专利名称：时分双工系统多频点条件下的接入优先级排队方法
技术领域：
本发明涉及时分双工(TDD)蜂窝移动通信系统中实现多频点小区条件下的资源分配方法，具体是一种接入优先级排队的方法。
背景技术：
为了满足下一代数字蜂窝移动通信系统中移动用户不断增长的需求，使用扇区化和多载波技术可以减少系统内干扰，并因而增大系统的容量。
在单载波小区的情况下，一个基站可以覆盖几个扇区，将基站所覆盖的几个扇区中的每个载波区域看作是独立的逻辑小区，无线网络控制器(RNC)在无线资源管理(RRM)算法中就可以逻辑小区为单位进行资源分配。例如，对于基站覆盖3扇区3载频的情况，则认为有9个逻辑小区，无线资源管理的接入控制是针对每个逻辑小区完成独立的接入操作。每个逻辑小区发送各自的导频广播信息。
小区扇区化的主要优点是抑制了码间干扰，与非扇区化的小区相比，在用户数目相同的条件下，扇区化的小区通信质量将得到提升，或者在维持同样系统性能的情况下，扇区化能增加小区容纳的用户数目。
采用多载波小区以后，将基站所覆盖的每个扇区看作是独立的逻辑小区，但是这个逻辑小区可以包括多个载波，这样可以提高系统的资源利用率和效率。但是对于多载波小区情况下的无线资源分配要比单载波小区情况下的资源分配更为复杂，带来很多变化，但同时多载波小区的资源分配由于变得更为灵活，则为改进资源的利用率提供了更好的条件和方法。
在多载波小区的系统架构下，针对每一扇区，从分配到的N个频点中确定一个作为主载频，在同一个扇区内，仅在主载频上发送下行导引时隙(DwPTS)，上行导引时隙(UpPTS)和广播信息。因此，针对现有协议规范的开发，需要明确指示出主载频，以便基站(NodeB)确定在哪个频率上发送广播信息，并且现有的协议需要在信道配置的消息中增加频点信息，以便终端和NodeB获得相关内容的信息。
资源分配功能是无线资源管理要解决的主要问题之一，而为了提高系统无线资源的利用率，在资源分配时首先要解决资源分配的接入优先级排队问题，然后按照资源单位如频率或时隙的优先级高低依次进行，从而合理地进行无线资源的分配。
目前无线资源分配的接入优先级排队方法是主要针对单载波小区情况下的方法，比如基于资源与负荷的时隙优先级的排队方法，但单载波小区的接入优先级排队方法并不能直接地应用在小区多频点情况下的接入优先级排队问题。因为在多频点小区情况下，基于资源或负荷的接入优先级排队的计算和统计方法是完全不同的，多频点小区条件下的资源或负荷的计算方法将更加复杂与多样化。因而，对于多频点小区的接入优先级排队，特别是TDD模式下的多频点小区的接入优先级排队方法目前还没有相关的实现技术。
发明内容
本发明的目的是设计一种时分双工系统多频点条件下的接入优先级排队方法，是在TDD移动通信系统中，小区采用多频点的条件下的接入优先级的排队方法，根据优先级排队的结果进行，使无线资源的分配可以达到很高的资源利用率。
实现本发明目的的技术方案是一种时分双工系统多频点条件下的接入优先级排队方法，用于用户终端接入时的无线资源分配，包括A.计算多频点小区每个频点的负荷因子，按每个频点的负荷因子大小进行频点接入优先级排队，负荷因子最小的频点是接入优先级最高的频点；B.在频点接入优先级排队中，对每个频点计算各个上行时隙负荷因子的大小，并按大小进行上行时隙接入优先级排队，上行时隙负荷因子最小的上行时隙是接入优先级最高的上行时隙；和在频点接入优先级排队中，对每个频点计算各个下行时隙负荷因子的大小，并按大小进行下行时隙接入优先级排队，下行时隙负荷因子最小的下行时隙是接入优先级最高的下行时隙。
所述步骤A中，计算多频点小区中每个频点的负荷因子包括A1.计算每个频点上每个下行时隙的下行时隙负荷因子；A2.计算每个频点上每个上行时隙的上行时隙负荷因子；A3.根据步骤A1、A2的计算结果，按每一频点的下行时隙负荷因子与上行时隙负荷因子计算对应频点的负荷因子。
