专利名称：无线电通信系统中的无线电资源分配方法
无线电通信系统中的无线电资源分配方法本发明涉及包括基站和移动站的无线电通信系统，移动站通过在预定的宽频带中且在无线电帧期间共享的无线电资源与基站通信。本发明更具体而言可应用于专业移动无线电(PMR)系统，PMR系统的实现取决于通信需求且其无线电覆盖随时间推移而变化。在具有根据移动WiMAX (微波接入全球互通性)标签和标准IEEE 802. 16e至j、或根据LTE (长期演进)技术的预定频带的无线电通信系统中，在基站之间共享频带是固定的。初始地，每个基站仅具有由该预定频带的子带构成的频率信道可用，并且相应地，只有有限的无线电资源分配给它。根据基站或移动站中的应用的请求，基站局部地向每个应用分配上行链路和/或下行链路无线电资源。由此，即使该预定频带是宽的，也仅有少数基站可建立与移动站的链路。为了克服无线电资源分配的此类限制，已知通过有线连接、或藉由记录在两个基 站中的移动站通过无线电路径来实现两个基站之间的对话。在此类对话期间，这两个基站之一在有限时间段内取用初始分配给另一基站的一些无线电资源。然而，无线电资源数目不会根据基站的应用需求而动态地进展，两个基站在其初始的有限无线电资源数目没有任何进展的情况下不能够保持对话。而且，两个基站之间的对话使得相关联的网络基础设施更复杂，并且减慢了无线电通信系统的实现，无线电通信系统的移动性则受到约束。根据CSMA/⑶(带冲突检测的载波侦听多址)协议，诸如站之类的节点在传送数据之前持久地在感测共享传输装置以核查载波上不存在来自其它站的话务。冲突检测通过一旦检测到传输冲突便停止传输达一随机时间段来改进CSMA接入的性能，并降低在另一传输尝试时发生第二次冲突的概率。此类协议实现在根据标准IEEE 802. 11或满足WiFi (无线保真)标签的窄带系统中。本发明与CSMA/CD接入的共同之处是感测共享无线电资源、信令数据传输和管理冲突。本发明的目的在于使无线电通信系统的宽频带在频率上和时间上被基站共享，每个基站自身自治地为其自己的应用需求管理无线电资源分配，而不使此类无线电资源共享要求基站之间的通信。相应地，一种用于向应用分配在周期性无线电帧期间在基站之间在预定频带中共享的无线电块之中的无线电资源的方法，每个无线电块在无线电帧的时隙期间扩展在所述频带的频率上并且能够与基站和移动站之间的通信链路相关联，其特征在于，该方法包括在基站中响应于由应用要求的服务质量参数估计连续无线电帧期间的无线电块的占用率，以及向应用分配具有比阈值低的占用率和以帧周期表达并且取决于所要求的服务质量参数的周期性的至少一个无线电块。服务质量参数通常可以是在上行链路或下行链路上传送数据所要求的流速率和最大分配时长，或其他等效参数。由于无线电资源是在各帧中按块分配给应用的，由基站从服务质量参数导出的要分配的无线电块的分配周期性是以帧周期的数目表达的。
每个基站为其自己的能够实现在该基站中和/或实现在附连至该基站的移动站中的应用的服务质量需求独立于其他基站估计所有无线电块的占用率。这些基站在无线电块分配的意义上是自治的。为了促成估计无线电块的占用率，每个基站或每个移动站可以过放大分配给每个站中所包括的应用的无线电块中的预定义无线电元素，由无线电元素构成的每个无线电块扩展在该无线电块的频率上并且等分布在该无线电块的时隙中。过放大所分配无线电块中的预定义无线电元素可取决于所分配无线电块的分配周期性，或者过放大分配给站的任何无线电块中的预定义无线电元素可以是恒定的。估计无线电块的占用率然后可包括测量与无线电块的被过放大的预定义无线电元素相关联的收到平均功率和与无线电块的其他无线电元素相关联的收到平均功率，为连续无线电帧中的每一个帧中的无线电块确定测得收到平均功率之差，并且确定连续无线电帧期间的平均功率之差的平均值，该平均值构成占用率。由于在分配时长到期之前的至少一个无线电帧中用于来自另一站的数据发射的无线电块中的预定义无线电元素的过放大被抑制，基站可感测所述另一站的无线电块分配接近结束。过放大的抑制导致可在基站中检测出的为无线电块测量出的收到平均功率之差的减 小。根据本发明的方法的其他特性，向请求应用分配无线电块可包括迭代地选择一个或若干个几乎未被占用的无线电块，直至与选定无线电块相关联且累积达根据所要求的服务质量参数要求的分配时长的无线电资源量至少等于从所要求的服务质量参数导出的要求无线电资源量，并且对于每个所分配的选定无线电块，选择所分配的选定无线电块在其中是先验未占用的第一无线电帧。迭代地选择一个或若干个几乎未被占用的无线电块只要与为所要求的分配时长选择的无线电块相关联的无线电资源量的总和不至少等于所要求的无线电资源量就可迭代地包括选择帧中几乎未被占用的无线电块，取决于选定无线电块的占用率和所要求的服务质量参数来确定要与选定无线电块相关联的分配周期性，以及确定与为所要求的分配时长选择的无线电块相关联的无线电资源量。为每个所分配的选定无线电块选择第一无线电帧可包括如果所分配的选定无线电块未被占用，那么选择任何第一帧，以及如果所分配的选定无线电块在连续帧中部分地被占用，那么确定数目等于所分配的选定无线电块的周期性的先前连续巾贞中的每一巾贞中与所分配的选定无线电块的预定义无线电元素相关联的平均功率和与所分配的选定无线电块的其他无线电元素相关联的平均功率之差，并且在先前连续帧之中选择其平均功率之差为零的第一帧。