管理蜂窩無線系統中的無線資源的方法

2024-04-07 05:04:05

專利名稱：管理蜂窩無線系統中的無線資源的方法
技術領域：
本發明涉及用於管理蜂窩無線系統中的無線資源的方法和系統。
背景技術：
RRM(無線資源管理)通常被用來處理移動通信中的可允許無線資源，特別是來 自第三代系統的可允許無線資源。無線資源管理包括蜂窩無線系統內的許多不同資源的 管理，其包括RA (隨機接入)、AC (接納控制)、CA (碼分配)、HO (切換)、PC (功率控制)、 LC (負載控制)/CC (擁塞控制)等等。TD-SCDMA(時分同步碼分多址)是第三代移動通信標準之一。一些高級的無線和 處理技術(例如TDD (時分雙工)模式、上行鏈路同步、智能天線、聯合檢測、動態信道分配) 被用在TD-SCDMA中。用於TD-SCDMA的一些高級無線技術使無線資源管理比其他第三代無 線系統中的更具有挑戰性。在TD-SCDMA中，不存在像例如在WCDMA (寬帶碼分多址)中的軟切換。在TD-SCDMA 中支持硬切換，儘管一些網絡可以支持用於TD-SCDMA中的專用信道的接力切換。由於在 TD-SCDMA網絡中缺乏軟切換，所以位於小區邊界附近的用戶有時將遭受差的QoS(服務質 量)的影響。在一些情況下，無法把QoS保持在規定的極限內，並且無法為靠近小區邊界的 用戶適當且及時地服務。因此，對能夠改進蜂窩無線系統(例如TD-SCDMA)中的QoS的方法和系統存在需 要。在這種系統中，存在執行小區選擇、隨機接入、接納控制、無線資源分配等等的許多挑 戰。

發明內容
本發明的一個目的是克服或者至少減少上述的一些問題。本發明的另一個目的是提供一種能夠為蜂窩無線系統中的用戶提供改進的 QoS (服務質量)的方法和系統。本發明的又一個目的是提供一種能夠為位於由蜂窩無線系統所服務的區域內的 所有移動臺提供可接受服務質量的方法和系統。這些目的和其他目的通過在所附權利要求書中陳述的方法和系統來獲得。因此， 根據本發明，蜂窩無線系統的多個小區被分組在一起，並且用於組中的所有小區的可用無 線資源被作為整體來管理。而且，根據本發明，在由一組小區覆蓋的區域內形成第一區域，在所述第一區域中 小區間幹擾是保證QoS的挑戰。該組小區的剩餘區域將構成正常的第二區域。位於第一區 域中的用戶可以被稱為敏感用戶，以及第二區域中的用戶可以被稱為正常用戶。根據一個實施例，在由一組小區形成的區域內所應用的無線資源算法被配置成與 正常用戶相比向敏感用戶給予附加的資源。特別地，無線資源算法可以被配置成優化在被 給予至少等於每個用戶所需的最小服務質量的服務質量的組內的用戶的數目。


現在將通過非限制性的實例並且參考附圖來更詳細地描述本發明，其中；-圖1是蜂窩無線系統的視圖；-圖2是具有扇區配置的蜂窩無線系統的視圖；-圖3是被分成不同類型的區域的蜂窩無線系統的視圖；-圖4是具有位於兩個小區的邊界附近的移動臺的蜂窩無線系統的視圖；-圖5是用來管理由無線網絡控制器RNC控制的小區內的無線資源的RNC的視圖； 以及-圖6是示出當使用用於不同用戶的不同無線資源分配算法來管理無線系統中的無線資源時所執行的步驟的流程圖。