所述步骤A3中，按每一频点的下行时隙负荷因子与上行时隙负荷因子计算对应频点的负荷因子，包括A31.对步骤A1中每个频点的Nd个下行时隙的下行时隙负荷因子求平均，获得每个频点的下行时隙平均负荷因子；A32.对步骤A2中每个频点的Nu个上行时隙的上行时隙负荷因子求平均，获得每个频点的上行时隙平均负荷因子；A33.根据步骤A31、A32的计算结果，按每一频点的下行时隙平均负荷因子与上行时隙平均负荷因子计算对应频点的负荷因子。
上述步骤中，由于在执行步骤A、计算每个频点的负荷因子的过程中，步骤A1、A2已经计算了每个频点上每个下行时隙的下行时隙负荷因子与每个上行时隙的上行时隙负荷因子，因而在执行步骤B时，只需对计算的每个频点上的各下行时隙负荷因子按大小排队，和对计算的每个频点上的各上行时隙负荷因子按大小排队，如此而得到了频点优先级排队及其每个频点上的上行时隙接入优先级排队与下行时隙接入优先级排队。网络控制器按该排队进行用户终端接入时的无线资源分配。
本发明是在多频点小区情况下，提出的一种基于负荷的频点资源接入优先级排队方法，分频点优先级排队和时隙优先级排队两步进行。在排队中，使用了在一个频点上的上下行时隙负荷的计算方法，和基于频点负荷的频点资源接入优先级排队方法。
本发明频点的接入优先级排队是对小区的各个频点进行优先级排队，按照本发明的算法分别计算每个频点的负荷因子，然后按照各频点负荷因子的大小对频点进行排队，负荷因子越小则对应该频点的接入优先级越高，反之优先级越低。本发明对每个频点上的时隙进行接入优先级排队，是按上下行时隙分别进行的，对于上行方向的时隙，按照计算的各个上行时隙负荷因子的大小进行排队，上行时隙负荷因子越小则其上行时隙的优先级越高，按照上行时隙负荷因子的大小对该频点上行方向的时隙优先级进行排队；同样对于下行方向的时隙，也按照计算的各个下行时隙负荷因子的大小进行排队，下行时隙负荷因子越小则其下行时隙的优先级越高，按照下行时隙负荷因子的大小对该频点下行方向的时隙优先级进行排队。
本发明的优先级排队，充分考虑了多频点小区的特点，是无线资源接入时的频点和时隙的优先级排队，然后就可根据频点和时隙的优先级进行无线资源分配。与单载波小区的无线资源分配方法相比较，多载波小区的无线资源分配更为灵活。本发明提出的在TDD移动通信系统中，采用多载波小区条件下无线资源分配的解决方法，可以提高系统的无线资源利用率。
本发明的方法可以直接适用于多频点小区的TD-SCDMA移动通信系统。
图1是基于负荷的接入优先级排队流程框图。
具体实施例方式
本发明主要解决的是在多频点小区情况下，进行接入操作前的频点与时隙的优先级排队方法，该接入优先级排队分两步进行，第一步进行频点优先级排队，第二步进行时隙优先级排队。
在进行第一步的频点优先级排队时，是对每个小区的全部频点进行优先级排队，按本发明提出的算法计算小区中每个频点资源的接入优先级高低，然后按接入优先级高低排队。
在进行第二步的时隙优先级排队时，是在第一步完成的频点优先级排队基础上，可以先在最高优先级频点上进行时隙优先级的排队，然后按时隙优先级排队顺序，依次选择该排队中的每一个时隙进行接入，直至接入成功。如果直至最低优先级的时隙仍不能成功接入，则在频点优先级排队中选择次高优先级频点，并在该次高优先级频点上进行时隙优先级排队，并按时隙优先级排队顺序，依次选择该排队中的每一个时隙进行接入，如此，直至接入成功。
在所选频点上选择时隙时，各个频点彼此独立进行，分别对一个频点的上行链路(UL)、下行链路(DL)时隙进行接入优先级排队。
其中，计算小区中每个频点资源的接入优先级高低是基于各个频点的负荷情况进行的，即根据每个频点的负荷状况进行排序。由于每个频点的上下行负荷状况更能直接地反映出当前每个频点对资源的使用情况，因而本发明分别判断每个频点的上下行负荷情况，可使根据每个频点的负荷进行资源接入优先级的判断更为合理。
