的E-DPDCCH与导频功率比的比率，并且只要指定的功率比未被超出，移动终端100便被允许选择任何传输块大小（数据率）。通常，更高的功率比对应于更高的数据率。
常规WCDMA系统通过单一上行链路载波来操作。WCDMA标准的发行版8允许在两个相邻载波上从基站20到移动终端100的传送。在上行链路上，移动终端100将仍为上行链路传送使用单一载波。然而，可允许移动终端100在与两个下行链路载波配对的两个不同上行链路载波之间转换。
图2示出用于多载波HSPA的示范谱分配。载波D1和D2分配用于下行链路，并且对应的配对上行链路载波U1和U2分配用于上行链路。在多载波模式中，基站20将载波D1和D2用于到移动终端100的下行链路传送。相反，移动终端100可将上行链路载波U1和U2之一而不是两者用于上行链路传送。移动终端100也可根据移动终端100的数据传送速率和/或其它传送参数而在不同时间期中在上行链路载波U1与U2之间转换。这是当前3GPP工作项目，目的是在WCDMA标准的将来发行版中引入两个相邻载波上从移动终端到基站的传送。还有，可能更有益的是让移动终端一次只在一个载波上进行传送。
根据本发明的一个实施例，上行链路载波U1和U2在不同干扰级别被操作，并且上行链路业务在两个可用上行链路载波U1与U2之间分割以改进上行链路上的谱效率。更具体地说，一个上行链路载波可被指定为锚载波，并且在相对低的干扰级别（例如，5-8 dB噪声提升）来操作。本文中称为补充载波或非锚载波的另一上行链路载波可在与锚载波相比相对高的干扰级别（例如，大于15 dB噪声提升）来操作。上行链路载波U1和U2可用于不同类型的业务。例如，锚载波可用于携带话音、低速率数据、延迟敏感数据及控制信道。补充载波可用于携带高速率数据和生成高级别的干扰的其它类型的传送。在一个示范实施例中，锚载波可包括用于锚载波和非锚载波上所有业务信道的控制信道。如果移动终端100正在补充载波上进行传送，则它不能在锚载波上传送相关联控制信道，因为移动终端100在任何给定时间仅能够在一个载波上进行传送。然而，其它移动终端能够在锚载波上传送控制信道。通过在不同载波上分隔不同类型的业务，锚载波上携带的低速率数据、控制信道和其它业务受到保护，防止可归因于高速率数据传送的过高级别的干扰。
在基站20，服务小区12可调度小区12内的移动终端100以根据其传送要求而在锚载波或补充载波上进行传送。例如，调度具有高数据率传送的移动终端在补充载波上使用时分复用(TDM)来进行传送可更有效，因为TDM在用户之间提供更佳的正交性。然而，对于低数据率传送，基站20可调度移动终端在锚载波上使用码分复用(CDM)进行传送，因为CDM具有更佳的集群（trunking）效率。表1为本发明的一个实施例概述锚载波与补充载波之间的差别。
表1
  锚载波 补充载波 干扰级别 低（5-8 dB噪声提升） 高（大于15 dB噪声提升） 业务 话音、控制、低速率和/或延迟不敏感数据 高速率数据 调度 CDM TDM
载波指派能够在下行链路上传送的调度许可中通过信号被发送到移动终端100。例如，用于移动终端100的载波指派能够作为增强绝对许可信道(E-AGCH)上传送的绝对许可的一部分而传送到移动终端100。如本领域已知的，调度器能够通过发送绝对许可来更新移动终端100的服务许可。绝对许可可被修改成包括指定许可应用到的载波的字段。响应绝对许可，移动终端100可在转换必需时转换到绝对许可中指定的载波。
指派移动终端100到锚载波或补充载波的判定由在基站20的调度器基于从移动终端100接收的调度信息而做出。如前面所述，调度信息可包括诸如缓冲级别、可用传送功率、QoS要求等信息。此类信息可在增强专用信道(E-DCH)上带内传送。另外，移动终端100可在增强专用物理控制信道(E-DPCCH)上传送也称为“满意比特”的满意性指示。通常来说，满意性指示包括指示移动终端100是否能够在E-DCH上以比服务许可当前所允许的更高的数据率进行传送的单比特。在移动终端100具有可用功率以在比服务许可所允许的更高的数据率进行传送、并且缓冲器中比特的数量将要求大于预定数量的TTI以传送时，移动终端100将满意比特设为第一预定值以指示它“不满意”。“不满意”意味着移动终端100将想要以更高数据率进行传送。否则，移动终端100将满意比特设为第二预定值以指示它“满意”。可注意到，只结合正在进行的数据传送来传送满意比特，因为E-DPCCH只与E-DPDCH一起传送。
