調度器中用於減少小區間幹擾的方法

2023-10-18 04:39:14 2

專利名稱：調度器中用於減少小區間幹擾的方法
技術領域：
本發明涉及移動通信網絡中的方法及設置，具體地說，涉及小區 中的小區間幹擾管理。
背景
在蜂窩無線電系統中，對於無線電狀況通常較差的小區邊緣的用 戶，也希望達到高數據率。因此，按照傳統方式，無線電資源被分為 不同的組分配到相鄰小區以便減少小區邊緣用戶的幹擾水平，由此讓 它們能以較高的數據率進行通信，但代價是小區容量減少。其它更先
進的方法，如OFDM系統中的軟頻率重用(有時也稱作功率規劃)或分 頻重用，目的也在於為小區邊緣的用戶提供較高的數據率。這些方法 提供了控制小區邊緣數據率與小區容量之間的折衷的良好方式。
為小區邊緣用戶提供高數據率的現有解決方案均有一個缺點，即 它們必然包含小區邊緣數據率與小區容量之間的折衷。此外，在來自 不同來源(如基於IP的語音、web業務等)的不同大小的分組在每個傳 輸時間間隔從小區中的不同位置傳輸的許多分組數據系統中，業務負 載在空間域和時間域大有不同。在不同的小區之間，這種業務變化是 獨立的，而且負載變化的時間標度使得從不同小區的傳輸無法成功協 調。
因此可以得出結論，不考慮和利用業務變化的靜態資源劃分方法 和幹擾協調方法潛力有限。

發明內容
因此，本發明的一個目的是避免這種折衷並且代之提高小區邊緣用戶可用的數據率，同時為所有無線電資源均可使用的系統(即重用-l 系統)維持小區容量。此外，本發明的一個目的是使小區間千擾更加可
預測並由此讓鏈路匹配(adaption)更加準確。
本發明涉及減少小區間幹擾的方法和執行所述方法的調度器。更 具體地說，本發明涉及用於在蜂窩無線電系統中減少小區間千擾的調 度器中的方法，其中所述調度器(lll)控制一組共享的無線電資源。所 述方法包括為小區(ll)中的不同可用無線電資源分配小區特定的資源 優先權值(RPW)的步驟，所述分配不同於在至少一個相鄰小區對相同 無線電資源的分配，以及之後利用資源優先權值進行無線電資源的選 擇的步驟。因此，相同的無線電資源將不會^皮相鄰小區的調度器首先 選擇，從而避免了小區間幹擾。
資源優先權值是小區特定的，因為相同資源在相鄰小區的相應調 度器中會分配不同的權值。因此，本發明的優點在於，小區邊緣的用 戶可以使用足夠高的數據率，同時為所有無線電資源均可使用的系統 維持小區容量。
本發明的上述方面還意味著小區間幹擾變得更加可預測並且在小 區未完全負載時可以集中到一些特定無線電資源的優點。
本發明的另 一優點在於，相鄰小區選擇相同無線電資源的可能性 大大減小，同時避免了與傳統頻率重用方案相關聯的小區容量損失。
本發明同樣適用於上行鏈路和下行鏈路傳輸。在上行鏈路傳輸中， 調度器旨在將具有高資源優先權值的資源分配給小區邊緣用戶。
本發明還涉及在蜂窩無線電系統中控制一組共享資源的調度器， 包含用於執行根據本發明的方法的部件。
本發明還涉及蜂窩無線電系統中包含調度器的無線電網絡節點， 所述調度器包含用於執行根據本發明的方法的部件。
在本發明的一個實施例中，小區特定的資源優先權值與來自用戶 的信道質量指示淨良告CQI相結合，為調度器可用的無線電資源形成加 權質量指標(quality index)。由此，不同用戶之間的信道質量變化得以考慮並且調度增益得以實現。
在本發明的又一實施例中，小區特定的資源優先權值和/或加權質 量指標與一個或多個使用限制規則相結合，所述規則可以是小區特定
和/或用戶特定和/或資源特定和/或時間相關的。由此，可以在不同情 況下進一步確定哪些資源可由哪些用戶使用。