有利地，无线电块的分配还可以是基于估计出的参数而不是无线电块的占用率。例如，在每个基站中，可估计与每个无线电块中的所确定的无线电元素——如本说明书其余部分中所谓的“非预定义”无线电元素一相关联的收到平均功率的平均值。比较此类参数与能够根据分配规则变化的阈值。此类比较中的一些可以是有关于站之间的距离估计。具体而言，如果与无线电块中的无线电元素相关联且在连续无线电帧期间测量出的平均功率的平均值是低于阈值的，那么该无线电块能被分配给应用，而不管该无线电块的占用率如何。此类能够被分配的无线电块已经先验被分配给正满足该应用的基站远处的基站或移动站。作为应用在所分配无线电块内的数据传输的至少部分变更的结果，本发明的方法还可包括修改所要求服务质量参数之一。此类响应缺乏可源于两个站之间的无线电块分配冲突。本发明还涉及包括基站和移动站的无线电通信系统，用于向站中的应用分配无线电块之中无线电资源，无线电块是在基站之间在周期性无线电帧期间在预定频带中共享的，并且每个无线电块在无线电帧的时隙期间扩展在所述频带的频率上且能够与基站和移动站之间的通信链路相关联。该无线电通信系统的特征在于，为满足基站中的应用要求的服务质量参数，基站包括用于估计连续无线电帧期间的无线电块的占用率的装置，以及用于向应用分配具有比阈值低的占用率和以帧周期表达并且取决于所要求的服务质量参数的周期性的至少一个无线电块的装置。本发明进一步涉及一种用于向应用分配在基站之间在周期性无线电帧期间在预定频带中共享的无线电块之中的无线电资源的基站。该基站包括估计装置和分配装置，以满足基站中的应用所要求的服务质量参数。 最后，本发明涉及一种能够实现在基站中的计算机程序，所述程序包括当在所述基站中执行该程序时根据本发明的方法估计占用率和分配至少一个无线电块的指令。阅读藉由非限制性示例并参考相应附图给出的本发明多个实施例的以下描述，本发明的其它特征和优点将变得更加明晰易见，附图中一图I是根据本发明的无线电通信系统的示意框图；一图2是解说两个信道中的无线电块的时间和频率分布的图；一图3示出根据本发明的无线电帧中的无线电块的时间和频率分布的图；一图4是无线电通信系统的基站的示意框图；—图5和6是各自具有不同地分布的预定义无线电元素的无线电块；一图7是根据本发明的无线电资源分配方法的算法；一图8是根据本发明的无线电资源分配方法中包括的对无线电块中的占用率的估计算法；一图9是根据本发明的无线电资源分配方法中包括的无线电块选择算法；以及一
图10是根据本发明的无线电资源分配方法中包括的更具体地有关于无线电帧选择的算法。参照图I，根据本发明的宽带无线电通信系统SYR包括基站BS和移动站MS，移动站MS通过预定宽频带Af[fn，fg中的共享无线电资源与基站通信。例如，对于几百MHz的载波而言，频带Af是几MHz。该无线电通信系统是基于WiMAX已知技术、标准802. 16e/j和LTE技术的一些特权、OFDMA (正交频分多址)类型的无线电接口和CSMA/⑶接入的一些概念。系统SYR不包括任何集中式无线电资源管理基础设施。基站是自治的并且不包含任何用于直接在基站间通信的装置。管理移动站与一基站的关联独立于与其他基站有关的管理。这允许随着移动站的移动性扩展以及随着由无线电通信系统确保的无线电覆盖任选地扩展而通过添加、或减去固定站或移动站来实现无线电通信系统，尤其是用于紧急或临时的通信需求，诸如在“自组织(ad hoc)”网络中。要在基站之间共享的频带Λ f是固定的。这意指与每个基站相关联的可用频带和无线电资源对于一无线电帧而言是有限的。根据无线电帧期间频带Af中的无线电资源的可用性，只有可变数目的基站可建立与移动站的通信。由于基站之间共享的无线电资源，每个基站BS能够估计其他基站对无线电资源的部分或总占用，藉此为其自身与一个或更多个移动站的通信分配频带Af中可用的无线电资源。当两个基站相对较近时，一基站不可取用另一基站已经分配给它自己的无线电资源。所有基站具有预定的最大发射功率，并且所有移动站具有预定的最大发射功率。在频率和时间平面(f, t)中该预定频带在站之间的活跃下行链路和上行链路之间的频率分布是基于OFDMA正交频分多址传输的。如图2所示，预定频带Af[fn, fJN]被分成J个频率信道C1至CT。每个信道& (I彡j彡J)包括N个均匀分布的 具有频率宽度Sf= Af/(JXN)的连续载波频率^"4，...。其中1彡11彡1在有M个连续基本时间区间δ t的时隙MX δ t期间，与J个信道C1至C1相关联的J个无线电块BRlp至BRlp——每个无线电块具有N串时长为δ t的无线电元素ERlnjp至ERfcjp且与N个相应的连续频率G至An相关联——可被分别分配给最多J个基站用于与移动站的链路，其中与相应频率相关联的无线电元素ER__P定义最小的分配单元，在该分配单元期间基站可根据从移动站到基站方向在上行链路上或根据从基站到移动站方向在下行链路上在相应频率上与移动站交换数据。对于时长St和在频率An上，可传送通信链路的数据码元，该通信链路的特性取决于流速率且取决于用于该通信的调制类型。例如，调制是PSK相移键控调制或具有若干个幅度级别的正交幅度调制QAM16或QAM64。可对用于信令、话务数据和导频的单个无线电块使用不同类型的调制。