专利名称：无线电信系统的制作方法
无线电信系统
本发明涉及无线电信系统，并且特别地但非唯一地涉及演进通用陆
地无线电接入(Universal Terrestrial Radio Access UTRA )无线电 信系统。
背景技术：
附图的
图1中示出了非常简化的无线电信系统1。用户设备3可操 作来以无线方式经由空中接口 7与接入点5进行通信。将会很容易意识 到，图1中示出的设备仅仅旨在解释无线系统的操作，而不应净皮理解为 具有限制性。特別地，可以通过本领域技术人员所公知的任意适当的方 式来提供移动用户设备3和接入点5,而不应该将其限于附图的图1中 所示出的设备。
在从移动用户设备3到接入点5的上行链路中，传输是由用户设备 3通过使用基于竟争(contention-based)的信道或者使用调度 (scheduled)信道来执行的。在基于竟争的传输中，接入点5在共享 物理信道上向用户设备3传送调度信息(物理信道等)。在基于调度的 传输中，接入点5在专用信道上向用户设备3传送调度信息。关键点在 于，接入点5控制着上行链路中数据分组的调度。
需要高频谱效率的无线系统优选地需要允许在邻近小区或小区群 中重用(reuse)信道。例如，所谓的"1-重用"系统是这样的系统， 其中每个小区都能够使用全范围信道。"3-重用"系统将3个小区聚 合(group)在一起以用于信道分配的目的。因此，在这样的系统中， 邻近小区中不同的用户设备3可使用相同的上行链路副载波/块频率 (chunk frequency)。
当用户设备3在小区中以高功率进行传送和/或接近于相邻小区时， 来自于用户设备3的传输很可能会在相邻小区中引起过多干扰。这会导 致恶劣的上行链路宏分集性能。很明显，这是不希望看到的，原因在于 其会引起整体性能的下降和/或容量降低。
上行链路小区间干扰的问题是公知的，并且已提出了若干种解决方 案。已知的"无线电资源管理URM)"技术包括 动态信道分配(DCA);
部分负载(fractional load FU ;
负载均衡(load balancing LB);
动态信道分配是一种用于减少小区内干扰和小区间千扰的强大技 术。现有的DCA技术没有考虑对干扰(interfere"的长期管理。也就 是，现有的DCA技术通过在短时间尺度上向用户设备分配/重新分配副 载波频率，如此使得干扰水平(interference level)保持在接近最优 值来緩解(mitigate)干扰问题。重要方面在于，"最优"常常是在假 设DCA技术范围内的业务分布(traffic distribution)和给定用户设 备的情况下来定义的。也就是，以下超出现有DCA技术的范围
考虑更长期的干扰事件，例如在某些副载波频率上重复发生的严 重干扰(high interference)。
通过不同无线电接入节点之间的交互来执行动作，所述动作旨在 均衡邻近小区间的负载以使得干扰的根本原因得以緩解。
部分负载是一种减少小区间干扰的公知技术。通常，FL是指在每个 小区中仅使用可用副载波的子集，由此降低不同用户设备使用相同副载 波的概率的技术。实际上，FL建立了大于1的重用系统，这使其不适用 于演进UTRA网络。
演进UTRA网络也能够被称为超级3G (S3G)网络。第三代合作伙伴 计划(3GPP)当前对未来无线网络技术进行标准化。
负载均衡是一种论证严密(well-documented)的技术。基本思想 是在蜂窝系统的小区和扇区间分布负载，如此使得多小区/扇区资源得 以充分利用。LB本质上与负载的定义相关，原因在于其产生尝试在系统 中分布负载的实际算法的基础。例如，LB能够通过强制切换(handover ) 来重新分配用户设备，以使得高负载小区中引入的(incoming)上行链 路业务中的部分由较低负载小区来"接管"。在这些解决方案中，LB触 发事件常常是表征负载(引入的比特率、所使用的副载波或其他无线电 资源)的某种度量，而不是表征不希望出现的事件(例如所测得的其他 短期事件的高干扰水平)的频繁发生的度量。
以下论文中描述了这些公知技术
IEEE Personal Communications (个人通信)，第10-31页， 1996年6月,I Katzela和M Naghshineh,"Channel AssignmentsSchemes for Cellular Mobile Telecommunications Systems: A Comprehensive Survey";
IEEE Trans. Wireless Comm.(传输无线通信)，第3巻，第5 号，第1556 - 1575页，2004年9月，Y J Zhang和K Ben Latalef
