正交頻分復用系統的基站及其小區載波資源的調度方法
2023-05-10 10:16:16
專利名稱：正交頻分復用系統的基站及其小區載波資源的調度方法
技術領域：
本發明涉及OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用)技術的OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access，正交頻分多址)多址方式，尤其涉及採用OFDMA的移動通信系統中小區載波資源的調度方法的方法及該方法應用的基站。
背景技術：
在LTE(Long Term Evolution，長期演進項目)物理層技術討論和發展過程中，OFDM技術已經成為可能被採用的主流技術之一。OFDM技術的主要原理在於將高速數據流通過串並轉換，形成多個低速數據子流在多個正交子載波上並行傳輸，從而有效地降低符號間幹擾，提高頻譜利用率。
當採用OFDMA多址方式時，鄰近的不同用戶終端如果分配了相同的子載波就會造成相互幹擾。對於同一小區內的移動臺(MS，Mobile Station)，基站(BS，Base Station)可以為其分配不同的子載波，以降低或消除移動臺間的幹擾。而如何保證充分利用系統資源的條件下，有效地抑制不同小區間移動臺的幹擾，已成為目前討論的熱點。
降低小區間幹擾的方法主要有頻率軟復用技術和天線波束賦形技術。
在頻率軟復用技術中，將小區分為邊緣位置和中間位置，其中邊緣位置為可能與其他小區的邊緣位置造成互相干擾的地域範圍，其餘為小區的中間位置。下行方向頻率軟復用技術的原理如圖1所示，BS1、BS2和BS3分別為小區1、2和3的基站，移動臺MS12、MS22和MS32分別位於小區1、2和3的中間位置，移動臺MS11、MS21和MS31分別位於小區1、2、3的邊緣位置。每個小區分別使用不同的子載波集合為邊緣位置的移動臺MS11、MS21和MS31分配載波資源，如圖1中以斜線填充的子載波集合，以降低或消除它們之間的相互幹擾。對小區中間位置的移動臺MS12、MS22和MS32，可以任意分配子載波，如圖1中以點填充的子載波集合，通過適當降低這些移動臺的發射功率，利用信號衰減可以減輕對相鄰小區的幹擾。
天線波束賦形技術通過將發送給移動臺的信號約束在一個較窄的波束覆蓋範圍內，來降低對其他非波束覆蓋區域的移動臺的幹擾。由於信號被約束在一定範圍內，非覆蓋區域的移動臺幾乎不會受到幹擾；同時由於信號的衰減，距離較遠的移動臺受到的影響也很小，因而波束賦形技術對於抑制小區間幹擾有較好的作用。
現有技術中將頻率軟復用技術和天線波束賦形技術結合起來使用。然而，即使同時運用這兩種技術，在有些情況下仍可能造成小區間的幹擾。例如在圖2中，移動臺MS211和移動臺MS222分別屬於小區1和小區2，小區1和2中點狀陰影的區域為每個小區的邊緣位置，三角陰影區是小區1為移動臺MS211發送下行信號時，形成的波束覆蓋區域；位於小區2邊緣位置的移動臺MS222由於在波束覆蓋範圍內，當移動臺MS211與MS222使用了相同的子載波時，MS222就會受到幹擾。由於位於小區中間位置的移動臺可以任意分配子載波，因而不可避免地會出現小區間幹擾的情況。
發明內容
本發明要解決的是現有技術中為位於小區中間位置的移動臺任意分配子載波造成小區間幹擾的問題。
本發明所述OFDM系統中小區載波資源的調度方法包括以下步驟a)對本小區中間位置的移動臺，確定對其進行賦形時波束指向的相鄰小區；b)確定所述相鄰小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，to；
c)優先為該移動臺分配子載波集合Fe，to和本小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，in之外的可用載波資源。
優選地，所述方法還包括d)當子載波集合Fe，in和Fe，to之外的可用載波資源少於該移動臺的使用需求時，判斷本次調度周期中本小區是否還調度位於邊緣位置的移動臺，如果是，不足部分優先分配子載波集合Fe，to的可用載波資源；如果否，不足部分優先分配子載波集合Fe，in的可用載波資源。
優選地，所述步驟a)之後還包括接收所述相鄰小區當前邊緣位置的移動臺調度信息；如果所述相鄰小區當前未調度位於邊緣位置的移動臺，優先為該移動臺分配子載波集合Fe，in之外的可用載波資源。