具體實施例方式典型地，RRM算法的主要挑戰是保證靠近小區邊界的用戶的QoS。這是因為這些用 戶經歷朝向服務無線基站Node-B具有大的路徑損耗的無線鏈路，並且他們還經歷嚴重的 小區間幹擾。如圖1所示，對於那些位於重疊區域(兩個或更多個相鄰小區覆蓋朝向服務 無線基站具有類似路徑損耗的區域)中的用戶尤其是這樣。實際上，在扇區之間還存在小 的重疊區域，即靠近扇區的邊界的區域。對於CDMA來說，利用自幹擾的特性，相鄰小區可以被綁定成具有共有的空中接口 資源的組，其中執行無線資源分配和管理以便在這樣的一組小區的所有小區之間得到資源 利用的組優化的平衡。例如，根據本發明的一個實施例，在具有120°覆蓋範圍的共有(common)扇區配 置下，每三個相鄰小區可以被看作一個資源處理組，其覆蓋如圖2中帶條紋的聯合小區區 域所指示的共有區域。在圖2中，分別在201、203和205處示出三個無線基站站點。無線基站201、203 和205都被連接到無線網絡控制器RNC 207。在無線基站站點配置(如圖2所示的一個) 中，由三個無線基站201、203和205所服務的三個小區將遭受彼此在帶條紋區域中生成的 幹擾信號的影響。一般來說，由於複雜的無線傳播特性，所以難以在行動網路中的空中接口 處處理這種類型的幹擾。因此，根據本發明，這三個小區被作為一組來對待，以用於無線資 源管理。為了在圖2中所描繪的小區內獲得改進的服務質量，一個小區的覆蓋範圍可以被 分類成不同的部分，例如敏感區域和正常區域。對於TD-SCDMA來說，敏感區域可以被定義 為靠近其他小區的邊界的區域，其是由於朝向服務Node-B具有大的路徑損耗的無線鏈路 以及嚴重的小區間幹擾所造成的。因為在TD-SCDMA中沒有軟切換，所以在TD-SCDMA中不 能保證敏感區域中的用戶的QoS。而且，解碼廣播的小區信息有時是具有挑戰性的，並且就 可能經歷失敗的程度而言使這些用戶的隨機接入過程通過是具有挑戰性的。小區的剩餘部 分被定義為正常區域，在那裡這些用戶具有與服務Node-B的足夠好的無線鏈路，並且他們 的QoS通過現有技術的RRM算法的簡單狀態來容易地保證。因此，在一個示例性蜂窩無線系統(例如TD-SCDMA無線系統)中，敏感區域可以被定義成對應於圖3中的帶條紋區域，即離最近的無線基站具有某一預定距離的區域，並 且由這種無線系統所覆蓋的剩餘區域被定義成對應於不帶條紋的區域。然後基於用戶在無線系統的覆蓋區域中所位於的位置來分類在該無線系統的覆 蓋區域內的不同用戶。因此，在敏感區域內的用戶可以被分類為敏感用戶，而在由該無線系 統所覆蓋的剩餘區域內的用戶可以被分類為正常用戶。隨後，屬於不同組的用戶可以被不同地對待，例如通過應用不同的RRM算法或不 同的參數設置。特別地，敏感區域中的用戶可以被有利地給予無線資源的更慷慨的分配。這 例如可以通過為這種用戶指定更高的服務優先級以及/或者應用反映這種用戶在特定情 形下的需求的經調整閾值來實現。把由無線網絡所服務的區域分類成敏感和正常區域的原理可以基於網絡規劃和 優化的不同需求而不同。例如，所接收的廣播的信道功率電平或所接收的專用信道功率電 平、CINR(載波幹擾噪聲比)、BLER(誤塊率)、或用戶與服務基站/Node-B之間的物理距離 等等可以被用來分類由一組小區所服務的聯合覆蓋區域內的區域的類型。在不同場景中所應用的無線資源管理功能可能不同。例如，在無線系統的無線網 絡控制器已經獲得了關於移動臺的分類的知識之後(即如果移動臺被看作是正常的或敏 感的)，RNC例如可以應用下面的RRM算法中的任何一個。當移動臺或用戶設備UE具有通信請求時，它將把該請求發送給當前的服務基站， 並且然後執行隨機接入過程以嘗試接入無線網絡。對於TD-SCDMA來說，小區選擇通常基於 在DwPTS(下行鏈路導頻時隙)中傳送的所接收的DwPCH(下行鏈路導頻信道)功率電平。 在這種場景中有可能的是，如果用戶具有到這些基站的類似距離，則該用戶從相同組中的 不同小區中接收到兩個或更多個近似相等的DwPCH信號功率電平。