"Multi-user Adaptive Subcarrier—and-Bit Allocation With Adaptive Cell Selection for OFDM Networks";
IEEE International Conference on Communications (国际通 信会议)(ICC ) 2004, Y J Zhang和K Ben Latalef ， "Adaptive Resource Allocation and Scheduling for Multi-user Packet-based OFDM Networks";
IEEE Infocom 2003， S Das， H Viswanathan, G Rittenhouse， "Dynamic Load Balancing Through Coordinated Schedul ing in Packet
Data Systems";
IEEE Globecom 2004, A Sang, X Wang, RDGitlin, "A load Aware Handoff and Cell-site Selection Scheme in Multi-cell Packet Data Systems";
ACMMobicom 2004, A Sang, XWang， RDGitlin, "Coordinated Load Balancing, Handoff/Cell-site Selection and Scheduling in Multi-cell Packet Data Systems"。
总之,现有技术没有提供以下解决方案
当某些副载波上的千扰水平变高时(短时间尺度问题)提供对干 扰的快速解决/减少；
根据短时间尺度事件采取预先动作(anticipatory action), 以防止这样的不希望的事件发生；
避免不必要/不希望的长期动作。这很重要，原因在于不必要的 负载均衡动作，例如增加不必要切换的概率，会增加传输网络负载，并 且甚至会引起不希望的"乒乓，，效应；
确保不同无线电接入节点(例如接入点和中央控制器)之间的协 调交互以控制上行链路干4尤。
发明简述
本发明的基本概念总结为以下两个方面 允许短期和长期无线电资源管理(RRM)技术彼此交互。也就是， 应在更长时间尺度上考虑短期事件(某些副载波处的高干扰水平)。
使长期(负载均衡)动作取决于不希望的事件的实际发生而非依 赖于所测得的负载值设备3s。其基本原理是，要求采取动作的是某些事 件的实际发生，而非小区中的总负载。
基本思想是，中央控制器(例如无线电网络控制器(MC))指示 接入点监视所有频率载波或块上的上行链路干扰，如此使得系统中所有 频率上的干扰水平均处于可接受的水平内。存在着两种主要的待执行的 动作短期和长期。
根据本发明的一个方面，提供了 一种用于在无线电信系统中控制从 用户设备到接入点的上行链路传输的方法，每个接入点都限定通信小 区，所述方法包括在接入点处监视上行链路信道中的干扰，当所监视的 干扰超过第一预定水平时在所述接入点处执行干扰控制动作，在所述接 入点处监视这样的控制动作的发生，并且如果这样的发生的次数超过预 定水平，则在所述电信系统的中央控制器处执行关于多个小区的干扰控 制动作，所述中央控制器可操作来控制多个接入点。
接入点处的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为 信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道。
中央控制器处的控制动作包括中止信道，或者中止选定数目的信
道
当在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，至少一些控制 动作可以被终止。事实上，当在小区中所监视的干扰降到第二预定水平 之下时，所有的控制动作都可以;波终止。第二预定水平可以等于第一预
定水平。
根据本发明的另 一方面，提供了 一种供无线电信系统使用的接入 点，所述无线电信系统包括可操作来通过上行链路向接入点传送数据的 至少一个用户设备，限定相应小区的多个接入点，和可操作来控制多个 接入点的中央控制器，所述接入点包括信道干扰控制单元，所迷信道干 扰控制单元可操作来监视上行链路信道中的干扰，当在该小区中所监视 的千扰超过预定水平时执行针对相关联的小区的干扰控制动作，监视这 样的针对相关联的小区的控制动作的发生，并且如果这样的发生的次数 超过预定水平，就将控制交给中央控制器，所述中央控制器可操作来执行关于多个小区的干扰控制动作。