優選地，所述步驟b)和步驟c)之間還包括如果所述相鄰小區超過1個，當其中有小區當前未調度位於邊緣位置的移動臺時，在子載波集合Fe，to中刪去該小區邊緣位置所使用的子載波。
優選地，所述方法還包括確定移動臺在本小區中的位置；對本小區邊緣位置的移動臺，從子載波集合Fe，in中為該移動臺分配載波資源。
優選地，所述移動臺在本小區中的位置通過測算該移動臺導頻信息的強度和來波方向或通過該移動臺上報的路損信息確定。
優選地，所述對移動臺進行賦形時波束指向的相鄰小區根據該移動臺的來波方向確定。
本發明還提供了一種OFDM系統中的基站，包括相鄰小區模塊、相鄰小區子載波模塊、載波資源分配模塊，其中
相鄰小區模塊用來確定為位於本小區中間位置的移動臺進行波束賦形時波束指向的相鄰小區；相鄰小區子載波模塊用來確定所述波束指向的相鄰小區的邊緣位置所使用的子載波集合Fe，to；載波資源分配模塊用來根據Fe，to和本小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，in為該移動臺分配載波資源，分配方法包括優先分配Fe，to和Fe，in之外的可用載波資源。
優選地，所述基站還包括相鄰小區實時調度模塊，用來接收所述相鄰小區當前邊緣位置的移動臺調度信息；相鄰小區子載波模塊接收相鄰小區實時調度模塊輸出的相鄰小區移動臺調度信息，將所述相鄰小區中未調度邊緣位置移動臺的小區的邊緣位置所使用的子載波從Fe，to中刪除。
優選地，所述載波資源分配模塊的分配方法還包括當Fe，in和Fe，to之外的可用載波資源少於該移動臺的使用需求時，如果本小區在本次調度周期中不調度位於邊緣位置的移動臺，不足部分優先分配子載波集合Fe，in的可用載波資源；否則當Fe，to不為空集時，不足部分優先分配子載波集合Fe，to的可用載波資源。
本發明通過儘量不為小區中間位置的移動臺分配其波束指向的相鄰小區的邊緣位置所使用的子載波，使得小區中間位置的移動臺與可能干擾的相鄰小區的邊緣位置的移動臺儘可能工作在不同的載波頻率，降低了小區間的幹擾；進一步地，本發明通過實時獲知相鄰小區的資源調度情況，將未進行邊緣位置移動臺調度的相鄰小區所使用的邊緣位置載波分配給本小區的移動臺，增加了載波資源調度的靈活性。
圖1為下行方向頻率軟復用技術的原理示意圖；圖2為對小區中間位置的移動臺進行賦形時波束覆蓋範圍的示意圖；圖3為本發明所述載波資源調度方法實施例一的流程圖；圖4為對小區中間位置的移動臺進行賦形時波束指向相鄰小區的示意圖；圖5為本發明所述載波資源調度方法實施例二的流程圖；圖6本發明所述基站的結構示意圖。
具體實施例方式
在現有技術中，頻率軟復用技術只考慮了在相鄰小區邊緣位置的移動臺之間相互幹擾的問題，波束賦形技術只考慮了在同一小區內部移動臺之間幹擾的問題，而沒有考慮一個小區中間位置的移動臺的波束會對其覆蓋範圍內相鄰小區的邊緣位置造成幹擾的問題。在對小區中間位置的移動臺進行載波資源調度時，如果為其分配與本小區和其波束覆蓋的相鄰小區的邊緣位置不同頻率的載波，就可以避免對相鄰小區邊緣位置移動臺的幹擾。
在OFDM系統中，小區的載波資源調度以一定的調度周期進行。在每個調度周期，先確定一個本調度周期要被服務的移動臺集合以及可用載波資源集合，再進行資源分配；每完成一個移動臺的資源分配，就將其從集合中刪除，並將為其分配的子載波從可用載波資源集合中刪除，直到所有資源已分配完畢或者集合中所有移動臺都已經進行了資源分配後結束本次調度。本發明在調度周期中為某個移動臺分配資源的時候，除了要考慮該移動臺的位置，還要考慮本次調度周期的移動臺集合內其他移動臺的位置。
圖3所示本發明中小區載波資源調度方法實施例一的流程，在步驟S301，確定本小區在本次調度周期中被調度的移動臺集合以及集合中各個移動臺的位置。
在步驟S302，確定本次調度周期中本小區的可用載波資源。
在步驟S303，確定當前被調度的移動臺。
在步驟S304，判斷移動臺是否在本小區的中間位置，如果是，執行步驟S305；如果否，轉步驟S312。本發明中基站可以通過測算移動臺的導頻信息的強度和來波方向判斷出移動臺在小區中的位置，也可以通過移動臺上報的路損信息來得出移動臺在小區中的位置。