具有MXN个无线电元素并且在图2上由矩形表示的无线电块——其中M和N假设成等于5和3——定义时隙MXSt期间可被分配给基站或移动站中的应用以用于在通信链路上发射或接收用户数据的最小无线电资源。基站中的APR应用可要求无线电块被分配用于通过下行链路从基站向移动站传达数据，并且要求另一无线电块被分配用于通过上行链路从移动站向基站传达数据。相反，移动站中的APR应用可要求无线电块被分配用于通过上行链路从移动站向基站传达数据，并且要求另一无线电块被分配用于通过下行链路从基站向移动站传达数据。例如，应用是用于处理用户数据的软件模块，该用户数据的通信是该应用所要求的并且该用户数据有关于语音、或有关于视频、或是专用于基站和移动站之间的任何交互，如地图上的站定位。站中的应用由此具有不同的服务质量需求，更具体而言在无线电资源的量和周期性以及通信时长的意义上具有不同的服务质量需求。无线电块与上行链路或下行链路的关联是由每个基站BS决定的。如果系统SYR工作在FDD (频分双工)模式中，那么基站BS在分别关联于与移动站MS的通信的上行链路和下行链路的两个不同频率信道的至少两个块中同时发射和接收。如果系统SYR工作在TDD(时分双工)模式中，那么基站BS在不同时隙MX δ t期间在属于共用频率信道且分别关联于与移动站MS的通信的下行链路和上行链路的至少两个无线电块中发射和接收。无线电通信系统中的数据传输不仅被结构化成块，而且被结构化成周期Tw=P (MX δ t)的无线电帧TRi,如图3所示。每个帧TRi包括分布在P个列中的预定数目JXP个无线电块BR11至BRp每列具有时长MX St并且包含J个无线电块。提供以连续帧周期T巾贞的数目表达的分配周期性PA±A，用于向移动站传送数据或从移动站接收数据的基站可周期性地分配至少一个可用的无线电块Β、，该无线电块Brjp在各帧中具有由索引j和ρ标示的相同位置。根据示例，在图3所示的连续帧TURiJRw和TRi+2中，每帧的块列的数目P假设成等于3，块分配周期性PAtt为帧周期!^的块BR11和具有周期性PAtt=6T#的块BR1P，或具有周期性PA块=2 的块BR22和各自具有分配周期性PA块=3T#的两个块BI^ia及BR2p应第一应用对通信链路的请求而被分配；具有周期性PA块=ITw的块BRJP，或每两帧且因此具有周期性PA块=2T#的两个块BR21和BIVu应第二应用对通信链路的请求而被分配；具有周期性PA块=2 的块或具有周期性PA块=4Τ#的两个块BR22和BRjl应第三应用对通信链路的请求而被分配。所有基站是相同的，将在本说明书的余下部分中參考图4所示的给定基站BSD。基站BSD包括功能块，其中大多数功能块提供与本发明有关的功能，并且可与实现在至少ー个处理器中的软件模块和/或与专用或可编程硬件模块相对应。更具体而言，这些功能块有无线电块检测器DBR、无线电块占用估计器Ε0Β、无线电块调度器ABR、过放大模块MSA和推升器B0。调度器ABR包括无线电块选择器SBR和无线电帧选择器STR。每个移动站MS 进ー步包括用于上行链路的推升器B0。无线电块的分配周期性和时长取决于实现在基站BSD中、或实现在要与基站BSD通信的移动站MS中的请求应用APR的无线电资源需求，并且根据要传达的数据的已知服务质量參数QoS来定义，已知服务质量參数QoS诸如流速率DB和上行链路或下行链路要求的分配时长DAR和(任选地)站之间的距离。为了请求无线电资源，站BSD或MS中的应用APR向站BSD中的无线电块调度器ABR传送包括服务质量參数QoS (DB、DAR)的对通信链路的无线电资源分配请求RQA。站BSD由此推导出要分配的每个块的以至少等于I的帧周期数目表达的分配周期性PA±a。分配请求还包括要籍由该通信链路与基站BSD通信的移动站MS的标识符IMS。该通信链路的无线电调制类型是由基站BSD确定的。当要响应于请求RQA分配多个无线电块时，这些无线电块的分配是独立的。具体而言，可应单个分配请求分配能够具有不同周期性以满足上行链路或下行链路——诸如举例而言对于以上阐述的第一链路——所要求參数的多个无线电块。如将在下文中看到的，基站BS或移动站MS中的推升器BO被适配用于在所分配无线电块BRjp中相较于被称为非预定义无线电元素ERNP__p的其他无线电元素过放大(推升)预定义无线电元素ERP__p的发射功率，以便每一个基站都能够检测到帧中分配给其他基站和其他移动站的无线电块。被过放大的预定义无线电元素ERP__p可以是例如—所分配无线电块BRjp中具有宽度δt的列的无线电元素，如图5所示的块BRjp的第一列的无线电元素，或者一如图6所示的在块BRjp中具有预定位置的特定无线电元素，例如，參考或同步导频元素，例如，类似于根据LTE技术的那些參考或同步导频元素，或者一其他无线电元素。 在给定基站BSD中的调度器ABR已经响应于由请求应用APR传送的分配请求RQA分配了无线电块之后，已经接收到接受分配响应RPA的包括该请求应用APR的站中的推升器BO将要在帧中发射的分配给此应用的所有无线电块的预定义无线电元素ERP__p的发射功率提高ΛΡ。预定义无线电元素的过放大功率是由基站中的过放大模块MSA确定的。模块MSA根据以下第一和第二过放大方法之一确定过放大參数BOOST，并且将其引入对应用APR的分配响应RPA中。根据第一过放大方法，模块MSA在已经传送分配请求RQA的站中与所分配无线电块的分配周期性成比例地分布可用发射功率的平均过量EXP。