一種用於上行交織多址系統的資源調度方法
2023-07-28 00:59:56 1
專利名稱：一種用於上行交織多址系統的資源調度方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，尤其是涉及一種用於上行交織多址系 統的資源調度方法。
背景技術：
無線通信系統對系統容量的需求不斷提高，要求不斷釆用新的復用和
多址技術。目前主要釆用正交多址技術如正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplex以下簡稱OFDM)和空間復用技術如 (Multiple I叩ut Multiple Output以下簡稱MIMO)來提高無線通信系統的 容量。在此基礎之上，人們正在考慮疊加釆用其他非正交多址技術取得進 一步的容量提高。
從理論上說，非正交多址方式有可能取得比正交多址方式更高的系統 容量，特別是在接收端設有較多數量的天線時。非正交多址方式雖然可能 造成小區內幹擾水平的提升，但可以容忍更多的用戶數量，因此至少對誤 比特率/誤包率要求較低的業務可以考慮在正交多址方式的基礎上釆用非 正交多址方式作為補充。
常見的非正交多址方式包括碼分多址(Code Division Multiple Access 以下簡稱CDMA)、空分多址(Space Division Multiple Access以下簡稱 SDMA)和交織多址(Interleave-Division Multiple Access以下簡稱IDMA)。 目前考慮用於和正交多址方式配合使用的主要是SDMA技術。
SDMA在上行的一個典型應用是多用戶MIMO，在終端單天線情況下 也稱為虛擬MIMO (Virtual MIMO)。這種技術可以允許兩個終端共享相 同的上行時/頻資源。首先，這些終端需要發送用於終端空間信道正交性測 量的導頻(通常可以和信道質量測量指示(Channel Quality Indicator以下
簡稱CQI測量)共用一組導頻符號)，而後基站就可以根據空間信道正交
性對終端進行配對，即將空間信道正交性較好的一對終端分配到相同的頻 率資源內。然後，每一對共享頻譜資源的終端還需要發送正交的用於數據 解調的導頻，以通過MIMO信道估計取得數據解調所需的信道信息。
單純釆用SDMA方法，系統容量增益主要是藉助終端之間空間信道 的差異取得，而IDMA則還可以獲得額外的處理增益。
如圖1所示，任何一個上行時/頻資源塊可以同時容納兩個用戶，但這 兩個用戶需使用不同的信道交織圖案，即^和兀2。這樣基站就可以釆用 基於多用戶檢測(Multi-User Detection以下簡稱MUD)原理的迭代同道 幹擾(co-channel interference)消除技術區分兩個終端的信號。例如對於 圖1中的資源塊1，終端1和終端2可以同時被分配到這個資源塊中，只 是分別釆用交織圖案7Tl和7i2進行信道交織。作為例子， 一種典型的迭代 MUD接收機基於並行幹擾消除(Parallel Interference Cancellation, PIC) 算法，如圖2所示。
需要說明的是，釆用不同的交織圖案並不是區分兩個終端的唯一方 法，也可以釆用不同的擾碼(scrambling code)來區分兩個終端。但是可 以發現，迭代MUD接收機可以在IDMA系統中取得顯著的性能增益，但 卻無法在通過加擾(scrambling)區分終端的系統中取得明顯的增益。在 通過加擾區分終端的系統中，所有用戶都採用相同的信道交織圖案。
具體來看，基於IDMA的同道幹擾消除技術有如下的幾個內在限制
(1) 資源塊分配共享重疊的頻率資源、並釆用同道幹擾消除技術 進行區分的兩個終端必須佔用相同大小的資源塊。
(2) 信道估計基站必須能夠對共享重疊的頻率資源的兩個終端成 功地進行信道估計，不受同道幹擾的影響。
(3) 控制信道基站必須能夠成功地讀取共享重疊的頻率資源的兩 個終端的控制信道，不受同道幹擾的影響。
發明內容
本發明的目的是為了使得系統可以根據IDMA的特點釆用優化的資 源分配，以實現上行系統容量的最大化。本發明的上述目的是通過本發明 所提供的一種用於上行交織多址系統的資源調度方法實現的。
考慮到上述IDMA的同道幹擾消除技術的內在限制，本發明的上行交 織多址系統應該根據如下原則進行設計
