专利名称：通信系统及其分配资源的方法
技术领域：
本发明涉及通信系统及其分配资源的方法，更具体地，涉及时分双工蜂窝式通信系统及其分配资源的方法。
背景技术：
在蜂窝式通信系统中，每一用户单元(典型地为移动站、通信终端、无线设备、用户设备、远程终端等等)与固定基站通信。从用户单元到基站的通信称为上行，而从基站到用户单元的通信称为下行。系统的总覆盖域划分为若干分离区域即小区，每一小区由单个基站支配性地覆盖。典型地，小区在地理上是独立的，与相邻小区具有重合的覆盖域。图1阐释蜂窝式通信系统100。在系统中，基站101在无线信道105上与若干用户单元103通信。在蜂窝式系统中，基站101覆盖特定地理区域107内的用户，而其它地理区域109、111由其它基站113、115覆盖。一些重合区域117可由超过一个小区覆盖。
当用户单元从一个小区的覆盖域移动到另一小区的覆盖域时，通信链路将从在用户单元与第一小区的基站之间，变为在用户单元与第二小区的基站之间。这称为切换。特别地，一些小区可完全位于其它更大的小区的覆盖之内。
所有基站由固定网络互联。该固定网络包括通信线、开关、到其它通信网络的接口以及为操作网络所必需的各种控制器。来自用户的呼叫被通过固定网络路由到该呼叫特定的目的地。如果呼叫是在同一通信系统的两用户单元之间，呼叫将被通过固定网络路由到另一用户单元目前所在的小区的基站。这样，通过固定网络在两服务小区之间建立其连接。作为可供选择的另一种替代方案，如果呼叫是在用户单元与连接到公共交换电话网(PSTN)的电话之间，呼叫被从服务基站路由到蜂窝式移动通信系统与PSTN之间的接口。其后，PSTN将呼叫从接口路由到电话。类似的流程用于其它公共或专用网络。
蜂窝式移动通信系统被分配频谱，以用于用户单元与基站之间的无线通信。该频谱必须在同时使用系统的所有用户单元之间共享。
共享该频谱的一种方法是通过称为时分多址(TDMA)的技术。在TDMA通信系统中，频域典型地划分为若干分离的频率信道即载波，且对于这些载波中的每一个，通过分配不同的时间间隔，服务多个用户单元。这样，在TDMA通信系统GSM的示例中，频谱划分为200kHz的频率信道，每一信道划分为八个分离的时隙。在给定频率信道上为用户单元分配特定时隙，以与服务基站通信。GSM的进一步细节可在“The GSM System for Mobile Communications”，Bay ForeignLanguage Books，作者Michel Mouly与Marie-Bernadette Pautet，1992，ISBN 2950719007中找到。
共享小区频谱的另一方法是通过称为码分多址(CDMA)的技术。在直接序列CDMA(DS-CDMA)通信系统中，信号乘以高速率码，以此将信号扩展到较大的频谱。这样，将窄带信号扩展并作为宽带信号传输。在接收器，通过将接收的信号乘以用于在发送器中扩展信号的同样的码来重新生成原始的窄带信号。通过使用不同的码扩展的信号将不能由接收器解扩，而将保持为宽带信号。其后，在解扩操作之后，通过滤波将去除该宽带信号。在接收器，主要的干扰来自与想要的信号处于同一频谱的信号，从而可通过滤波去除干扰。结果，通过为不同的用户单元分配不同的码，多个用户单元可容纳于同一宽带频谱。选择码，以最小化用户单元之间导致的干扰，典型地选择正交码，如果可能的话。CDMA通信系统的进一步描述可在“Spread SpectrumCDMA Systems for Wireless Communications”，Glisic & Vucetic，Artechhouse Publishers，1997，ISBN 0-89006-858-5中找到。CDMA蜂窝式通信系统的示例是IS95与通用移动电信系统(UMTS)。