在步驟S305，確定對該移動臺進行賦形時波束所指向的相鄰小區。一種可能的方法為根據該移動臺信號的來波方向確定為其賦形波束所指向的小區。
基站發送至一個移動臺的波束可能指向一個相鄰小區，也可能指向兩個相鄰小區，這與移動臺在小區中所處的位置有關。如圖4所示，小區1的一些邊界點會同時與兩個其他小區鄰接，當本小區基站與移動臺的連線指向或接近這些邊界點時，如小區1中的移動臺MS422，對該移動臺賦形時波束會同時指向小區4和小區5；而當本小區基站與移動臺的連線至這些邊界點有一定偏移時，如小區1中的移動臺MS411，對其賦形時波束只會指向小區2。
本實施例中對波束指向一個相鄰小區和指向兩個相鄰小區的情況均可適用。
回到圖3，在步驟S306，確定本小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，in，以及波束指向的相鄰小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，to。
在採用頻率軟復用技術時，各個鄰接小區的邊緣位置使用不相重合的子載波集合。每個小區的基站可以通過彼此間交換資源使用信息的方式得知鄰接小區邊緣位置所使用的子載波，也可以由每個小區將本小區的相關信息上報中間節點，如aGW(Access Gateway，接入網關)，並從中間節點獲得其他鄰接小區的相關信息。aGW是LTE系統中基站的上層節點，一個aGW可能同時與多個基站連接，為基站提供連接至核心網絡的數據通道。
在步驟S307，優先為該移動臺分配集合Fe，in和Fe，to之外的可用子載波。換言之，優先為該移動臺分配可用載波集合中不屬於Fe，in和Fe，to的子載波。
在步驟S308，判斷Fe，in和Fe，to之外的可用子載波是否可以滿足該移動臺對子載波的使用需求，如果是，轉步驟S313；如果否，執行步驟S309。
在步驟S309，判斷本調度周期內本小區是否調度位於邊緣位置的移動臺，即當前的被調度移動臺集合中是否包括位於邊緣位置的移動臺，如果是，執行步驟S311，如果否，執行步驟S310。
在步驟S310，優先該移動臺分配子載波集合Fe，in中的可用載波資源，轉步驟S313。
在步驟S311，優先為該移動臺分配子載波集合Fe，to中的可用載波資源，轉步驟S313。
在步驟S312，為處於本小區邊緣位置的該移動臺分配子載波集合Fe，in中的可用載波資源。
在步驟S313，判斷是否本次調度周期移動臺集合中的移動臺是否都已進行調度或者資源已分配完畢，如果是，執行步驟S315；如果否，，執行步驟S314。
在步驟S314，將本次分配資源的移動臺從被調度的移動臺集合中刪除，將已經分配的子載波從可用載波資源集合中刪除後，轉步驟S302，為下一個待調度的移動臺進行資源調度。
在步驟S315，本次調度周期載波資源調度完畢，被調度的移動臺在為其分配的子載波上進行數據傳輸。將可用子載波集合恢復為全部可用於傳輸數據的子載波集合。
在實施例一中，每個小區在分配子載波時沒有考慮了波束指向的相鄰小區的當前資源利用情況。雖然本小區中某個移動臺的波束指向了相鄰小區，但如果該相鄰小區當前沒有調度處在邊緣位置的移動臺，即使本小區中的該移動臺使用與該相鄰小區邊緣位置同樣頻率的載波，也不會造成幹擾。在本發明中調度方法的實施例二中將相鄰小區的當前資源使用情況考慮在內，使得載波資源的分配更為靈活。
實施例二的流程如圖5所示，在步驟S501，確定本小區在本次調度周期中被調度的移動臺集合以及集合中各個移動臺的位置。
在步驟S502，接收波束指向的相鄰小區當前邊緣位置的移動臺調度信息。在小區的移動臺調度信息中包括當前該小區是否調度了位於邊緣位置的移動臺。
與實施例一中本小區獲知其他小區邊緣位置所使用的子載波類似，每個小區的基站可以通過彼此間交換當前資源調度信息的方式得知鄰接小區邊緣位置的移動臺調度情況，也可以由每個小區將本小區的相關實時調度信息上報中間節點，如aGW，並從中間節點獲得其他鄰接小區的相關實時調度信息。
在步驟S503，確定本次調度周期中本小區的可用載波資源。
在步驟S504，確定當前被調度的移動臺。
在步驟S505，判斷移動臺是否在本小區的中間位置，如果是，執行步驟S506；如果否，轉步驟S517。
在步驟S506，確定對該移動臺進行賦形時波束所指向的相鄰小區。