基于所分配块的所有无线电元素的恒定发射功率，功率过量EXP取决于该站的预定最大发射功率和每帧分配给该站的所有无线电块的平均发射功率的总和之间的差。例如，如果所分配块BRS#是以分配周期性PAtt分配的，即，在所有PA#个连续帧中有一个块被分配，则对于所有这些帧中具有与所分配块BRSjp相同位置的已分配和未分配块中的预定义无线电元素ERPmnjp,过放大參数BOOST是功率过量EXP的1/PA±a。根据另ー示例，如果第一和第二块是分别以分配周期性2和3分配的，即，每两帧或每三帧，那么对于所有这些帧中具有与第一和第二所分配块相同位置的已分配和未分配块中的预定义无线电元素ERP__p，过放大參数BOOST是功率过量EXP的1/2和1/3分数。根据第二过放大方法，模块MSA对分配给已经传送分配请求RQA的站的每个所分配块BRSjp中的所有预定义无线电元素ERPnmjp施加相同的恒定过放大增益參数BOOST，而不 管块的分配周期性如何。例如，參数BOOST是与站中的可用功率最小过量EXP和能够分配给该站达预定时长的最大块数目之比成比例的。为了使其他基站能检测到由一基站在帧中分配的块的发射结束，包括请求应用APR的站中的过放大模块MSA抑制在分配请求RQA中指示的分配时长到期时的ー个或更多个最后帧中分配的块的预定义无线电元素ERP__p的过放大。带有具有未过放大预定义无线电元素的所分配块的最后帧的数目可以与分配时长成比例。基站BSD藉由收到无线电块检测器DBR来核查具有预定频带Λ f[fn，fJN]的帧中的无线电块的占用。在每个无线电帧TRi中的每个块周期T W/P并且对于每个频率信道C1,. . . Cj,...ら，且因此对于每个帧TRi中的每个无线电块BRjp，检测器DBR測量与无线电块BRjp中的预定义无线电元素ERP__p相关联的收到平均功率PPjpi和与无线电块BRjp中的非预定义无线电元素ERNPnmjp相关联的收到平均功率PNPjpi，并且确定测得收到平均功率之差Δ Pjpi=PNPjpi-PPjpi ο功率PNPjpi和APjpi与块索引j和P以及每个帧TRi的索引i相关联地被写入基站BSD的无线电块占用估计器EOB的存储器中。当无线电通信系统SYR工作在FDD频分双エ模式中吋，基站BS在与移动站的通信的下行链路和上行链路上在相同时隙MX δt期间在不同频率信道中发射和接收；基站中的检测器DBR不能够检测由系统的其他站在此时隙期间发射的功率。当无线电通信系统エ作在TDD时分双エ模式中吋，与基站BSD的通信的下行链路和上行链路对于由转换时间间隔分离的不同时隙共享相同频率信道；除了在分配给下行链路上发射的时隙期间，基站中的检测器DBR能够检测由系统的其他站发射的功率。在这两个模式中，基站BS中的检测器DBR在能够自己检测由其他站发射的功率时测量与无线电块相关联的收到功率。为使无线电块检测器DBR在即使基站BS不能够检测由其他站发射的功率时也能捕获与每个帧的所有无线电块相关联的测得收到功率，实现以下两种功率測量解决方案之
O根据第一解决方案，基站BSD推迟ー些数据发射以便检测器DBR測量与由其他站发射的无线电块中的无线电元素ERP和ERNP相关联的收到平均功率。在无线电块的发射被基站BSD推迟之前，基站BSD内的过放大模块MSA移除一个或更多个帧中的ー个或多个所分配块的预定义无线电元素ERP__p的过放大，用于预先将该发射推迟信令给位于该基站BSD的无线电覆盖下的其他相邻基站。这种预先发射推迟信令減少了决定在该相同时间推迟其发射的基站的数目。根据第二解决方案，基站BSD控制与该基站通信的一个或更多个移动站测量与由其他站发射的无线电块中的无线电元素相关联的收到功率并且向该基站BS传送测得功率，而不管检测器DBR是能够还是不能够检测由其他站发射的功率。当与I个连续帧TR1至TR1中的所有无线电块相关联的所有收到功率已经被測量和存储时，基站BSD中的无线电块占用估计器EOB存储这些收到功率以将其用于周期性地估计由其他站在这I个帧中在活跃链路中对无线电块的平均占用。整数I大于1，并且可至少等于最高可接受的块周期性PAtt。由此，每个基站BS能够建立维度为JXP的占用率表形式的映射，其反映对于共享频带Aftf1, fN]在I个连续帧中每帧周期平均对无线电块的占用、部分占用和非占用。估计周期可以是无线电帧的1^贞或几个无线电帧周期。
估计器EOB在I个连续无线电帧的集合中估计无线电帧TR1至TR1中每个无线电块BRjp的预定义无线电元素ERP__p和非预定义元素ERNP__p的测得收到功率之差Λ P加=PPjpi-PNPjpi 的平均值 M Λ Pjp MAPjp= APJpl/Io由估计器EOB将平均值M Δ Pjp与例如两个功率差平均值阈值S Λ Pl和S Λ P2相比较，使得SAP1〈SAP2，以用于由此导出无线电块BRjp的占用率，其被分类到以下三个占用类别之一中— COl :低占用率(如果MSAPl)，指示无线电块BRw.在帧TR1至TR1中几乎未被占用，如分配周期性PAtt几乎不低于I或等于I的块；当ΜΛΡλ=0时，无线电块BRw.未被占用，即，未由任何基站分配，并且由此是完全可用的；或者- C02 :中度占用率(如果S Λ Ρ1〈Μ Λ S Λ Ρ2)，指示无线电块BRjp在帧TR1至TR1中被中度占用，如分配周期性PAtt接近于1/2的块；或者- C03 :高占用率(如果SA P2〈M APjp),指示无线电块BRjp在帧TR1至TR1中被很大程度占用，如分配周期性PAtt等于或几乎不高于I的块。作为替换，阈值SAPl和SAP2是相等的并且占用率被估计为低或高这两个占用类别。估计器EOB还估计与每个无线电块BRjp中的非预定义无线电元素ERNPmnjp相关联的且每I个连续无线电帧测量出的收到平均功率PNPjpi的平均值MPNPJp。