此外，在用戶從多於一 個小區接收到近似相等的DwPCH信號功率電平這一場景中，小區選擇可能導致所選擇的服 務小區不是最佳的一個。結果，對特定小區的隨機接入嘗試可能會失敗。換句話說，隨機接 入過程必須處理來自靠近兩個或更多個小區的邊界的用戶(即敏感用戶)的挑戰。為了提高敏感用戶的成功隨機接入過程的可能性，可以提供允許更多機會來接入 更多相鄰小區的無線資源算法。例如，假設圖4中所描繪的場景，其中用戶/移動臺401近 似相等地分別靠近三個基站201、203和205。如果用戶401首先試圖接入由基站201所服 務的小區並且失敗，則對接入無線系統的隨後嘗試可以引向另一小區。在一個示例性實施 例中，當敏感用戶401無法通過具有幾個發送前同步碼SYNC_UL(即在TD-SCDMA的隨機接 入過程中使用的一個信號)的正常隨機接入過程來接入當前小區，但是在快速物理接入信 道(FPACH)上沒有接收到來自基站的反饋(也是在TD-SCDMA的RA過程中使用的一個信 號)的時候，用戶/移動臺401可以被適配成試圖以某一預定的順序來作出對該組小區中 的其他相鄰小區的其他接入嘗試。在理論上，通過諸如終端的最大發射功率、開環功率控制的初始發射功率設置、接 入嘗試次數等等之類的許多事情來保證隨機接入過程的接入成功率。但是在任何網絡部署 下，存在由於在移動時無線鏈路可變性以及類似事件而引起的隨機接入失敗。對於前面提 到的敏感用戶來說，隨機接入過程的隨機接入失敗的這一可能性會增加。因此，根據上面的 示意性描述或者對於向敏感用戶給予優先級的某一其他過程，可以向這種用戶指定附加的 無線資源。
在隨機接入過程之後，將觸發接納控制(AC)和動態信道分配(DCA)以決定是否接 納用戶以及為例如TD-SCDMA中的承載指定合適的無線資源單元。在RRM中這兩個功能很 重要以便控制系統魯棒性和無線資源利用率。對於TD-SCDMA來說，由於其基於時隙的承載 特性，所以在接納控制與信道分配之間存在密切的關係。根據本發明的一個實施例，基於多小區組的無線資源分配方案可以通過首先應用 直截了當的傳統算法(像隨機分配或類似的常規方案)，並且然後對於一個或多個特定用 戶(尤其對於敏感用戶)使用附加的再分配方案來實施 。典型地，可以通過專用信道上所接收的功率電平的測量報告中的減小/變化來識 別特定用戶。再分配算法例如可以被建立為重疊在正常層上以保證敏感用戶的QoS的虛擬 的基於優先級的資源分配保護層。例如，基於資源優先級的算法可以被用來處理下述情況 用戶經歷了非常差的無線鏈路以及其QoS低於最小需求達至少某一預定時間段，或者如果 存在用戶斷開的風險的話。對於TD-SCDMA來說，可允許無線資源單元包括載波、時隙、信道化碼。如果使用 SDMA，則空間度是附加的處理資源。如果諸如圖4中的移動臺401之類的用戶/移動臺滿 足觸發無線資源的再分配的任何條件，則網絡將把其再分配到預先指定的頻率和/或時隙 以保證其QoS。因為TD-SCDMA中的主要幹擾是小區間幹擾，所以一個組中各小區之間的不 同無線資源優先級設置可以有效地隔離並且最小化敏感區域中的小區間幹擾。例如，當用戶/移動臺401滿足觸發再分配的任何條件時，網絡將檢查來自每個域 的其當前指定的資源。接著，網絡將試圖再分配其服務小區的最高優先級資源單元。在上 面的情況下，如果當前時隙是3，但1是最高優先級時隙，則系統將嘗試把其傳送到時隙1。 假定用戶已經處於時隙1，則系統將試圖把其傳送到具有最高優先級的載波。如果不存在具 有較高優先級的資源，則終端可能不得不斷開。基於上面的資源優先級設置方案，接納控制和切換功能可以作為整體來考慮。