通過以下參照附圖對優選實施例的詳細說明，本發明的上述以及 其它目的、特徵和優點將會非常明顯。
圖1示出包含根據本發明的網絡單元的蜂窩無線電網絡。
圖2示出本發明的實施例，其中三個小區中的資源分類為三個優 先級。
圖3示出本發明的另一實施例，其中三個小區中的資源根據優先 列表確定優先級。
圖4顯示說明根據本發明的方法的實施例的流程圖。
說明
本發明涉及如圖1中所示的蜂窩無線電系統。基站1配備了擁有 和控制小區11的一組共享無線電資源的調度器111。相鄰小區12a-f 的無線電資源由其相應的調度器222a-f擁有和控制。無線電資源可包 含OFDM系統中的多組副栽波、TDMA系統中的時隙或CDMA系統 中的擴頻碼。而且，相應的無線電資源組應該互相正交，或4矣近正交， 還要注意，當通信系統中的業務負栽在空間和時間域均有顯著變化時， 可有利地使用本發明的益處。在來自不同源(如VoIP、 web業務等)的 不同大小的分組在每個傳輸時間間隔TTI /人小區中的不同位置傳輸的 許多分組數據系統中，這是典型的行為。由此，假設業務變化在系統 的不同小區之間是獨立的，並且負載變化的時間標度使得我們無法通 過如中央節點內的聯合調度決策或通過一些分布式調度算法成功協調傳輸。
本發明利用以某種方式適合於用戶業務的方案的獲益。 一個這樣
的方案是為每個小區分配優選資源的基本重用-3(underlying reuse-3)小 區計劃。在使用任何其它允許的資源之前，所有小區將首先使用所有 其優選的資源。只有在一個小區具有大量數據時才將使用所有允許的 資源。像傳統重用方案中一樣，還可以禁止某些資源。通過這種資源 劃分(優選的、允許的以及可能還有不允許的資源)，至少在低和中等 負栽的情況下，大於一的重用帶寬成本得以避免時，可以改善平均小 區邊緣SINR(信號與幹擾加噪聲比)。在顯示包含三個小區的示例的圖 2中說明了這一情況，其中通過為資源分配單獨的優先級索引(index) 將資源分類為優選的、允許的和禁止的，每個類別一個。優先級索引 將應用於資源的優先順序表達為索引矢量中的整數。雖然圖2中的示 例將資源組顯示為連續的組，它們也可以是分布式的。所述資源劃分 使幹擾更加可預測，從而允許鏈路匹配更加準確和有力。
在本發明的又一實施例中，引入了涵蓋調度器中每個資源的優先 列表，藉此調度器總是選擇最高優先級的資源。為調度器創建適當資 源優先列表的一種方法是，分別為小區0、小區1和小區2中的每個 調度器分配起始資源r。、 n、 r2，然後在需要時選擇兩個方向的資源。 在這樣的優先列表中，給每個可用資源分配不同的優先級索引，最低 的優先級索引分配^始資源，而將升高的索引分配給緊接其後的資 源。在顯示包含三個小區的示例的圖3中說明了這一情況，其中資源 被劃分優先級以最小化小區間幹擾。小區i中的資源的選擇從資源ri 開始，然後從ri的兩側根據ri、 r廣l、 &+1、 r廣2、 n+2、...或同等地根據 ri、 n+l、 ri-l、 rj+2、 rr2、...的原則使用所需數量的資源。不允許的資 源在圖中標記為x。不同方框中數字指示優先級索引，即在不同小區 中使用資源的順序。
在上述示例中，優先級索引(PCI)與小區特定資源優先權值(RPW) 的一對一映射是相關聯的。具有最低優先級索引的資源，即要先使用
9的資源將分配到最高的資源優先權值。具有最高優先級索引的資源， 即僅在所有其它資源均已佔用時才使用的資源將分配到最小的資源優 先權值。因此，優先級索引指示資源的優先順序。索引為C的小區中
的索引為r的資源的RPW通常可計算為
其中K1和K2為恆定值。或者可以設計一個表格，其中每個優先 級索引與對應的優先級權值相關聯。