_] MΡΝΡ1Γ=Χ ； PNPilふ由估计器EOB将平均值MPNP#与例如两个平均功率阈值SPNPl和SPNP2相比较，使得SPNPDSPNP2，以用于由此近似导出给定基站BSD和已经将数据引入这I个连续无线电帧期间的无线电块BRjp中的(诸)站之间的平均距离Djp。平均距离Djp被分类到以下三个距离类别之一中— CDl :短距离(如果SPNPl ^ MPNPjp),指示已经发射无线电块BRjp的(诸)站非常靠近该基站BSD ；
— CD2 :中等距离(如果SPNP2 ( MPNPjp ( SPNPl )，指示已经发射无线电块BRjp的(诸)站既不过于靠近也不过于远离该基站BSD ；— CD3 :长距离(如果MPNPjp ^ SPNP2)，指示已经发射无线电块BRjp的(诸)站非常远离该基站BSD。作为替换，阈值SPNPl和SPNP2是相等的并且距离被估计为短或长这两个距离类另IJ。根据另ー替换方案，估计器EOB将平均值MPNP#与很多个阈值相比较以用于更准确地估计已经发射无线电块BRjp的站的距离Djp从而在地图上定位这些站。估计器EOB向无线电块调度器ABR递送帧TR1至TR1的无线电块BRjp的无线电块索引j和P连同占用率和距离类别參数CO^^⑶ず无线电块调度器ABR由此为帧TR1至TR1周期性地存储时间和频率上的无线电块平均占用表TBR。给定基站BSD中的调度器ABR可接受或拒绝由应用APR提供的无线电资源分配请 求RQA。例如，如果类别COl中未占用和几乎未占用的无线电块满足包括在请求RQA中的要求服务质量參数QoS (DB、DAR)，那么调度器ABR根据服务质量參数选择帧中的一个或更多个无线电块，接受该请求并且向该应用传送分配响应RPA，分配响应RPA包括每个所分配无线电块的索引P和j、所分配无线电块的分配周期性和其所分配无线电块将包含用户数据的第一选定巾贞的编号、以及要与该基站BSD通信的移动站MS的标识符IMS。如果要响应于请求RQA在帧中分配若干个无线电块，那么调度器ABR独立地分配每个无线电块。这意味着多个连续帧中分配给应用的无线电块可根据各自不同的分配周期性分布在所述多个连续帧中，诸如举例而言的图3所示的所分配块分布。更一般而言，估计器EOB周期性地更新无线电块占用表并且从该表提取根据与类别COl至C03和⑶I至⑶3有关的预定分配规则能够被分配且构成列表LBRS的可选择无线电块BRS。列表LBRS被提供给无线电块调度器ABR以应请求RQA根据请求RQA的服务质量參数QoS (DB、DAR)分配一个或更多个无线电块。例如，估计器建立包含具有属于类别COl或属于类别COl和C02的相对低占用率的无线电块的列表LBRS，并且向此列表添加由相对远离该基站BSD、并且其距离属于类别CD3或属于类别CD2和CD3的站发射的无线电块，而不管这些无线电块的占用率如何。实际上，所添加的无线电块对要由该基站BSD分配的那些无线电块具有相对低的干扰。根据另ー替换方案，占用率阈值SAPl和SAP2和/或距离阈值SPNPl和SPNP2对于每I个连续帧TR1至TR1是变化的。例如，如果基于类别COl的可选无线电块列表LBRS中的无线电块数目对于响应于ー个或更多个遭拒绝请求RQA的块选择是不充足的，那么调度器ABR控制估计器EOB逐渐提高阈值S △ Pl直至阈值S Λ P2。相反，如果列表LBRS是空的，或者如果列表LBRS中的ー个或若干个块不能满足从请求中的服务质量參数QoS (DB、DAR)导出的无线电资源量QR，那么调度器ABR拒绝分配请求RQA。作为根据本发明的占用率估计的结果，基站BS中的估计器建立不同的且彼此独立的无线电块占用表和可选无线电块列表，因为这些表和列表取决于不同接收功率和站之间的不同距离。 在给定基站BSD中实施本发明的无线电资源分配方法包括在由基站BSD进行的无线电块的占用率估计SE和可选无线电块列表LBRS建立之后，响应于由请求应用APR传送的分配请求RQA的要分配的无线电块选择SB和无线电帧选择ST，如图7所示。如前所述，所有无线电块BR11至BRp的占用率估计对于每个无线电块BRjp至少包括在图8中示出的以下步骤SEl至SE4 SEl :在无线电块检测器DBR中，测量I个连续无线电帧TR1至TR1中的每ー个帧中与无线电块BRjp中的预定义无线电元素ERP__p相关联的收到平均功率PPm和与该无线电块BRjp中的非预定义无线电元素ERNP__p相关联的收到平均功率PNP_ ；SE2:在检测器DBR中，确定测得收到平均功率之差Λ Pjpi=PPjpi-PNPjpi ；SE3:在无线电块占用估计器EOB中，估计由无线电帧TR1至TR1中測量出的收到功率之差APjpi=PPjpi-PNPjpi的平均值M 成的每帧周期占用率；以及SE4 :在估计器EOB中，通过占用率与功率差平均阈值S ΛPl和SAP2的比较将无线电块BRjp分类到类别COl至C03中。 