(1) 如果系統的資源已經足夠同時給所有終端分配獨佔的資源，就 應該給每個用戶分配獨佔的資源，以保證用戶之間的完全正交性。
(2) 如果系統的資源不足夠同時給所有請求資源的終端分配獨佔的 資源，則應該釆用交織多址技術使兩個用戶可以分享相同的資源。
(3) 交織多址調取器負責選擇哪些終端將共享相同的資源，並決定 這些終端如何"配對"，即對於某一個資源塊，應選擇哪兩個終端共享這個 資源塊。
(4) 在配對完成後，應分配給配成一對的終端相互正交的導頻，以 避免同道幹擾對信道估計的影響。同時這兩個終端的控制信道也應該用不 同的時/頻資源傳送，以避免同道幹擾對控制信令正確接收的影響。
基於上述原則，本發明的用於上行交織多址系統的資源調度方法，包 括以下步驟
步驟1:小區內的所有終端向基站發送用於信道質量測量的導頻信號 和調度請求；
步驟2:基站對上述所有終端測量其頻域信道質量測量指示；
步驟3:基站從上述所有終端中挑選出將釆用交織多址方式共享相同 頻率資源的終端，並對上述終端進行配對；
步驟4:根據已經做出的配對決定，基站向參與配對的終端發送用於 上述終端發送數據、導頻和控制信道的資源分配信息；
步驟5:終端使用基站分配的資源發送用於數據解調的導頻和上行控
制信道；
步驟6:終端使用基站分配的資源發送上行數據。 在上述步驟2之後，根據終端的信道質量測量結果和調度請求，基站
首先嘗試將所有終端安排在獨立的時/頻資源塊中;在無法同時為請求資源 的所有終端分配獨立的資源塊時，才開始執行上述步驟3。
上述步驟3所述的配對是由交織多址調度器對所有終端的信道質量測 量指示和調度請求進行比較，至少綜合考慮終端的資源分配需求、信道質 量測量指示、服務質量需求因素，找出合適的共享相同資源的終端。
進行上述配對操作時，由交織多址調度器首先根據每個終端在系統帶 寬內的信道質量測量指示分布和服務質量需求列出適合該終端的備選資 源塊，然後在考慮殘留幹擾影響的基礎上調整採用交織多址的終端的信道 質量測量指示值，並針對每個備選資源塊，對可能分配到該資源快的終端 進行歸納，得出每個資源塊的備選終端列表。
上述的對可能分配到該資源快的終端進行歸納，得出每個資源塊的備 選終端列表的操作包括
(1) 在某個資源塊只有一個備選終端時，將該終端分配到該資源塊；
(2) 在多於兩個終端被分配到某個資源塊中時，優先考慮只適合分
配在該資源塊的終端；
(3) 在滿足上述原則後，某個終端仍有可能被分配到多個資源塊中 時，將該終端分配到其平均信道質量測量指示最大的資源塊中。
另外，在上述步驟i中，上述終端還可以向基站發送用於空間正交性 測量的導頻信號；
在上述步驟2中，基站還可以根據上述導頻信號進行各終端間的空間 信道互相關性測量；
在進行上述步驟3所述的配對，即由交織多址調度器對所有終端的信 道質量測量指示和調度請求進行比較時，還考慮終端間的空間信道相關 性；
在這種情況下，上述得出每個資源塊的備選終端列表的操作除了上述
的3種操作外還包括在一個終端可以被配對到多個資源塊中時，將該終 端分配到與其配對的終端適合的空間信道正交性的資源塊中的操作。
另外，上述系統在每個資源塊內設計至少兩種相互正交的導頻結構和
控制信道結構；在完成終端配對後，基站將上述兩種結構分別分配給該資 源塊中的兩個終端，並通過信令通知每個終端應該採用的結構。
如果上述系統同時釆用上行多輸入多輸出技術，則設計與上行多輸入 多輸出技術相適應數量的正交導頻結構和控制信道結構，以同時支持多天 線間的正交發送。
上述步驟4所述的導頻和控制信道應採用不同的時/頻資源發送。
本發明提出的用於上行交織多址系統的資源調度方法，使得系統可以 根據交織多址的特點釆用優化的資源分配，實現了上行系統容量的最大 化。
下面結合附圖，對發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。對於所 屬技術領域的技術人員而言，從對本發明的具體實施方式
的詳細說明中， 本發明的上述和其他目的、特徵和優點將顯而易見。
圖1是基於IDMA的上行頻域資源復用的示意圖。
圖2是基於平行幹擾消除的迭代MUD接收機結構圖。
圖3是本發明一較佳實施例的用於上行交織多址系統的資源調度流程
圖-