但是，上述資源劃分意味著減少的調度增益，因為在每個小區只 允許從優選資源而不是所有資源中選擇最佳資源，即使仍有此類資源 可用。因此，小區間幹擾水平和可預測性與可從讓每個用戶只在最佳 質量的資源上傳輸獲得的單個用戶調度增益的比值之間存在折衷。這 兩個原則可以通過將來自每個用戶的信道質量指示(CQI)加上小區特 定資源優先權值(RPW)得到加權信道質量指標(WCQI)，如下所示
WCQI(c,u,r)=CQI(u，r)+RPW(c，r)
在上迷表達式中，c表示小區索引，u表示用戶索引，而r表示資 源索引。假設CQI值限於範圍[O， CQI,]並且不允許調度器使用WCQI 低於零(或其它預定義的閾值)的資源。
如上所述，資源可劃分為由優先級索引代表的等級。對於索引為 r的屬於小區c中的相應優先級的資源，RPW的換算值還可以計算為 如RPW(c,r) = (PCImax-PCI(c,r))x厶，其中△是代表比例係數的恆定值，
而PCImax是PCI的最大值。通過將A設為(CQUx+l)或更大值，可以 確保在開始使用較高優先級索引的任何資源之前，先使用優先級索引 較低的級別的所有資源。將A設為CQI皿x或更小可讓調度器當對應較 高優先級索引資源的信道質量指示足夠大時，在某些時候使用較高優 先級的資源。
參照圖2，我們可以設置A -(CQI^x+l),並且將圖2中表示為 優選、允許和禁止的相應優先級的優先級索引設為0、 l和-l。在此示
10例中，PCIn^-l並且對於分別表示為優選、允許和禁止的資源，得出 的資源優先權值將為(CQImax+l)、 0和-(CQI皿+1)。
在圖3中，每個優先級中只有一個資源。因此，圖3中的資源優
先級索引可用於將資源優先權值計算為RPW(c,r)-(PCImax-PCI(c,r))x △，其中PCImax-20並且PCI(c,r)由圖中的數字指定，即根據之前對於 每個小區c = 1 、 2和3通過資源排序(rc, rc-l， rc+l, rc-2, &+2,...)描述的內 容。圖3中標記為X的資源將被分配-(CQI皿x + l)的資源優先權值， 以確保無論CQI值是多少加權CQI(WCQI)總是負值。
因此可以分別調節RPW和CQI在加權信道質量指標(WCQI)的計 算中的作用。
本發明的又一方面引入了在特定條件下使用或不使用某些優先級 的資源的可能性。以下是可能限制的非完全列表。
1. 較高資源優先級索引的資源不可在任何較低優先級索引的資源 之前使用。這也可以通過適當設置RPW計算的參數來實現。
2. 特定優先級的資源不可使用，除非緩沖器填充比率高於閾值(不 同優先級可具有不同閾值)。
3. 特定優先級的資源不可使用，除非分組延遲高於閾值(不同優先 級可具有不同闊值)。
4. 特定優先級的資源不可使用，除非分組錯誤率(或某個其它分組 質量測量值，如分組丟失率)高於閾值。
5. 如果存在關於相鄰小區中負載的信息，可以限制僅在相鄰小區 中的負載測量值全部低於(或高於)閾值時使用特定資源。
6. 可為某些資源設置使用限制，如僅在特定優先級的資源使用低 於閾值時才可在傳輸時間間隔(TTI)中使用這些資源。例如，使用可被 測量為之前N個TTI總結的此優先級資源的時間和頻率使用計數。
7. 特定優先級的資源僅可用於!SUx個連續的TTI。
8. 如果在傳輸時間間隔TTI(n)中^f吏用了某個特定優先級的資源， 則在TTI(n+NRTT)中不得使用相同資源，其中NRTT與HARQ往返時間相關。此限制的原因可以是讓來自於在其第 一次傳輸中受功率快速增