根据本发明的另 一方面，提供了 一种用于在无线电信系统中控制多 个接入点的控制器，所述无线电信系统包括至少 一个用户设备和限定相 应小区的多个接入点，所述控制器包括干扰控制单元，所迷干扰控制单 元可操作来响应于从接入点接收到指示而执行关于多个小区的控制动 作，所述指示指出这样的控制动作是需要的，这样的控制动作用于减少 至少一个小区中的干扰。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线电信系统，包括 至少一个用户设备；
限定相应小区的多个接入点，用户设备可操作来在由接入点限定的 上行链路上向所述接入点传送数据；和
中央控制器，可操作来控制多个接入点，其中至少一个接入点可操 作来监视上行链路信道中的干扰，当在该小区中所监视的干扰超过预定 水平时执行针对相关联的小区的干扰控制动作，监视这样的控制动作的
发生，并且如果这样的发生的次数超过预定水平，则将控制交给所述中 央控制器，所述中央控制器可操作来执行关于多个小区的干扰控制动作。
附图简要描述
图1图示了无线电信系统。
图2图示了一种体现本发明的一个方面的蜂窝无线电信系统。 图3图示了一种体现本发明的另一方面的方法。
优选实施例的详细描述
本发明所解决的问题能够被总结如下。
考虑具有重用-1的多小区蜂窝系统。用户设备在系统的覆盖区域 内随机分布，并且每个用户设备都想要在上行链路中传送数据。任务是 设计一种机制(算法和支持控制平面信令(control plane signaling))， 该机制将用户设备动态分配到接入点并且向用户设备分配信道(例如副 载波频率)以使得小区间干扰被最小化，如此，总的系统容量得以最大 化。
图2中简单地图示出这样的系统，其中中央控制器11 (例如无线电网络控制器(RNC))操作以控制多个接入点APl…AP5i…5n。每个接入 点5J艮定了通信小区(commimication cell) 5,其中执行与相应的用 户设备、的通信。
在每个小区中，接入点5 通过向有关的用户设备分配上行链路的一 个或多个信道(例如频率载波/块)来调度来自于用户设备、的传输。 所述接入点处于中央控制器11的控制之下。相同的信道能够被用于相 邻小区中，因此当位于小区边缘上的用户设备3 需要以高功率进行传送 时，会在相邻小区中产生干扰。这导致恶劣的上行链路宏分集性能。
中央控制器11向每个接入点5 指示每个信道所允许的上行链路干 扰。每个接入点在由中央控制器11所指定的第一时间段(Tl)上测量 每个信道上的上行链路干扰(所接收的信道强度USS)，信号与干扰 噪声比(SINR)等)。当上行链路干扰在第一时间段(Tl)上增加超过 所允许的限度(limit)时，有关的接入点就采取短期动作以减少干扰。 如果干扰持续，那么中央控制器11就采取长期动作来减少干扰。
对第 一 时间段Tl的限定确定了干扰控制技术的保守 (conservative)程度。该时间段越短，信道干扰的报告就越频繁。因 此，对于相对短的时间段Tl,接入点所进行的控制千扰水平的干预的次 数会相对较高。
短期动作由接入点5m自主执行，其避免或最小化在后续的帧/调度 回合(turn)期间对这样的信道(其干扰高于指定限度)的使用。更具 体地，接入点5 禁止对这样的信道的使用，或者在这些信道上仅向用户 设备3 分配预定的最小比特率(Rmin)。另一种可能性是接入点5 以某 一概率(PJ对这样的信道进行调度。概率Pi确定了在小区中分配给定 信道的概率。例如，零值概率意味着该信道被阻止。随着概率值的增加， 该信道重用的机会增加。Pt能够由接入点5自身来设置，或者可以由中 央控制器11来设置。
接入点所执行的短期动作能够被视为单独的小区控制动作。也就 是，接入点对其自身小区内的信道进行控制以便减少该小区中的干扰。 这种控制的副作用可能是相邻小区中的干扰也被减少。
一种用于接入点传送信道控制信息的直接方式是广播这样的信道 的指示标记(例如，使用+1;不使用0;使用最小速率-l)或 传输概率(PJ。由此，用户设备或者不被允许在这些信道上进行传送，或者被允许以某一最小比特率(Rmin)进行传送，或者被允许以某一概率 (P2)进行传送。P2能够由接入点5自身来设置，或者可以由中央控制 器11来设置。
当由于上行链路干扰在第二时间段T2 (T,〉TJ上大于指定限度的 缘故接入点5必须反复执行短期动作时，执行以下动作。
接入点5m将该事件Ei (即，与干扰水平高于限度的那些载波有关的 信息)报告给中央控制器11，中央控制器11又执行负载均《餘机制，例 如在一些小区中临时中止(suspend)那些信道的使用，或者设置那些