最后，在步骤SE5中，估计器EOB建立无线电块BR11至BRip的占用率表和根据与类别COl至C03有关的预定分配规则在该表中选取的未占用或几乎未占用的可选无线电块BRS的列表LBRS。任选地，块在步骤SE4中被分类到距离类别⑶I至⑶3中，并且步骤SE5中的分配规则还基于距离类别。无线电块选择包括图9所示的步骤SBl至SBlI。在步骤SBl中，无线电块选择器SBR检查可选无线电块列表LBRS的内容。如果列表LBRS是空的，那么调度器ABR在步骤SB2中拒绝分配请求。否则，调度器ABR在步骤SB3中建立应请求RQA要分配的无线电块空列表LBRA。选择器SBR在步骤SB4中激活调度器中的随机数发生器用于随机获得包括未占用和几乎未占用可选无线电块的列表LBRS的那些无线电块之中的选定无线电块BRS#的索引j和P。选择器SBR根据随机选择的索引j和P指向列表LBRS中的块BRS#。在步骤SB5中，选择器SBR读取该选定的无线电块BRSjp的占用率M Λ Pjp和从请求RQA提取的服务质量參数QoS (DB、DAR)用于由此导出要与选定的无线电块BRS#相关联的最小分配周期性PSjp0在步骤SB6中，块BRS#的索引和周期性PS#被相关联地存储在要为请求RQA建立的列表LBRA中。在步骤SB7中，选择器SBR从要求的无线电资源量QR=DBXDAR导出取决于块的分配周期PSjp且能够被分配达要求的分配时长DAR的所选无线电块BRSjp的无线电资源量QRS#，从而由此导出无线电资源剩余量QRR#=QR-QRSJP。如果剩余量QRRjp在步骤SB8中是严格为正的，即，如果要求的无线电资源量QR未被完全分配，并且如果在步骤SB9中在列表LBRS中有至少ー个块留待处理，那么在步骤SBlO中量QR被置成等于QRRjp并且无线电块选择返回至步骤SB4以试图分配另ー无线电块。重复步骤SB4至SB9，以用于在列表LBRS中选择要添加到列表LBRA的一个或更多个其他块BRSjp以满足无线电资源剩余量QRR。如果在步骤SB9中，列表LBRS已经被完全读取，剩余量QRRjp是正的，则在列表LBRS中读取的(诸)块不足以满足要求的參数QoS (DB、DAR);那么在步骤SB2中请求RQA被拒绝。根据已经提及的替换方案，在遭拒绝请求之后，调度器ABR控制估计器EOB逐渐提高阈值S Λ PI，并且由此增加列表LBRS中可选无线电块的数目。如果在步骤SB8中QRRjp彡0，那么与列表LBRA中的所分配无线电块BRAjp ^ BRSjp相关联且为所要求分配时长DAR确定的无线电资源量之和至少等于所要求的无线电资源量QR=DBXDAR0在步骤SBlI中，选择器SBR将列表LBRA的所分配块BRA#与请求RQA相关联，这意味着调度器接受请求RQA。无线电帧选择包括步骤STl至ST6并且跟随步骤SB11，用于引入先前建立的列表LBRA中的每个所分配无线电块BRAjp。给定基站BSD的无线电帧选择器STR被适配成选择第ー无线电帧，分配给请求应用APR的无线电块BRAjp在该第一无线电帧中是先验未占用的。在步骤STl中，选择器STR分析所分配块BRA#的由存储着的收到功率差的平均值M Λ Pjp表示的占用率，该平均值M Δ Pjp是由估计器EOB针对先前连续无线电帧TR1至TR1建立的。在步骤ST2中，如果MΛPjp=O,那么所分配块BRAjp未被其他站占用，并且选择器STR从接下来的任何帧开始分配，例如接下来的第一帧。如果MAPjpi幸0，那么所分配块BRAjp在I个连续帧中被其他站部分地占用。在步骤ST3中，无线电块检测器DBR向选择器STR传送最多PSjp个最后先前帧TRi至TRppsilri中的所分配块BRA#的测得收到平均功率差Δ Pjpi=PPjpi-PNPjpi。PSjp是已经由选择器SBR确定的所分配块BRAjp的周期性。在步骤ST4 中，选择器SBR在先前帧TRi至TRppsilri之中寻找其选定块BRSjp的差Λ Pjpk是零的帧TRk，其中i彡k彡i+PSip-l，并且因此在该帧TRk中的所分配块BRAjp未被占用。一旦找到帧TRk,选择器SBR便在步骤ST5中将TRk的索引k加到周期性PSが并且选择器STR在步骤ST6中将索引k+PSjp引入分配响应RPA中来结束选定块的分配。其中实现请求应用APR的站BSD或移动站MS可然后在跟随帧TRk且块BRAjp在其中是先验未占用的具有索引k+PS#的第一帧的所分配块BRA#中插入数据。选择器STR分别为列表LBRA的所分配块BRAjp彼此独立地执行步骤STl至ST6的集合，从而根据它们的周期性PSjp在各帧中向请求应用APR个别地分配这些块BRAjp。如果所分配块中的至少ー个块是被占用的，那么发生分配冲突并且执行下文描述的用于重复分配请求的规程。在步骤SRl中，给定基站BSD向包含请求应用APR的站传送包括三元组(j, P, k+PSjp)的分配响应RPA，该三元组与所分配无线电块BRA#的索引j和P、要在这些块中包含数据的第一帧的索引k+PS#相关联。由模块MSA根据先前描述的第一种和第二种方法之ー确定的过放大參数BOOST也被引入在响应RPA中。在步骤SR2中，包含请求应用APR的站中的推升器BO过放大已经分配给该应用APR且要根据其周期性在帧中发射的所有无线电块的预定义无线电元素ERP__p的功率。