加的相鄰小區中的用戶設備幹擾的用戶設備的重傳通過，由此第一 UE 的信道質量在測量和傳輸之間惡化。
或者，在傳輸時間間隔TTI(n)中，在預定義的時間間隔內特定優 先級的資源上傳輸功率的增加超過閾值時，在第(n+nrtt)個傳輸時間 間隔中不得使用相同資源，其中NRTT與HARQ往返時間相關。
9. 2-8項公開的任何限制均可與計時器相結合。在超過闊值時啟動 計時器，指示允許使用對應的資源，直至計時器期滿(每個優先級可具 有其自己的計時器值)。
10. 2-8項公開的任何限制均可與閾值的滯後相結合。 一旦超過閾 值，則允許使用相應資源，直至測量值下降到另一閾值(通常低於第一 閾值)之下。
11. 某些特定優先級的資源只可由特定高級分類(白^r/金/4艮)的用 戶或任何其組合使用，或假設有此類用戶，資源總是先調度給這些用 戶。
12. 某些特定優先級的資源只可由緊急呼叫使用，或者在有緊急 用戶的情況下，這些資源總是先調度給緊急用戶。
上述閾值、滯後間隔、計時器和限制規則可不同地應用於不同優 先級的資源。
限制的引入(例如，如上所述)可以通過將WCQI值的計算擴展為 還包含時間變化限制規則RR(c，m，r力來公式化，如下所示0是TTI索
引》
WCQI(c, m, r， f)=CQIO， r, 0+RPW(c, r)+RR(c， w， r, 0
無論何時由於使用限制的任何組合(像以上那些)而不允許特定資 源，RR被設為小於-(CQI皿+ RPW皿)的值，這將確保對應的WCQI 值低於零。
在本文未說明的其它實施例中，涵蓋自己和相鄰小區中條件的本 文所述之外方面的其它係數可添加到WCQI值的計算中。
12總之，根據本發明一個方面的方法可以按圖4中所示執行
在步驟10中，為小區的資源分配小區特定資源優先權值(RPW)， 表達為例如代表每個資源的優先順序的整數索引矢量。為至少一個相 鄰小區中的相同無線電資源分配不同的資源優先權值。
通過在步驟20中測量信號與幹擾加噪聲比(SINR)以及在步驟30 中通過例如將測量的值映射到CQI索引值表格來將所述測量的SINR 值轉換為索引值，從而創建信道質量指示報告。
在步驟40中，將包含一個或若干限制規則的限制添加到WCQI 計算中以進一步限定在特定條件下可以使用的資源。
RPW或CQI值中的任一個可以使用係數進行調節，以增加它在加 權信道質量指標(WCQI)的計算50中的作用。調節的選擇可以例如取 決於如網絡的小區布局。例如，在有大量小區互相重疊的環境中，小 區間幹擾可能是很大的問題，RPW的作用可以調節為具有較大的作 用，而在不同的環境中，給CQI更大的作用更加有利。
在步驟60中，調度器隨後才艮據計算的加權信道質量指標和任何適 用的限制規則選擇資源。
不同的資源可^皮允許以不同的功率水平使用。不禁止本發明與不 同資源的功率限制共同使用。
小區特定的資源優先權值可在中央節點如才喿作維護節點中生成並 且從所述中央節點通過開放式接口提供給不同基站(l、 2a-f)。小區特
理節點(RRM)等中自動生成。
本發明適用於上行鏈路和下行鏈路傳輸。在上行鏈路傳輸中，調 度器旨在將具有高資源優先權值的資源分配給小區邊緣用戶。可根椐 用戶在小區中的地理位置將其分到不同的組中，並為其分配不同優先 級的資源。到如小區邊緣用戶和小區中央用戶的分類可基於幾何測量 值。相比小區中央用戶，小區邊緣用戶則分配到優先級索引較低的資 源。這樣的好處是雙重的首先，遠離接收基站的用戶將經常^皮限制功率，並且在幹擾增大 時無法增大傳輸功率。因此，提高此小區邊緣用戶的性能的唯一方法 是減少所用資源上的幹^l尤。如果在一個小區中具有高資源優先權值的 資源在幹擾小區中分配到低資源優先權值，有很高的可能性在幹擾小 區中不會使用相應資源，這樣如果給小區邊緣用戶分配高資源優先權 值的資源，小區邊緣用戶將受到較少的小區間幹擾。