在本发明的一些实施例中，满意性指示可用于促进载波转换。例如，假设移动终端100当前在锚载波上传送数据。当满意性指示设为“满意”时，在基站20的调度器可继续在锚载波上调度移动终端100。另一方面，当满意性指示设为“不满意”时，在基站20的调度器能够将移动终端100转换到补充载波以能够实现更高数据传送率而不对锚载波上的其它用户生成干扰。
在一些实施例中，可定义多于两种级别的满意性，并且满意性指示可包括多于一比特。不同级别的满意性可与移动终端100将在当前服务许可下清空其传送缓冲器所要求的TTI的数量有关。例如，能够使用在本文中示为T1和T2的两个阈值来定义三级别的满意性指示，其中，T2小于T1。如果清空传送缓冲器所需的TTI的数量大于T1，则移动终端100可将满意性指示设为“不满意”。如果清空传送缓冲器所要求的TTI的数量大于T2但小于T1，则移动终端100可将满意性指示设为“稍微满意”。最后，如果清空传送缓冲器所要求的TTI的数量小于T2，则移动终端100能够将满意性指示设为“满意”。
在一些实施例中，能够通过实施示为Tx的多个阈值以表示移动终端100在当前许可速率清空其传送缓冲器所需的TTI的数量，能够定义几种级别的“满意性”。例如，如果移动终端100能够在N个TTI内清空其缓冲器，并且N>T1，则满意比特能够设为“不满意”。如果                                               ，则满意比特能够设为“稍微满意”。如果N<T2，则满意比特能够设为“满意”。“不满意”能够意味着转换到或继续在补充载波上；“稍微满意”能够意味着如果在补充载波上则转换到锚载波；以及“满意”能够意味着继续在锚载波上，或者暂时中断传送。
在系统使用多于两种类型的载波时，满意性指示能够用于使调度器偏向于选择特定载波。在一个示范实施例中，系统可配置有低数据率载波、中数据率载波及高数据率载波。在此示例中，满意性指示能够用于在满意性级别降低时使调度器偏向于更高数据率载波。偏向的程度可取决于满意性的级别。无论如何，本发明的一些实施例在调度器中使用“满意比特”来确定UE需要被调度哪个载波或载波类型及可能多少载波。
图3示出由基站20为控制上行链路上来自多个移动终端100的传送而实现的示范方法150。基站20控制第一上行链路载波上的干扰级别以满足第一干扰目标（框152）。第一干扰目标例如可包括低级别的干扰。基站20还控制第二上行链路载波上的干扰级别以满足比第一干扰目标更高的第二干扰目标（框154）。在基站20的调度器确定用于多个移动终端的数据传送要求（框156）。基于数据传送要求，调度器为每个移动终端100指派上行链路载波之一（框158）。例如，在基站20的调度器可将低数据率移动终端100指派到第一上行链路载波，并且将高数据率移动终端指派到第二上行链路载波。此外，在载波选择中可将QoS要求考虑在内。例如，可将带有低延迟容限的移动终端100指派到第一载波。
图4示出由基站20中的调度器所实现的为来自移动终端100的上行链路传送选择载波的方法200。方法200在调度器将移动终端100指派到第一上行链路载波并开始从移动终端100接收传送时开始（框202）。在移动终端100正在传送数据时，移动终端100还可在E-DPCCH上传送满意性指示。在基站20的调度器从移动终端100接收满意性指示（框204）。至少部分地基于满意性指示，调度器将移动终端100重新指派到第二上行链路载波（框206）。例如，在移动终端100正在用于低数据率用户的锚载波上进行传送时，如果移动终端100传送的满意性指示指示移动终端100“不满意”，则调度器可将移动终端100重新指派到第二载波。在其它实施例中，满意性指示可用于在满意性级别降低时使调度判定偏向于更高数据率载波。
图5示出根据本发明一个实施例的示范基站20。基站20包括耦合到一个或多个天线22的收发器24和基带处理器26。收发器24包括用于将信号传送到移动终端100的传送器和用于从移动终端100接收信号的接收器。基带处理器26包括一个或多个处理器、微控制器、硬件或其组合。基带处理器26处理收发器24传送和接收的信号。例如，基带处理器26可执行编码/解码、调制/解调、交织/解交织及其它信道编码操作。基带处理器26包括用于调度来自移动终端100的上行链路传送的调度器28。调度器28包括用于执行图3和4中所示方法的逻辑。
当然，在不脱离本发明基本特性的情况下，本发明可以在与本文具体所述那些方式不同的其它方式中来实现。提出的实施例在所有方面均要视为说明性而不是限制性的，并且在随附权利要求的意义和等同范围内的所有更改旨在涵盖于其中。