UMTS中使用的另一多址(multiple access)方案是时分双工(TDD)。UMTS TDD的进一步细节可在3GPP Technical SpecificationsTS 25.102 UTRA(UE)TDD Radio Transmission and Reception and TS25.105 UTRA(BS)TDD Radio Transmission and Reception中找到。在此方案中，通过为上行与下行分配不同的时间间隔，将同一频率用于上行与下行通信。在UMTS TDD中，频率信道划分为时隙，时隙可分别分配给上行或下行。典型地，为每一用户单元分配一个时隙用于上行，以及一个时隙用于下行。在一个时隙内可分配超过一个用户单元，因此，向每一用户单元分配一特定的短的用户特定码，该码允许将时隙内的每一用户单元的信号区分开来。在UMTS TDD中，通过在每一接收器中对给定小区的给定时隙内的所有用户单元的信号进行联合检测，实现各用户单元的信号的分离。不同小区的用户单元通过使用长的小区特定的(分离)扩展码来分离。关于UMTS TDD与联合检测的进一步细节可在“Zero Forcing An Minimum Mean-SquareError Equalisation For Multi-User Detection In Code-Division MultipleAccess Channels”，Klein、Kavas Kaleh与Bajer，IEEE Transactions onVehicular Technology，45，pp276-287，1996年5月中找到。
进行单个小区内的所有用户单元的联合检测的有利之处在于，有可能显著地减小，并且在一些情形中基本消除，所有小区内干扰。然而，没有减小小区间干扰，这是因为联合检测仅扩展到单个小区之内的小区，其中不同小区的用户单元通过使用长的小区特定的扩展码来分离。因此，小区间干扰将是限制性的因素，其要求分配用户单元，使得小区间干扰充分低，从而有可能进行可靠通信。结果，不能在小区内自由地分配用户单元，而不考虑其它小区的状况。例如，在小区边缘的用户以高功率发送可能导致，由于引起的高小区间干扰，在相邻小区中时隙不可用。因此，典型地，在多个相邻小区上实行动态的信道算法。典型地，将操作动态信道分配，使得在小区间划分时隙，以避免干扰。
然而，这提供了非常复杂而浪费的资源分配，这是因为由于高的小区间干扰，不能有效地重用时隙，且必须同时考虑多个小区内的资源分配。因此，希望一种用于资源分配的改进的系统。
发明内容
本发明寻求提供一种用于资源分配的改进的系统。
相应地，提供一种蜂窝式通信系统，其具有多个小区，每一小区具有相关联的小区分离扩展码，该码用于与该小区的用户单元通信并抑制其它小区的用户单元；通信系统包括一种这样的装置，其用于确定在第一组用户单元之间存在有害干扰关系，其中每一用户单元由多个基站之一服务；一种这样的装置，其用于向第一组用户单元分配公共扩展码，从而为第一组用户单元与多个基站创建共享资源；一种这样的装置，其用于分配位于第一组用户单元中的用户单元之间的共享资源的资源，并用于将多个基站中的每一基站的小区分离扩展码的资源分配给不在第一组用户单元中的用户单元。
因此，本发明提供一种用于资源分配的系统，其中从小区之间共享的资源中向处于有害干扰关系之内的用户单元分配资源，从而提供允许经历穿越多个小区的小区间干扰的用户单元的相互优化的优点。
优选地，共享资源根据码分多址方案划分，且用于分配共享资源的资源的装置可操作以向第一组用户单元中的不同用户单元分配不同的用户特定码。
遵照本发明的一个特征，第一组用户单元中的至少一个用户单元可操作以便为第一组用户单元中的多个用户单元进行信号的联合检测，从而减小由到其它用户单元的传输所导致的干扰。