也 就是說，接納控制可以被設置成首先對具有正常資源單元的用戶以及對具有優先/預先分 配的資源單元的用戶估計接納效果，並且然後為這兩種類型的估計結果設置不同的權重來 決定是否接納。優先(prior)/預先分配是所有小區/小區組資源劃分的預設分配，以便避 免或者最小化在低負載情形下的小區間幹擾。而且，可以進行切換測量以便額外注意敏感 用戶，並且系統可以向切換用戶分配優先/預先分配的單元，這是由於大多數切換是由差 的QoS觸發的。此外，負載控制LC和擁塞控制CC功能可以被設置成單獨地對待不同的用戶。例 如，前面提到的再分配算法可以被視為用於語音用戶的負載控制方案，其取決於過載與再 分配的觸發事件的關係的定義。典型地，下交換方法(即允許的比特率的較低分配)被用來避免分組交換PS業務 的網絡擁塞。在本發明的一個優選實施例中，與正常區域中的用戶相比，網絡特別注意監控 敏感區域中的分組交換用戶。這例如會導致對敏感用戶和/或正常用戶進行下交換服務以 支持優先化的敏感用戶的服務。在圖5中，示出實施根據上述的無線資源管理算法的RNC 207的視圖。RNC 207可 以包括控制單元501，其用於管理在該RNC控制之下的小區內的無線資源。另外，該RNC可 以包括存儲器503，其用於存儲合適的軟體，特別是電腦程式產品，所述電腦程式產品在由該RNC執行時將使該RNC根據該程序產品的軟體的程序段來控制在該RNC控制之下的 小區內的無線資源。圖6中的流程圖示出當應用根據本發明優選實施例的無線資源管理算法時由RNC 207執行的示例性步驟。首先，在步驟601中，網絡把在RNC 207控制之下的一組小區劃分 成至少兩種不同的區域類型。第一區域，其中無線網絡的用戶在保持服務質量時潛在地將 經歷困難，以及第二區域，其構成該組小區的剩餘區域。當然，區域可以被劃分成多於兩種 類型，如果這在某種場景中將是有利的話。接著，在步驟603中，與第二區域中的用戶相比，將使用不同的無線資源算法來為 第一區域內的所有用戶服務。特別地，這種不同的無線資源算法可以是上面陳述的任何一 種算法。
使用本文所述的方法和系統將為蜂窩無線系統中的用戶提供更好的服務質量。特 別地，可以向位於通常遭受差的服務質量的影響的區域中的用戶提供改進的服務質量。另 夕卜，將降低斷開連接的風險。
權利要求
一種管理在為地理區域服務的蜂窩無線系統內的資源的方法，其特徵在於以下步驟-把所服務的區域劃分(601)成至少兩種類型，即第一區域與在所述第一區域之外的第二區域，在所述第一區域中認為難以基於某一預定義條件來保持服務質量；以及-與位於所述第二區域內的移動臺相比，向位於所述第一區域內的移動臺提供(603)附加的無線資源。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，由所述蜂窩無線系統所服務的所述地理 區域被劃分成與由相同的無線網絡控制器RNC控制的無線基站相關聯的多個小區組，並且 每個這樣的組的無線資源被作為一個無線資源處理組來管理。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，利用具有大約120°覆蓋範圍的共有扇區 配置來配置所述無線系統，並且每三個相鄰小區被分組為一個無線資源處理組。
4.根據權利要求1-3中任何一項所述的方法，其特徵在於，所述第一區域被定義為靠 近由其他無線基站所處理的無線小區的邊界的區域。
5.根據權利要求1-4中任何一項所述的方法，其特徵在於，對位於所述第一區域中的 移動臺應用不同的無線資源管理RRM算法或不同的參數設置。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，將較高的服務優先級和/或減小的目標閾 值應用於位於所述第一區域中的移動臺。