在步驟S507，判斷相鄰小區當前是否未調度位於其邊緣位置的移動臺，即相鄰小區中沒有處在邊緣位置的移動臺請求資源分配和/或正在使用載波資源，如果是，轉步驟S516；如果否，執行步驟S508。
當波束指向的相鄰小區包括一個以上的小區時，只有每個小區當前均未調度邊緣位置的移動臺時，本步驟的判斷結果才為是。
在步驟S508，確定本小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，in，以及波束指向的相鄰小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，to。
當波束指向的相鄰小區超過1個時，執行步驟S509，判斷相鄰小區中是否有當前未調度邊緣位置移動臺的小區，如果是，執行步驟S510；如果否，轉步驟S511。
對相鄰小區中當前未進行邊緣位置移動臺調度的小區，其邊緣位置所使用的子載波集合可以用來分配給本小區中的該移動臺，而不會對該相鄰小區造成幹擾。因此在步驟S510，刪除子載波集合Fe，to中該相鄰小區的邊緣位置所使用的子載波。
在步驟S511，優先為該移動臺分配集合Fe，in和Fe，to之外的可用子載波。
在步驟S512，判斷Fe，in和Fe，to之外的可用子載波集合是否可以滿足該移動臺對子載波的使用需求，如果是，轉步驟S518；如果否，執行步驟S513。
在步驟S513，判斷本次調度周期中本小區是否調度位於邊緣位置的移動臺，即當前的被調度移動臺集合中是否包括位於邊緣位置的移動臺，如果是，執行步驟S515，如果否，執行步驟S514。
在步驟S514，優先該移動臺分配子載波集合Fe，in中的可用載波資源，轉步驟S518。
在步驟S515，優先為該移動臺分配子載波集合Fe，to中的可用載波資源，轉步驟S518。
在步驟S516，當所有相鄰小區當前均未對邊緣位置的移動臺進行調度時，優先為本小區中的該移動臺分配子載波集合Fe，in之外的可用載波資源，轉步驟S518。
在步驟S517，為處於本小區邊緣位置的該移動臺分配子載波集合Fe，in中的可用載波資源。
在步驟S518，判斷是否本次調度周期移動臺集合中的移動臺是否都已進行調度或者資源已分配完畢，如果是，執行步驟S520；如果否，執行步驟S519。
在步驟S519，將本次分配資源的移動臺從被調度的移動臺集合中刪除，將已經分配的子載波從可用載波資源集合中刪除後，轉步驟S504，為下一個待調度的移動臺進行資源調度。
在步驟S520，本次調度周期載波資源調度完畢，被調度的移動臺在為其分配的子載波上進行數據傳輸。將可用子載波集合恢復為全部可用於傳輸數據的子載波集合。
圖6所示為應用本發明中載波資源調度方法的基站的結構示意圖，相鄰小區子載波模塊630分別與相鄰小區模塊610、相鄰小區實時調度模塊620和載波資源分配模塊640相連接。
當基站為本小區中間位置的移動臺分配載波資源時，由相鄰小區模塊610根據對該移動臺進行賦形時的波束確定波束指向的相鄰小區。
相鄰小區實時調度模塊620接收波束指向的相鄰小區當前邊緣位置的移動臺調度信息，其中包括當前相鄰小區是否調度位於其邊緣位置的移動臺。相鄰小區實時調度模塊620為可選模塊。
相鄰小區子載波模塊630根據相鄰小區模塊610確定的相鄰小區，生成這些相鄰小區的邊緣位置所使用的子載波集合Fe，to。當基站包括相鄰小區實時調度模塊620時，根據相鄰小區實時調度模塊620輸出的相鄰小區當前移動臺調度信息，相鄰小區子載波模塊630將波束指向的相鄰小區中當前未進行邊緣位置調度的小區在邊緣位置所使用的子載波從集合Fe，to中刪除。
接收到相鄰小區子載波模塊630輸出的集合Fe，to，載波資源分配模塊640根據Fe，to和本小區邊緣位置使用的子載波集合Fe，in來進行載波資源分配。載波資源分配模塊640優先分配子載波集合Fe，in和Fe，to之外的可用載波資源；當Fe，in和Fe，to之外的可用載波資源少於該移動臺的使用需求時，判斷本次調度周期中本小區是否進行邊緣位置調度，如果否，不足部分優先分配子載波集合Fe，in的可用載波資源。如果進行邊緣位置調度，當Fe，to不為空集時，不足部分優先分配子載波集合Fe，to的可用載波資源；若Fe，to為空集，則可供本小區分配的載波只剩集合Fe，in中的可用子載波了，此時可按照現有技術中的其他條件決定如何在中間位置的移動臺和邊緣位置的移動臺之間分配載波資源。