遵照本发明的第二特征，通信系统的小区采用时分多址方案，其中每一时隙由具有不同的用户特定码的多个用户单元共享。
遵照本发明的第三特征，共享资源遵照时分多址方案进行共享，且用于分配共享资源的资源的装置可操作以便为第一组用户单元中的不同用户单元分配不同的时隙。
遵照本发明的第四特征，蜂窝式通信系统进一步包括这样的装置，其用于通过由第一组中的其它用户单元检测干扰用户单元的特征，来确定属于第一组用户单元的用户单元的身份。
遵照本发明的第二方面，提供一种在具有多个小区的蜂窝式通信系统中分配资源的方法，其中每一小区具有相关联的小区分离扩展码，该码用于与该小区的用户单元通信并抑制其它小区的用户单元；所述方法包括以下步骤确定在第一组用户单元之间存在有害干扰关系，其中每一用户单元由多个基站之一服务；向第一组用户单元分配公共扩展码，从而为第一组用户单元与多个基站创建共享资源；分配位于第一组用户单元中的用户单元之间的共享资源的资源，并将多个基站中的每一基站的小区分离扩展码的资源分配给不在第一组用户单元中的用户单元。
下面参照绘图，仅通过示例的方式，描述本发明的实施例，其中图1是遵照现有技术的蜂窝式通信系统的阐释；和图2是遵照本发明的实施例的蜂窝式通信系统的阐释。
具体实施例方式
优选实施例的描述将集中在用于UMTS TDD蜂窝式通信系统的实现，但显而易见的是，本发明不限于该特定实施例，而是可用于包括TDMA与CDMA通信系统等许多不同的通信系统中。
图2是遵照本发明的实施例的蜂窝式通信系统的阐释。
在图2中，显示了四个基站201、203、205、207，每一基站支持单个小区内的用户单元。每一基站201、203、205、207具有相关联的小区分离扩展码，其用于分离不同小区的用户单元，如本领域众所周知的那样。
在所示情形中，第一基站201服务三个用户单元209、211、213，第二基站203服务两个用户单元215、217，第三基站205服务三个用户单元219、221、223，而第四基站207服务两个用户单元225、227。
在传统的TDD系统中，一个小区的用户单元彼此之间并与其它小区的用户单元之间相互干扰。小区内干扰通过在上行与下行方向中均使用联合检测来减轻，而小区间干扰仅能通过使用小区分离扩展码来减轻。结果，小区间干绕高度依赖于具体状况，例如当前无线传播特征、用户单元的位置、传输功率等等。在图2所示的场景中，用户单元205、213、217、221、223、225与227均在这样的状况中操作，其中小区间干扰状况是可接收的，不阻止可靠通信，甚至在将用户单元分配在同一时隙时也是如此。换言之，小区分离扩展码足以将送往或来自想要的用户单元的信号从不同小区内的分配在同一时隙的用户单元的信号中分离出来。然而，一些用户单元211、215、219分别由不同的基站201、203、205服务，但位置过于靠近，使得主要的无线传播导致的小区间干扰水平过高，阻止了可接收的通信。换言之，小区分离码不足以将来自想要的用户211单元的信号从来自两个其它的用户单元215、219的信号中分离出来。这样，在用户单元211、215、219之间存在有害干扰关系，这是不可接受的和/或不合意的。在所示场景中，有害干扰关系阻止涉及的用户单元211、215、219进行可靠通信。在其它场景中，有可能进行通信，但有害干扰关系使得该通信是不合意的，例如过分的资源要求，需要不合意地高的传输功率，太不可靠，或者在接收器处理中需要过高的复杂性。
在图2的优选实施例中，基站201、203、205、207通过通信线231、233、235、237连接到中央处理单元229。中央处理单元229包括干扰处理器239，其用于确定在第一组用户单元(图2的场景中的211、215、219)之间存在有害干扰关系，每一用户单元由多个基站(图2的场景中的201、203、205)之一服务。