信道能够被使用的某一概率(P3)。中央控制器11能够采用以下选择中
的任何一个来中止对这样的信道的使用。
中央控制器11可以中止总干扰在某一限度之上的信道。 中央控制器11可以仅中止M个一皮报告的信道中的N个最差信道(M
>N)。
中央控制器11因而采取用于在适当数目小区的范围内控制信道的 多小区控制动作。
接入点5 还能够就所有信道或者中央控制器11所指定的信道的选 择而周期性地向中央控制器11报告上行链路干扰。在这种情况下，控 制器也可以指定报告周期。
中央控制器11恢复对干扰状况得以改善的信道的使用。如果接入 点5m在另一时间段T3上没有报告事件E15则中央控制器11就能够推断 信道上的干扰减少。另一种可能性是接入点5 明确地向中央控制器11 指示先前被中止的信道上的干扰减少。
图3是图示体现本发明的另一方面的方法中的步骤的流程图。在步 骤A,接入点5 监视上行链路信道中的干扰水平。如果干扰水平被确定 (步骤B)为高于预定水平达预定时间段T1，则接入点5 采取短期信道 控制策略(事件E1)以减少有关信道上的干扰(步骤C)。
如果确定(步骤D)在预定时间段T2期间信道已经要求来自接入点 的控制达预定次数或更多，则所述接入点通知中央控制器11需要更长 期的干扰控制(事件E2)。
当事件E2发生时，接入点在下一调度回合期间控制对特定副载波 的上行链路调度，并且向中央控制器11报告干扰事件的数目已经超过 阈值。优选地，在向中央控制器11报告期间，接入点阻止有关信道上的传输。响应于从接入点处接收到的通知，中央控制器11触发多小区 动作。特别地，中央控制器11能够中止对一些小区中受影响的副载波 的使用。
如果在多小区控制期间没有另外的干扰事件发生(步骤F),则对
这样的事件的计数^L复位(步骤G)，并且由接入点报告给中央控制器 11。
接入i向中央控制器报告该事件:' ''、b 、
在定义第二事件E2的发生中，第二时间段T2起重要作用。T2指示 这样的间隔，其间必须发生至少预定水平的El事件以使得第二事件E2 得以发生。T2是在从当前时刻回到过去T2的范围内变动的滑动窗。系 统的该"存储(memory)，，越长，E2实际被触发的可能性就越大。此夕卜， 如果T2大，则系统趋于保守，原因在于(被报告给控制器11的)E2在 接入点和控制器这二者中触发动作。
时间段T2有效地测量这样的时间，在该时间下特定副载波必须"良 好，，(也就是，没有El事件)以使得复位事件(步骤G )得以发生。(被 报告给中央控制器的)复位事件是对特定副载波处于"良好状况(good condition)"的指示。
所提出的机制需要AP与RNC之间接口上的信令。
该机制需要具有无线电信息的主/集中式(centralized)节点， 例如中央控制器。
所提出的机制还能够适用于具有与主接入点的网状链路(mesh link)的分布式无线电接入网络(RAN)体系结构。这样的主接入点是 提供中央控制器的全部或部分功能的逻辑实体。
每个载波的上行链路干扰将保持在限度之内，从而提高了系统容 量。上行链路干扰在具有频率重用-1的系统中很关键，其通过所提出 的协调负载均衡法来緩解。
所提出的解决方案的特定优势在于上行链路宏分集(软切换)将 会可行，原因在于在不同接入点从相同用户设备3接收的信号将不会被 过多干扰影响(mask)。
权利要求
1.一种用于在无线电信系统中控制从用户设备(3)到接入点(5)的上行链路传输的方法，每个接入点都限定通信小区，所述方法包括在接入点(5)处监视上行链路信道中的干扰，当所监视的干扰超过第一预定水平时在所述接入点处执行干扰控制动作，在所述接入点(5)处监视这样的控制动作的发生，并且如果这样的发生的次数超过预定水平，则在所述电信系统的中央控制器(11)处执行关于多个小区的干扰控制动作，所述中央控制器可操作来控制多个接入点(5)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述接入点处的控制动作包 括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率 和/或以预定概率调度信道。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述中央控制器处的控制 动作包括中止信道，或者中止选定数目的信道。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的方法，其中当在小区中所监视的 干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些控制动作。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中当在小区中所监视的干扰降 到第二预定水平之下时，终止所有的控制动作。