本發明在頻率軟復用技術和波束賦形技術相結合的基礎上，通過設計合理的載波資源調度方法，進一步有效地抑制了小區間的幹擾。
以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1.一種正交頻分復用OFDM系統中小區載波資源的調度方法，其特徵在於，包括以下步驟a)對本小區中間位置的移動臺，確定對其進行賦形時波束指向的相鄰小區；b)確定所述相鄰小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，to；c)優先為該移動臺分配子載波集合Fe，to和本小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，in之外的可用載波資源。
2.如權利要求1所述OFDM系統中小區載波資源的分配方法，其特徵在於，所述方法還包括d)當子載波集合Fe，in和Fe，to之外的可用載波資源少於該移動臺的使用需求時，判斷本次調度周期中本小區是否還調度位於邊緣位置的移動臺，如果是，不足部分優先分配子載波集合Fe，to的可用載波資源；如果否，不足部分優先分配子載波集合Fe，in的可用載波資源。
3.如權利要求1或2所述OFDM系統中小區載波資源的分配方法，其特徵在於，所述步驟a)之後還包括接收所述相鄰小區當前邊緣位置的移動臺調度信息；如果所述相鄰小區當前未調度位於邊緣位置的移動臺，優先為該移動臺分配子載波集合Fe，in之外的可用載波資源。
4.如權利要求3所述OFDM系統中小區載波資源的分配方法，其特徵在於，所述步驟b)和步驟c)之間還包括如果所述相鄰小區超過1個，當其中有小區當前未調度位於邊緣位置的移動臺時，在子載波集合Fe，to中刪去該小區邊緣位置所使用的子載波。
5.如權利要求1或2所述OFDM系統中小區載波資源的分配方法，其特徵在於，所述方法還包括確定移動臺在本小區中的位置；對本小區邊緣位置的移動臺，從子載波集合Fe，in中為該移動臺分配載波資源。
6.如權利要求5所述OFDM系統中小區載波資源的分配方法，其特徵在於所述移動臺在本小區中的位置通過測算該移動臺導頻信息的強度和來波方向或通過該移動臺上報的路損信息確定。
7.如權利要求1或2所述OFDM系統中小區載波資源的分配方法，其特徵在於所述對移動臺進行賦形時波束指向的相鄰小區根據該移動臺的來波方向確定。
8.一種OFDM系統中的基站，其特徵在於，包括相鄰小區模塊、相鄰小區子載波模塊、載波資源分配模塊，其中相鄰小區模塊用來確定為位於本小區中間位置的移動臺進行波束賦形時波束指向的相鄰小區；相鄰小區子載波模塊用來確定所述波束指向的相鄰小區的邊緣位置所使用的子載波集合Fe，to；載波資源分配模塊用來根據Fe，to和本小區邊緣位置所使用的子載波集合Fe，in為該移動臺分配載波資源，分配方法包括優先分配Fe，to和Fe，in之外的可用載波資源。
9.如權利要求8所述OFDM系統中的基站，其特徵在於所述基站還包括相鄰小區實時調度模塊，用來接收所述相鄰小區當前邊緣位置的移動臺調度信息；相鄰小區子載波模塊接收相鄰小區實時調度模塊輸出的相鄰小區移動臺調度信息，將所述相鄰小區中未調度邊緣位置移動臺的小區的邊緣位置所使用的子載波從Fe，to中刪除。
10.如權利要求8或9所述OFDM系統中的基站，其特徵在於，所述載波資源分配模塊的分配方法還包括當Fe，in和Fe，to之外的可用載波資源少於該移動臺的使用需求時，如果本小區在本次調度周期中不調度位於邊緣位置的移動臺，不足部分優先分配子載波集合Fe，in的可用載波資源；否則當Fe，to不為空集時，不足部分優先分配子載波集合Fe，to的可用載波資源。
全文摘要
本發明公開了一種OFDM系統中小區載波資源的調度方法，包括對本小區中間位置的移動臺，確定對其進行賦形時波束指向的相鄰小區；確定所述相鄰小區邊緣位置所使用的子載波集合F
文檔編號H04W16/28GK101052196SQ200610075020
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月4日 優先權日2006年4月4日
發明者高卓, 寇會如, 畢海洲, 蔣守寧, 李國慶 申請人:大唐移動通信設備有限公司