在优选实施例中，通过遵照任何已知的位置确定技术，确定用户单元的位置，并在不同小区的用户单元之间的距离低于给定量时认为有害干扰关系存在，来简单地确定有害干扰关系。在此实施例中，不考虑实际的具体操作状况，例如实际的干扰水平、传输功率、传播特征等等。结果，确定有害干扰关系存在的优选方法可能在一些环境中不能提供精确的、可靠的估计，但具有实现非常简单、不要求测量当前的特征与状况的显著优点。进一步地，如果基站进行位置确定，用户单元不必进行和报告测量。
在更复杂的实现中，可进行有害干扰关系的存在的确定，以响应用户单元操作于其内的实际无线状况的测量。在一个这样的实施例中，每一用户单元测量接收的干扰水平并将其报告给基站，基站将其连同该特定用户单元的位置数据与传输数据(包括时隙信息)转发给干扰处理器。这样，干扰处理器接收包括多个小区的给定区域内的所有用户单元的干扰、传输数据与位置数据。其后，分别考虑具有高于预先确定的水平的干扰水平的所有用户单元。对于这些用户单元中的每一个，将干扰用户单元确定为操作在不同小区内和同一时隙上的最靠近的用户单元，或者作为可供选择的另一种替代方案，如果多个用户单元大致在距受干扰的用户单元相同的距离上，将它们均考虑为干扰用户单元。其后，将考虑每一干扰用户单元的干扰水平，如果任何干扰水平高于门限，使用同一机制确定干扰用户单元。迭代此过程，直到所有新定义的干扰用户单元的干扰水平低于门限，所有新定义的干扰用户单元已经属于干扰用户单元组，或者该组达到预先确定的大小。其后，将第一组用户单元确定为是干扰用户单元的那些用户单元。可选地，干扰处理器可通过考虑不属于第一组的受干扰用户单元，并重复所述过程，来继续定义更多的处于有害干扰关系的用户单元。
在不同的实施例中，用户单元扮演更积极的角色，并主动地解码干扰信号，以确定被干扰信号的扩展码、用户特定(例如加扰)码以及其它信息。将该信息报告给基站，基站将其转发给干扰处理器。这使用该信息来确定干扰用户单元，增加了可靠性。在极端的情形中，用户单元简单地报告任何干扰用户单元的标识。
干扰处理器239连接到码分配器241，其可操作以向第一组用户单元211、215、219分配公共扩展码，从而为第一组用户单元211、215、219与多个基站201、203、205创建共享资源。
一般地，向每一小区半永久地分配小区分离扩展码。这样，由基站201、203、205与207形成的四个小区分别具有不同的扩展码。这样，每一用户单元依据哪一基站是服务基站，来使用扩展码。给定小区的扩展码可以是独特的，但在一些通信系统中也可由足够远的小区重用，保证小区不彼此干扰。然而，除此之外，遵照本发明的优选实施例，也可向小区分配第二扩展码，其用于与属于第一组用户单元的用户单元通信，即第二扩展码用于与一组处于有害干扰关系中的用户单元通信。该第二扩展码对于服务第一组中的用户单元的多个基站是公共的。这样，通过使用第二扩展码来创建共享资源。
在优选实施例中，通过使用具有属于第一组的用户单元的其它小区中的基站之一的小区分离扩展码之一来创建共享资源。在此实施例中，第二扩展码仅用于一些时隙，而对于大多数时隙，用户单元仅可获得相关基站的小区分离扩展码。在其它可供选择的实施例中，第二扩展码是未分配给任何基站的分离扩展码。在两实施例中，码分配器241确定向有害干扰关系中的第一组用户单元分配哪一扩展码，以形成共享资源。