本发明的无线电资源分配方法使用还在图10中示出的分配请求重复规程HARQ(混合自动重复请求)来克服至少两个站之间的分配冲突。此类规程发生在两个站的每ー个站中，在这两个站中的应用已经传送了混合在无线电帧的共用所分配无线电块中的用户数据。如果冲突中的站中的应用尚未接收到所传送用户数据的确收，那么此站中的应用控制该用户数据的重传达至少等于I的预定次数。例如，如果在预定时间段期间，仅分别在用户数据传输的第一预定重复次数后才接收到预定数目的确收，或者如果在用户数据传输的高于该第一预定次数的第二预定重复次数之后未曾接收到确收，那么在步骤SCl，该数据传输的此类部分或全部变更导致该应用修改其分配请求RQA中其服务质量參数QoS(DB, DAR)中的至少ー个。对分配请求的修改允许在步骤SC2中该应用向与该应用相关联的基站BS请求将不同于先前分配给该应用的那个或那些无线电块的一个或数个无线电块的分配。例如，如果用户数据的接收用调制QAM64失败了，那么相关联的基站BS响应于在经修改的请求RQA中所包括的降低的要求流速率DB来决定实施与例如调制QAM16对应的另ー类型的无线电调制。对要求的流速率和调制类型的此类改变导致要求另ー无线电资源量QR以及选择以不同的分配周期性分配并在由相关联的基站BS的调度器ABR响应于接收到的经修改请求建立的可选择无线电块列表的各无线电块之中选择的ー个或数个其他无线电块。仍为了避免这两个发生冲突的站中的分配冲突，对经修改请求的响应为所分配的无线电块包含按根据本发明的分配方法确定的第一无线电帧的索引，并且向其加上了所分配无线电块的ー些周期性的随机数，例如小于10。如果重传的用户数据的失败是这两个站之间的无线电块分配冲突的结果，那么根据所述另ー请求的參数的无线电块分配发生另ー冲突的概率则很低。在此描述的本发明涉及用于分配无线电资源的方法和基站。根据ー实现，本发明的方法的步骤是由納入在基站中的计算机程序的指令来确定的。根据本发明的适配成实现在基站中的程序包括程序指令，其在所述程序在该基站中执行从而该基站的操作随之由该程序的执行控制时实施根据本发明的方法的步骤。 因此，本发明还适用于计算机程序，尤其是存储在可由计算机以及由适配成实现本发明的任何数据处理设备读取的存储介质中的计算机程序。此程序可使用任何编程语言，并呈源代码、目标代码、或源代码与目标代码之间的诸如部分经编译形式之类的中间代码的形式、或实现根据本发明的方法所希望的任何其他形式。程序可经由如因特网之类的电イ目网络在基站中下载。存储介质可以是能够存储程序的任何实体或设备。例如，介质可包括其中存储根据本发明的计算机程序的存储装置，诸如ROM (举例而言CD ROM或微电子电路ROM等)、USB钥匙盘、或例如硬盘等磁性存储装置。
权利要求
1.一种用于向应用(APR)分配在周期性无线电帧(TRi)期间在基站(BS)之间在预定频带中共享的无线电块(BR#)之中的无线电资源的方法，每个无线电块在所述无线电帧的时隙期间扩展在所述频带的频率上，并且能够与基站和移动站(MS)之间的通信链路相关联，所述方法的特征在干，其包括在基站(BSD)中响应于所述应用所要求的服务质量參数(QoS) 估计(SE)所述无线电块在连续无线电帧期间的占用率；以及 向所述应用分配(SB、ST)具有低于阈值的占用率以及以帧周期表达且取决于所要求的服务质量參数的周期性的至少ー个无线电块(BRS)。
2.如权利要求I所述的方法，进ー步包括在每个站(BS；MS)中过放大(SI7)分配给所述每个站中包括的应用的无线电块中的预定义无线电元素(ERPmup),每个无线电块(BR#)由扩展在该无线电块的频率上并且等分布在该无线电块的时隙中的无线电元素构成，并 且其中估计无线电块(BR#)的占用率包括測量(SEl)与所述无线电块的被过放大的预定义无线电元素(ERP__p)相关联的收到平均功率以及与所述无线电块的其他无线电元素 (ERNPnmjp)相关联的收到平均功率，确定(SE2)在所述连续无线电帧中的每ー帧中对所述无线电块(BR#)的测得收到平均功率之差，以及确定(SE3)所述连续无线电帧期间所述平均功率之差的平均值，所述平均值构成所述占用率。
3.如权利要求2所述的方法，其中过放大(SR2)所有帧中与所分配无线电块具有相同位置的已分配和未分配块中的预定义无线电元素(ERPmup)取决于所述所分配无线电块的分配周期性。
4.如权利要求2所述的方法，其中过放大(SR2)分配给站的任何无线电块中的预定义无线电元素(ERPmup)是恒定的。
5.如权利要求2到4之一所述的方法，包括抑制对分配时长到期之前的至少ー个无线电帧(TRi)中用于来自站的数据发射的无线电块(BRm)中的所述预定义无线电元素(ERPnmjp)的过放大。
6.如权利要求I到5之一所述的方法，其中向请求应用分配无线电块包括迭代地选择(SB) —个或数个几乎未被占用的无线电块(BRS。，直至与选定无线电块相关联且累积达根据所要求的服务质量參数要求的分配时长(DAR)的无线电资源量至少等于从所要求的服务质量參数推导出的要求无线电资源量(QR)，以及对于每个所分配的选定无线电块，选择(ST)第一无线电帧，在所述第一无线电帧中所分配的选定无线电块是先验未被占用的。