圖4是本發明一較佳實施例的用於上行交織多址系統的終端配對過程
示例圖。
具體實施例方式
下面參照圖3與圖4對本發明的一較佳實施例作進一步的詳細描述， 根據這些附圖，所屬領域的技術人員可以很容易實現這些模塊。
先參照圖3，該圖是本發明一較佳實施例的用於上行交織多址系統的 資源調度流程圖。
步驟1:小區內的所有終端向基站發送用於CQI測量的和空間正交性
測量的導頻信號31以及調度請求32;
步驟2:基站進行所有終端的CQI測量以及空間正交性測量33;
步驟3:根據終端的CQI測量結果和調度請求，基站首先嘗試將所有 終端安排在獨立的時/頻資源塊中；(即不採用交織多址)，以保證終端之間 的完全正交。如果無法同時為請求資源的所有終端分配獨立的資源塊，則 基站從所有終端中挑選出將釆用交織多址方式共享相同頻率資源的終端， 並對這些終端進行"配對"，即選擇"資源共享"的終端，並對它們進行"配 對"34。
"配對"的方法是由交織多址調度器對所有終端的CQI分布和QoS需 求需要綜合考慮終端的資源分配需求、信道質量指示符、QoS需求(如數 據率、誤包率等)、終端間的空間信道相關性等因素。交織多址調度器需 要通過對所有終端的CQI和調度請求進行比較，以找出適合的共享相同資 源的終端。具體地說，交織多址調度器首先根據每個終端在系統寬帶內的 CQI分布和QoS需求列出適合該終端的候選資源塊。考慮到幹擾消除後， 可能仍有殘餘的幹擾存在，因此可能釆用IDMA的終端的CQI值需要在 考慮殘留幹擾影響的基礎上進行調整。
同時請參照圖4，該圖是本發明一較佳實施例的用於上行交織多址系
統的終端配Xt過程示例圖。針對每個備選資源塊，調度器^f可能分配到這 個資源塊的終端進行歸納，得出每個資源塊的備選終端列表，如圖4上圖
所示。配對操作須按照如下原則進行
(1) 如果某個資源塊只有一個備選終端，則該終端應該被分配到該 資源塊，即使它可以在其他資源塊和其他終端"配對"。如圖4中的終端1， 應被分配到資源塊2，而非資源塊l。
(2) 如果一個終端可以被配對到多個資源塊中，該終端應該被分配 到可以和與其配對的終端取得較好的空間信道正交性的資源塊中。如圖中 的終端3 ，應被分配到資源塊1和終端2配對，而不應分配到資源塊3和 終端4配對。
值得指出的是，本發明也可以不考慮終端之間的空間相關性，在這種
情況下，在本發明的另一較佳實施例中，在上述步驟l中，小區內的所有
終端不向基站發送空間正交性測量的導頻信號31;在上述步驟2中，基站 不進行空間正交性測量33;上述(2)所述的操作可以不考慮。
(3) 如果多於2個終端可以被分配到某個資源塊中，應該優先考慮 只適合分配在這個資源塊的終端。如圖中的終端7和終端8應優先被分配 到資源塊4 ，而終端6則可以被移至資源塊5 。
(4) 最後，如果在滿足上述原則後，某個終端仍有可能分配到多個 資源塊中，則應將此終端分配到其平均CQI最大的資源塊中。
根據以上原則處理後，終端"配對"如圖4下圖所示。
上述系統應在每個資源塊內設計至少兩種相互正交的導頻結構和控 制信道結構；在完成終端配對後，基站應將這兩種結構分別分配給該資源 塊中的兩個終端，並通過信令通知每個終端應該釆用哪種結構。但如果同 時釆用上行MIMO技術，則需要設計更多數量的正交導頻結構和控制信
道結構，以同時支持多天線之間的正交發送。
步驟4:根據已經做出的"配對"決定，基站向參與配對的終端發送資 源分配和正交導頻及控制信道的結構信息35;導頻和控制信道需要釆用不 同的時/頻資源發送。
步驟5:終端使用基站分配的資源發送正交導頻(用於數據解調的導 頻)和控制信道36;
步驟6:終端使用基站分配的資源發送上行數據37。
當然，本發明還可有其他實施例，在不背離本發明精神及其實質的情 況下，所屬技術領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的更改和變 形，但這些相應的更改和變形都應屬於本發明的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種用於上行交織多址系統的資源調度方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1小區內的所有終端向基站發送用於信道質量測量的導頻信號和調度請求；步驟2基站對上述所有終端測量其頻域信道質量測量指示；步驟3基站從上述所有終端中挑選出將採用交織多址方式共享相同頻率資源的終端，並對上述終端進行配對；步驟4根據已經做出的配對決定，基站向參與配對的終端發送用於上述終端發送數據、導頻和控制信道的資源分配信息；步驟5終端使用基站分配的資源發送用於數據解調的導頻和上行控制信道；步驟6終端使用基站分配的資源發送上行數據。