码分配器241连接到资源分配器243，以用于分配第一组用户单元211、215、219中的用户单元之间的共享资源的资源，并用于将该组基站中的每一基站的小区分离扩展码分配给不属于第一组用户单元211、215、219的用户单元205、213、217、221、223、225、227。这样，在优选实施例中，向有害干扰关系中的每一用户单元211、215、219分配时隙与第二共享扩展码的用户特定码，而依据哪一基站为服务基站，向其它用户单元分配时隙与小区分离扩展码的用户特定码。这样，对于用户单元209，分配时隙与基站201的扩展码的用户特定码，对于用户单元217，使用基站203的小区分离扩展码，对于用户单元225，使用基站207的小区分离扩展码，依此类推。在优选实施例中，其中小区分离码之一也用作共享资源的扩展码，在这样的时隙中分配第一组的用户单元，其中扩展码用于共享资源，而在这样的时隙中分配该小区的其余用户单元，其中扩展码仅用于该特定小区。
一旦已在资源分配器243中进行资源分配，将资源分配传输到适当的基站。基站其后将资源分配传输给用户单元，用户单元其后将使用分配的资源发起或继续通信。特别地，可通过使用现有的切换命令，将用户单元从小区分离扩展码的资源分配移至共享扩展码的资源。在UMTS TDD通信系统的优选实施例中，可使用标准化的切换命令来指令用户单元切换到给定扩展码、特定时隙与特定码。这些命令同样地适用于切换到同一小区的不同的扩展码，如适用于切换到不同小区那样。换言之，对于用户单元而言，共享扩展码等价于相邻小区。
这样，通过使用用于有害干扰关系中的用户单元的共享资源，对于具有显著的小区间干扰的用户设备而言，简单、有效率的资源分配是可能的，而与此同时，传统的资源分配可用于所有其余的用户单元。这样，有效率的、然而简单的资源分配是可能的，允许分别优化小区间与小区内资源分配。
在优选实施例中，使用共享资源的所有用户单元使用同一扩展码，并位于同一时隙。这样，基站或用户单元的接收器中进行的解扩将解扩与共享资源相关联的所有信号。结果，继解扩之后，与在同一时隙内由同一小区服务的用户单元的情形类似，将仅由短的用户特定码来分离信号，这样，接收器可在解扩信号上进行联合检测，从而有效地减小由与第一组的其它用户单元通信而导致的干扰。这样，有可能使用标准TDD用户单元进行由不同小区服务的信号的联合检测。这样，在优选实施例中，对于处于有害干扰关系中的用户单元而言，共享资源的使用连同联合检测基本去除了小区间干扰，从而改善了通信的质量，并增加了通信系统的容量。
在不同的实施例中，未使用用户特定码来划分共享资源，而是遵照时分多址(TDMA)方案来划分。在此实施例中，使用共享扩展码将不同的时隙分配给第一组的用户单元。
对于本领域技术人员而言将显而易见的是，本发明同样地适用于上行与下行通信。
可以以任何适宜的方式来实现所述组件与功能，以提供适宜的设备。特别地，组件可包括单个分立实体，或者作为可供选择的另一种替代方案，可通过适配现有部件或组件来组成。同样地，可以以存储在存储介质(例如软盘、硬盘、PROM、RAM或者这些或其它存储介质的任何组合)上的处理器可执行的指令的形式来实现所需适配。进一步地，可以以硬件、固件、软件、或其任何组合来实现所述功能。特别地，可以以任何适宜的形式来实现资源分配器、码分配器与干扰处理器，并可放置于通信系统中的任何地方。进一步地，所述功能可以在中央单元中提供，如在优选实施例中那样，或者可以在通信系统的不同单元之间分布。
本领域技术人员将理解，本发明试图单独地或以任何组合提供下面的优点●简单的资源分配，其提供分离的小区间与小区内资源分配。
●有效率的资源分配，其允许具有高的小区间干扰的用户单元共享资源，从而为要求高的用户单元提供优化的资源分配，同时允许为没有经历高的小区间干扰的用户单元进行有效率的、独立的资源分配。
●允许穿越多个小区的联合检测，从而显著地减小小区间干扰的冲击，并从而增加系统容量。
权利要求
1.一种蜂窝式通信系统，其具有多个小区，每一小区具有相关联的小区分离扩展码，所述码用于与该小区的用户单元通信并抑制其它小区的用户单元；所述通信系统包括一种这样的装置，其用于确定在第一组用户单元之间存在有害干扰关系，其中每一用户单元由多个基站之一服务；一种这样的装置，其用于向所述第一组用户单元分配公共扩展码，从而为所述第一组用户单元与多个基站创建共享资源；一种这样的装置，其用于分配所述第一组用户单元中的所述用户单元之间的共享资源的资源，并用于将所述多个基站中的每一基站的所述小区分离扩展码的资源分配给不在所述第一组用户单元中的用户单元。