其次，即使在相鄰幹擾小區中使用了分配給小區邊緣用戶的資源， 它們將經常被分配給另一小區中靠近基站的用戶。相對小區邊緣用戶， 此類小區中央用戶通常具有小得多的路徑損耗，所以他們經常可以使 用遠低於最大可能功率的功率進行傳輸。小區中央用戶到幹擾基站也 有較大的路徑損耗，因為他們通常距離幹擾基站較遠。因此，他們對 相鄰小區中的小區邊緣用戶產生的千擾較少。
同樣，對於下行鏈路，將以高功率傳輸的資源映射到具有高資源 優先權值的資源是有利的。這樣確保了以低功率從一個基站傳輸的資 源與以高功率從相鄰幹擾基站傳輸的資源相沖突的可能性較小。
雖然結合目前認為是最可行以及優選實施例的內容對本發明進行 了說明，但是要理解，本發明不限於所公開的實施例，而意在涵蓋所 附權利要求書範圍之內的各種修改。
1權利要求
1. 一種用於在蜂窩無線電系統中減少小區間幹擾的調度器中的方法，其中所述調度器(111)控制一組共享的無線電資源，其特徵在於以下步驟-為小區(11)中可用的不同無線電資源分配小區特定的資源優先權值(RPW)，所述分配不同於在至少一個相鄰小區(12a-f)中對相同無線電資源的分配；-利用所述資源優先權值進行無線電資源的選擇。
2. 如權利要求1所述的方法，包括將小區(ll)的無線電資源劃分 優先級，其中每個等級由優先級索引表示。
3. 如權利要求l所述的方法，包括根據用戶在所述小區中的地理 位置將所述用戶分組，並為不同組的用戶分配不同優先級的資源。
4. 如權利要求2所述的方法，包括將無線電資源劃分為以"優選"、 "允許"和"禁止"表示的優先級，其中先使用"優選"資源，僅在沒有未使用的"優先資源"時才使用"允許"資源，而"禁止"資源 從不使用。
5. 如權利要求2所述的方法，包括創建優先列表，根據所述列表 每個優先級僅包含一個資源。
6. 如權利要求5所述的方法，包括將最低優先級索引分配給起始 資源0i)，所述起始資源不同於相鄰小區中的起始資源，並且從所述起 始資源根據ri、 rrl、 r!+l、 rr2、 r一2、…的原則將升高的優先級索引分 配給緊接起始資源的資源。
7. 如以上權利要求中的任一項所述的方法，包括將所述小區特定 的資源優先權值與來自所述用戶的信道質量指示淨艮告(CQI)相結合，從 而為所述調度器(lll)可用的無線電資源形成加權質量指標(質量指 標)。
8. 如權利要求7所述的方法，包括通過測量信噪比(SNR)或信號與 幹擾加噪聲比(SINR)並將所述測量值轉換為索引值以創建所述信道質 量指示報告(CQI)。
9. 如權利要求7或8所述的方法，包括將所述CQI或RPW乘以 比例係數，所述比例係數確定在所述加權信道質量指標(質量指標)的 計算中所述比例係數乘以的項的相對影響。
10. 如以上權利要求中的任一項所述的方法，其中所述小區特定 的資源優先權值和/或所述加權質量指標與在特定條件下應用於某些 無線電資源的 一個或多個使用限制相結合。
11. 如權利要求10所述的方法，其中使用限制規則可以是小區特 定的和/或用戶特定的和/或資源特定的和/或時間相關的。
12. 如權利要求10或11所述的方法，其中較高優先級索引的資 源不可在任何較低優先級索引的資源之前使用。
13. 如權利要求10或11所述的方法，包括將所述使用限制規則 作為表示符合或不符合特定條件的二進位值，應用於所述小區特定的 資源優先權值或所述加權信道質量指標。