2. 根據權利要求1所述的用於上行交織多址系統的資源調度方法，其 特徵在於，在上述步驟2之後，根據終端的信道質量測量結果和調度請求， 基站首先嘗試將所有終端安排在獨立的時/頻資源塊中;在無法同時為請求 資源的所有終端分配獨立的資源塊時，才開始執行上述步驟3。
3. 根據權利要求2所述的用於上行交織多址系統的資源調度方法， 其特徵在於，上述步驟3所述的配對是由交織多址調度器對所有終端的信 道質量測量指示和調度請求進行比較，至少綜合考慮終端的資源分配需 求、信道質量測量指示、服務質量需求因素，找出合適的共享相同資源的終端。
4. 根據權利要求3所述的用於上行交織多址系統的資源調度方法，其 特徵在於，進行上述配對操作時，由交織多址調度器首先根據每個終端在 系統帶寬內的信道質量測量指示分布和服務質量需求列出適合該終端的 備選資源塊，然後在考慮殘留幹擾影響的基礎上調整釆用交織多址的終端 的信道質量測量指示值，並針對每個備選資源塊，對可能分配到該資源快 的終端進行歸納，得出每個資源塊的備選終端列表。
5. 根據權利要求4所述的用於上行交織多址系統的資源調度方法，其 特徵在於，上述的對可能分配到該資源快的終端進行歸納，得出每個資源 塊的備選終端列表的操作包括(1) 在某個資源塊只有一個備選終端時，將該終端分配到該資源塊;(2) 在多於兩個終端被分配到某個資源塊中時，優先考慮只適合分配在該資源塊的終端；(3) 在滿足上述原則後，某個終端仍有可能被分配到多個資源塊中 時，將該終端分配到其平均信道質量測量指示最大的資源塊中。
6. 根據權利要求4所述的用於上行交織多址系統的資源調度方法，其 特徵在於，在上述步驟1中，上述終端還向基站發送用於空間正交性測量的導頻信號；在上述步驟2中，基站還根據上述導頻信號進行各終端間的空間信道 互相關性測量；在進行上述步驟3所述的配對，即由交織多址調度器對所有終端的信 道質量測量指示和調度請求進行比較時，還要考慮終端間的空間信道相關 性；上述得出每個資源塊的備選終端列表的操作還包括在一個終端可以被配對到多個資源塊中時，將該終端分配到與其配對的終端適合的空間信 道正交性的資源塊中。
7. 根據權利要求5或6所述的用於上行交織多址系統的資源調度方 法，其特徵在於，上述系統在每個資源塊內設計至少兩種相互正交的導頻 結構和控制信道結構；在完成終端配對後，基站將上述兩種結構分別分配 給該資源塊中的兩個終端，並通過信令通知每個終端應該採用的結構。
8. 根據權利要求7所述的用於上行交織多址系統的資源調度技術，其 特徵在於，如果上述系統同時採用上行多輸入多輸出技術，則設計與上行 多輸入多輸出技術相適應數量的正交導頻結構和控制信道結構，以同時支 持多天線間的正交發送。
9.根據權利要求1所述的用於上行交織多址系統的資源調度技術，其 特徵在於，上述步驟4所述的導頻和控制信道釆用不同的時/頻資源發送。
全文摘要
一種用於上行交織多址系統的資源調度方法，包括小區內所有終端向基站發送用於信道質量測量的導頻信號和調度請求；基站對所有終端測量其頻域信道質量測量指示；基站從所有終端中挑選出將採用交織多址方式共享相同頻率資源的終端，並對這些終端進行配對；根據已經做出的配對決定，基站向參與配對的終端發送用於這些終端發送數據、導頻和控制信道的資源分配信息；終端使用基站分配的資源發送用於數據解調的導頻和上行控制信道；終端使用基站分配的資源發送上行數據。本發明提出的用於上行交織多址系統的資源調度技術，使得系統可以根據交織多址的特點採用優化的資源分配，實現了上行系統容量的最大化。
文檔編號H04W72/12GK101106800SQ200610098500
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月11日 優先權日2006年7月11日
發明者嘉 沈 申請人:信息產業部電信傳輸研究所