7.如权利要求6所述的方法，其中迭代地选择(SB)—个或数个几乎未被占用的无线电块只要(SB8)与为所要求的分配时长选择的无线电块相关联的无线电资源量的总和不至少等于所要求的无线电资源量就迭代地包括选择(SB4、SB5)所述帧中几乎未被占用的无线电块(BRS。，取决于选定无线电块的占用率以及所要求的服务质量參数来确定(SB6、SB7)要与选定无线电块相关联的分配周期性，以及确定(SB7)与为所要求的分配时长选择的无线电块相关联的无线电资源量。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中为每个所分配的选定无线电块(BRA#)选择(ST)第一无线电帧包括如果所分配的选定无线电块未被占用则选择(ST2)任何第一帧，以及如果所分配的选定无线电块(BRA。在连续帧中被部分地占用，则确定(ST3)数目等于所分配的选定无线电块的周期性的先前连续巾贞中的姆ー巾贞中与所分配的选定无线电块的预定义无线电元素(ERP__p)相关联的平均功率同与所分配的选定无线电块的其他无线电元素(ERNPnmjp)相关联的平均功率之差，以及在所述先前连续帧之中选择(ST4)所述平均功率之差为零的第一帧。
9.如权利要求I到8之一所述的方法，其中如果与无线电块(BR^5)中的各无线电元素(ERNPnmjp)相关联且在连续无线电帧期间测得的平均功率的平均值低于阈值(SPNP2)，则无论所述无线电块的占用率如何，所述无线电块(BRjp)均是可分配给所述应用(APR)的。
10.如权利要求I到9之一所述的方法，包括作为对所述应用在所分配的无线电块内的数据传输的至少部分变更(SCl)的结果对所要求的服务质量參数(QoS)之ー进行修改(SC2)。
11.ー种包括基站(BS)和移动站(MS)的无线电通信系统(SYR)，用于向所述站中的应用(APR)分配无线电块之中的无线电资源(BRjp),所述无线电块在周期性无线电帧(TRi)期 间在基站(BS)之间在预定频带中被共享，并且每个无线电块在所述无线电帧的时隙期间扩展在所述频带的频率上并且能够与基站和移动站之间的通信链路相关联，其特征在于，为了满足基站中的应用所要求的服务质量參数，所述基站包括 用于估计所述无线电块在连续无线电帧期间的占用率的装置(EOB);以及 用于向所述应用分配具有低于阈值的占用率以及以帧周期表达且取决于所要求的服务质量參数的周期性的至少ー个无线电块的装置(ABR)。
12.如权利要求11所述的无线电通信系统，其中每个站(BS；MS)包括用于过放大分配给所述每个站中包括的应用的无线电块中的预定义无线电元素(ERPmup)的装置(B0)，每个无线电块(BR^5)由扩展在该无线电块的频率上并且等分布在该无线电块的时隙中的无线电元素构成；用于测量与无线电块的被过放大的预定义无线电元素(ERP__p)相关联的收到平均功率以及与所述无线电块的其他无线电元素(ERNP__p)相关联的收到平均功率的装置(DBR);以及用于确定在所述连续无线电帧中的每ー帧中对所述无线电块(BR。的测得收到平均功率之差的装置(DBR)，所述估计装置(EOB)被适配成确定所述连续无线电帧期间所述平均功率之差的平均值，所述平均值构成所述占用率。
13.一种用于向应用(APR)分配在周期性无线电帧(TRi)期间在基站(BS)之间在预定频带中共享的无线电块⑶も)之中的无线电资源的基站(BSD)，每个无线电块在所述无线电帧的时隙期间扩展在所述频带的频率上，并且能够与基站和移动站(MS)之间的通信链路相关联，其特征在干，为了满足所述应用所要求的服务质量參数，所述基站包括 用于估计所述无线电块在连续无线电帧期间的占用率的装置(EOB);以及 用于向所述应用分配具有低于阈值的占用率以及以帧周期表达且取决于所要求的服务质量參数的周期性的至少ー个无线电块(BRS)的装置(ABR)。
14.一种适配成在基站中实现的计算机程序，用于向应用(APR)分配在周期性无线电帧(TRi)期间在基站(BS)之间在预定频带中共享的无线电块(BR。之中的无线电资源，每个无线电块在所述无线电帧的时隙期间扩展在所述频带的频率上，并且能够与基站和移动站(MS)之间的通信链路相关联，所述程序的特征在于，其包括当所述程序在所述基站中执行时实施以下步骤来满足所述应用所要求的服务质量參数的程序指令 估计(SE)所述无线电块在连续无线电帧期间的占用率；以及 向所述应用分配(SB，ST)具有低于阈值的占用率以及以帧周期表达且取决于所要求的服务质量參数的周期性的至少ー个无线电 块(BRS)。
全文摘要
在周期性无线电帧(TRi)期间在基站(BS)之间在预定频带中被共享的无线电块(BRjp)被分配给基站和移动站中的应用。每个无线电块在该无线电帧的时隙(Mδt)期间扩展在所述频带的频率(Cj)上并可与上行链路或下行链路相关联。为了满足应用所要求的服务质量参数，基站估计这些无线电块在连续无线电帧期间的占用率，并向该应用分配具有低于阈值的占用率以及以帧周期来表达并取决于所要求的服务质量参数的周期性的至少一个无线电块。基站对于无线电块分配是自治的。
文档编号H04W16/14GK102860104SQ201180012053
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年3月4日
发明者G·马奎尔-普初, C·格尔特, S·德尔马斯, C·赫利亚斯-佛赫特 申请人:卡西迪恩联合股份公司