6. 根据权利要求4或5所述的方法，其中所述笫二预定水平等于所 述第一预定水平。
7. —种供无线电信系统使用的接入点，所述无线电信系统包括可 操作来通过上行链路向接入点传送数据的至少一个用户设备，限定相应 小区的多个接入点，和可操作来控制多个接入点的中央控制器，所述接 入点包括信道干扰控制单元，所述信道干扰控制单元可操作来监视上行 链路信道中的干扰，当在该小区中所监视的干扰超过预定水平时执行针 对相关联的小区的干扰控制动作，监视这样的针对相关联的小区的控制 动作的发生，并且如果这样的发生的次数超过预定水平，就将控制交给 中央控制器，所述中央控制器可操作来执行关于多个小区的干扰控制动 作。
8. 根据权利要求7所述的接入点，其中针对相关联的小区的控制 动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小 比特率和/或以预定积克率调度信道。
9. 根据权利要求7或8所述的接入点，可操作来当在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些控制动作。
10. 根据权利要求9所述的接入点，可操作来当在小区中所监视的 干扰降到第二预定水平之下时，终止所有的控制动作。
11. 根据权利要求9或10所述的接入点，其中所述第二预定水平等 于所述第一预定水平。
12. —种用于在无线电信系统中控制多个接入点的控制器，所述无 线电信系统包括至少一个用户设备和限定相应小区的多个接入点，所述 控制器包括干扰控制单元，所述干扰控制单元可操作来响应于从接入点 接收到指示而执行关于多个小区的控制动作，所述指示指出这样的控制 动作是需要的，这样的控制动作用于减少至少一个小区中的干扰。
13. 根据权利要求12所述的控制器，其中所述控制动作包括中止 信道，或者中止选定数目的信道。
14. 根据权利要求12或13所述的控制器，其中当在小区中所监视 的千扰降到第二预定水平之下时，至少一些控制动作被终止。
15. 根据权利要求14所述的控制器，其中当在小区中所监视的干 扰降到笫二预定水平之下时，所有的控制动作都被终止。
16. 根据权利要求14或15所述的控制器，其中所迷第二预定水平 等于所述第一预定水平。
17. —种无线电信系统，包括 至少一个用户设备；限定相应小区的多个接入点，用户设备可操作来在由接入点限定的 上行链路上向所述接入点传送数据；和中央控制器，可操作来控制多个接入点，其中至少一个接入点可操 作来监视上行链路信道中的干扰，当在该小区中所监视的干扰超过预定 水平时执行针对相关联的小区的干扰控制动作，监视这样的控制动作的 发生，并且如果这样的发生的次数超过预定水平，则将控制交给所述中 央控制器，所述中央控制器可操作来执行关于多个小区的干扰控制动 作。
18. 根据权利要求17所述的系统，其中所述接入点或每个接入点 的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定 的最小比特率和/或以预定概率调度信道。
19. 根据权利要求17或18所述的系统，其中所述中央控制器的控制动作包括中止信道，或者中止选定数目的信道。
20. 根据权利要求17、 18或19所述的系统，可操作来当在小区中 所监视的干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些控制动作。
21. 根据权利要求20所述的系统，可操作来当在小区中所监视的 干扰降到第二预定水平之下时，终止所有的控制动作。
22. 根据权利要求20或21所述的系统，其中所述第二预定水平等 于所述第一预定水平。
全文摘要
在此描述了用于在无线电信系统中控制从用户设备(3)到接入点(5)的上行链路传输的方法。每个接入点都限定通信小区，并且该方法包括在接入点(5)处监视上行链路中的干扰，当所监视的干扰超过第一预定水平时在该接入点处执行干扰控制动作，在接入点(5)处监视这样的控制动作的发生，并且如果这样的发生的次数超过预定水平，则在电信系统的中央控制器(11)处执行关于多个小区的干扰控制动作，该中央控制器可操作来控制多个接入点(5)。
文档编号H04W36/20GK101300782SQ200580051989
公开日2008年11月5日 申请日期2005年11月2日 优先权日2005年11月2日
发明者G·福多尔, M·卡兹米 申请人:艾利森电话股份有限公司