7.根據權利要求1-6中任何一項所述的方法，其特徵在於，為位於所述第一小區中的 移動臺提供無線資源算法，所述無線資源算法在對當前服務小區的隨機接入嘗試失敗的情 況下允許附加的機會來接入至少一個相鄰小區。
8.根據權利要求1-7中任何一項所述的方法，其特徵在於，基於至少一個專用信道的 測量報告來將不同的再分配算法應用於一些移動臺。
9.根據權利要求1-8中任何一項所述的方法，其特徵在於，在服務質量QoS低於預定閾 值達至少預定時間段的情況下或者在存在斷開移動臺連接的相當大概率的情況下，將基於 資源優先級的算法應用於移動臺。
10.一種用於管理在為地理區域服務的蜂窩無線系統內的資源的節點(207)，其特徵 在於_用於把所服務的區域劃分成至少兩種類型的裝置(501、503)，所述兩種類型即第一 區域與在所述第一區域之外的第二區域，在所述第一區域中認為難以基於某一預定義條件 來保持服務質量；以及-用於與位於所述第二區域內的移動臺相比向位於所述第一區域內的移動臺提供附加 的無線資源的裝置(501、503)。
11.根據權利要求10所述的節點，其特徵在於用於把由所述蜂窩無線系統所服務的所 述地理區域劃分成與由相同的無線網絡控制器RNC控制的無線基站相關聯的多個小區組 的裝置，並且每個這樣的組的無線資源被作為一個無線資源處理組來管理。
12.根據權利要求11所述的節點，其特徵在於用於把利用具有大約120°覆蓋範圍的 共有扇區配置所配置的無線系統的每三個相鄰小區分組為一個無線資源處理組的裝置。
13.根據權利要求10-12中任何一項所述的節點，其特徵在於用於將所述第一區域設 置為靠近由其他無線基站所處理的無線小區的邊界的區域的裝置。
14.根據權利要求10-13中任何一項所述的節點，其特徵在於用於對位於所述第一區 域中的移動臺應用不同的無線資源管理RRM算法或不同的參數設置的裝置。
15.根據權利要求14所述的節點，其特徵在於用於對位於所述第一區域中的移動臺給 予較高服務優先級以及/或者應用減小的目標閾值的裝置。
16.根據權利要求10-15中任何一項所述的節點，其特徵在於用於在對當前服務小區 的隨機接入嘗試失敗的情況下為位於所述第一小區中的移動臺提供允許附加的機會來接 入至少一個相鄰小區的裝置。
17.根據權利要求10-16中任何一項所述的節點，其特徵在於用於基於至少一個專用 信道的測量報告來將不同的再分配算法應用於一些移動臺的裝置。
18.根據權利要求10-17中任何一項所述的節點，其特徵在於用於在服務質量QoS低於 預定閾值達至少預定時間段的情況下或者在存在斷開移動臺連接的相當大概率的情況下， 將基於資源優先級的算法應用於移動臺的裝置。
19.一種電腦程式產品(503)，其特徵在於，所述電腦程式產品包括程序段，所述 電腦程式產品當在計算機上被執行時使所述計算機執行根據權利要求1-9中任何一項 所述的方法。
全文摘要
在用於管理在為地理區域服務的蜂窩無線系統內的資源的方法和系統中，所服務的區域被劃分成至少兩種類型，並且附加的無線資源被提供給位於其中一種區域內的移動臺，與位於另一種區域內的移動臺相比，認為位於所述其中一種區域內的移動臺對幹擾更敏感。
文檔編號H04W28/18GK101822092SQ200780100997
公開日2010年9月1日 申請日期2007年10月9日 優先權日2007年10月9日
發明者B·哈格曼, 堵久輝 申請人:愛立信電話股份有限公司