14. 如權利要求13所述的方法，其中特定優先級的資源不可使用， 除非緩衝器填充比率高於預定義的閾值，其中不同優先級的資源可具 有不同閾值。
15. 如權利要求13所述的方法，其中特定優先級的資源不可使用， 除非分組延遲高於預定義的閾值，其中不同優先級的資源可具有不同 閾值。
16. 如權利要求13所述的方法，其中特定優先級的資源不可使用， 除非諸如分組—睹誤率或分組丟失率的分組質量測量值高於預定義的闊 值。
17. 如權利要求13所述的方法，僅在相鄰小區中的負載測量值均 低於(或高於)閾值時才可使用特定資源。
18. 如權利要求13所述的方法，僅在特定資源的使用低於閾值時才可在特定傳輸時間間隔TTI中使用這些資源。
19. 如權利要求18所述的方法，其中特定優先級的資源僅可用於 預定數量Nmax個連續傳輸時間間隔TTI。
20. 如權利要求18或19所述的方法，其中在傳輸時間間隔TTI(n) 中使用了特定優先級的資源時，在第(n+nrtt)個傳輸時間間隔中不得 使用相同資源，其中nrtt與HARQ往返時間相關。
21. 如權利要求18或19所述的方法，其中在用於傳輸時間間隔 TTI(n)中時，在預定義的時間間隔內特定優先級的資源上傳輸功率的 增加超過閾值時，在第(n+nrtt)個傳輸時間間隔中不得使用相同資源， 其中Nrtt與HARQ往返時間相關。
22. 如權利要求14至21中任一項所述的方法，其中在超過所述 閾值時啟動計時器，在所述計時器設置的時間內允許使用對應的資源 組，特定優先級的資源可具有其自己的計時器值。
23. 如權利要求14至21中任一項所述的方法，其中限制與閾值 中的滯後相結合，在超過所述閾值時，允許使用對應的資源組，直至 測量值下降到低於另 一 閾值，此閾值最好低於第 一 閾值。
24. 如權利要求10或11所述的方法，其中特定優先級的資源只 可由特定分類的用戶使用，或者在有這些用戶的情況下，所述資源總 是先調度給這些分類的用戶。
25. 如權利要求10或11所述的方法，其中特定優先級的資源只 可由緊急呼叫^使用，或者在有緊急用戶的情況下，所述資源總是先調 度給緊急用戶。
26. 如以上權利要求中的任一項所述的方法，其中所述調度器設 置在基站中，並且所述調度器從諸如操作維護節點的中央節點接收所 述小區特定的資源優先權值。
27. 如以上權利要求中的任一項所述的方法，其中為不同無線電 資源分配小區特定的功率限制。
28. —種在蜂窩無線電系統中控制一組共享無線電資源的調度器(111、 222a-f)，其特徵在於執行根據權利要求1-27的任一項的方法的部件。
29. —種蜂窩無線電系統中的無線電網絡節點(l、 2a-f),所述無線 電網絡節點包含調度器，其特徵在於，所述調度器包含執行根據權利 要求1-27的任一項的方法的部件。
全文摘要
本發明涉及在蜂窩無線電系統中減少小區間幹擾的方法，其中所述調度器(111)控制一組共享的無線電資源。所述方法包括以下步驟為小區(11)的不同無線電資源分配小區特定的資源優先權值，所述分配不同於在至少一個相鄰小區(12a-f)對相同無線電資源的分配；利用資源優先權值進行無線電資源的選擇。所述資源優先權值還可以與信道質量指示(CQI)報告相結合，為調度器(111)可用的無線電資源形成加權質量指標(WCQI)。本發明還涉及執行所述方法的調度器和包含所述調度器的無線電網絡節點。
文檔編號H04W72/06GK101461267SQ200680054921
公開日2009年6月17日 申請日期2006年11月2日 優先權日2006年6月12日
發明者G·福多爾, J·奧斯特加德, P·弗倫格 申請人:艾利森電話股份有限公司