2.如权利要求1所述的蜂窝式通信系统，其中遵照码分多址方案划分所述共享资源，且用于分配所述共享资源的资源的装置可操作以便向所述第一组用户单元中的不同用户单元分配不同的用户特定码。
3.如权利要求2所述的蜂窝式通信系统，其中所述第一组用户单元中的至少一个用户单元可操作以便为所述第一组用户单元中的多个用户单元进行信号的联合检测，从而减小由到其它用户单元的传输所导致的干扰。
4.如前面的权利要求2和3中的任一项所述的蜂窝式通信系统，其中所述通信系统的所述小区采用时分多址方案，每一时隙由具有不同的用户特定码的多个用户单元共享。
5.如权利要求1所述的蜂窝式通信系统，其中遵照时分多址方案来共享所述共享资源，且所述的用于分配所述共享资源的资源的装置可操作以向所述第一组用户单元中的不同的用户单元分配不同的时隙。
6.如任一前面的权利要求所述的蜂窝式通信系统，其进一步包括一种这样的装置，其用于通过由所述第一组中的其它用户单元检测干扰用户单元的特征，来确定属于所述第一组用户单元的用户单元的身份。
7.如任一前面的权利要求所述的蜂窝式通信系统，其进一步包括一种这样的装置，其用于从所述用户单元的位置来确定属于所述第一组用户单元的用户单元的身份。
8.一种在具有多个小区的蜂窝式通信系统中分配资源的方法，其中每一小区具有相关联的小区分离扩展码，所述码用于与该小区的用户单元通信并抑制其它小区的用户单元；所述方法包括以下步骤确定在第一组用户单元之间存在有害干扰关系，其中每一用户单元由多个基站之一服务；向所述第一组用户单元分配公共扩展码，从而为所述第一组用户单元与多个基站创建共享资源；分配所述第一组用户单元中的所述用户单元之间的所述共享资源的资源，并将所述多个基站中的每一基站的所述小区分离扩展码的资源分配给不在所述第一组用户单元中的用户单元。
9.如权利要求8所述的方法，其中遵照码分多址方案划分所述共享资源，且通过向所述第一组用户单元中的不同用户单元分配不同的用户特定码来分配所述共享资源。
10.如权利要求9所述的方法，其进一步包括以下步骤在所述第一组用户单元中的至少一个用户单元中为所述第一组用户单元中的多个用户单元进行信号的联合检测，从而减小由到其它用户单元的传输所导致的干扰。
11.如前面的权利要求9或10中的任一项所述的方法，其中所述通信系统的所述小区采用时分多址方案，每一时隙由具有不同的用户特定码的多个用户单元共享。
12.如权利要求8所述的方法，其中遵照时分多址方案来共享所述共享资源，且通过向所述第一组用户单元中的不同的用户单元分配不同的时隙来分配所述共享资源的资源。
全文摘要
本发明公开一种用于在具有小区特定扩展码的蜂窝式通信系统(200)中分配资源的系统。干扰处理器(239)确定在第一组用户单元(211、215、219)之间存在有害干扰关系。码分配器(241)向第一组用户单元(211、215、219)分配公共扩展码，从而创建共享资源。资源分配器(243)其后分配位于第一组(211、215、219)中的用户单元之间的共享资源的资源，并将小区特定扩展码的资源分配给其余的用户单元。为第一组用户单元中的用户单元(211、215、219)使用联合检测，从而显著地减小小区间干扰。本发明适用于使用小区分离扩展码的多种通信系统，特别是UMTSTDD通信系统。
文档编号H04B7/26GK1672450SQ03817729
公开日2005年9月21日 申请日期2003年5月19日 优先权日2002年7月24日
发明者霍华德·托马斯, 维克托里安·凯特·梅瑟 申请人:摩托罗拉公司