本发明对每个频点的上、下行时隙的优先级排序也是基于上、下行时隙的负荷，分别对上、下行时隙进行接入优先级排序。
下面结合实施例附图1进一步说明本发明的技术方案。
步骤11，无线网络控制器接收node B关于N个频点小区各个频点的测量报告，包括node B在时隙t对所有用户终端(UE)的发射功率之和(该值来自于全球陆地无线接入网UTRAN测量报告的发射载频功率Transmitted carrierpower)，和所接收的包括本小区与邻小区的所有用户终端(UE)的总功率(该值来自于UTRAN测量报告的接收总宽带功率RECEIVED TOTAL WIDE BAND POWER)，形成该测量报告的测量周期为100ms。
步骤12，无线网络控制器根据测量报告，按照下述公式1和公式2分别计算每个频点各个下行时隙负荷因子Ldt和各个上行时隙负荷因子Lut，上行时隙总数为Nu个，下行时隙总数为Nd个(上行时隙总数Nu与下行时隙总数Nd可视系统情况对称设置或非对称设置，但Nd与Nu之和为系统时隙总数，如对TD-SCDMA系统则时隙总数为6)。
对每个下行时隙，令Pdt表示node B在时隙t对所有UE的发射功率之和，则下行时隙负荷因子Ldt计算为Ldt=Pdtα·PMAX,t=1,...,Nd]]>(公式1)其中，α是系统设计参数，可以从工程角度取一个经验值，PMAX是Node B的最大发射功率。每个频点计算出的下行时隙负荷因子Ldt有Nd个。
对每个上行时隙，令Put表示node B在时隙t测量得到的实际接收的所有UE的总功率，假设node B接收机可承受的最大干扰是Ith(这是控制上行时隙负荷的上限，是一个定值)。则上行时隙的负荷因子Lut计算为Lut=Putβ·Ith,t=1,...,Nu]]>(公式2)其中，β是系统设计参数，可以从工程角度取一个经验值。每个频点计算出的上行时隙负荷因子Lut有Nu个。
步骤13，利用所计算出的各频点的上行时隙负荷因子Lut及下行时隙负荷因子Ldt，按照公式3和公式4分别计算各频点上行时隙平均负荷因子Lfu(对Nu个上行时隙负荷因子Lut求平均)，和下行时隙平均负荷因子Lfd(对Nd个下行时隙负荷因子Ldt求平均)。
每个频点上行时隙的平均负荷因子Lfu为Lfu=1NuΣt=1NuLut]]>(公式3)每个频点下行时隙的平均负荷因子Lfd为Lfd=1NdΣt=1NdLdt]]>(公式4)步骤14，利用所计算出的各频点的上行时隙平均负荷因子Lfu和下行时隙平均负荷因子Lfd，按照公式5计算各个频点的负荷因子Lf，f＝1，....，N。计算每个频点的负荷因子Lf，应该综合考虑上行时隙和下行时隙的平均负荷，并以此作为每个频点接入优先级排队的依据。
每个频点的负荷因子表示为Lf＝ω·Lfu+(1-ω)·Lfd(公式5)其中，ω是一个0＜ω＜1的加权因子，表示上行时隙负荷因子与下行时隙负荷因子对频点负荷因子的影响比重。
步骤15，按照所计算的各频点负荷因子Lf大小排队，Lf越小则对应频点的接入优先级最高，反之则优先级最低。从而可选出最高优先级频点f。
上述步骤11至15的操作，完成了本发明方法的第一步对多频点小区的接入优先级进行频点优先级排队。
需要说明的是，上述最佳实施例中，在计算每个频点的负荷因子Lf时，使用的是上行时隙平均负荷因子Lfu和下行时隙平均负荷因子Lfd，实际应用时也可以省略步骤13，直接利用步骤12获得的上行时隙负荷因子Lut及下行时隙负荷因子Ldt计算每个频点的负荷因子Lf。例如按照某种原则从Nd个下行时隙负荷因子Ldt中取最大值或最小值或中间值代替公式(5)中的Lfd，从Nu个上行时隙负荷因子Lut中取最大值或最小值或中间值代替公式(5)中的Lfu。
步骤16，对于步骤11至15操作排出的最高优先级频点f，根据步骤12中，利用公式1及公式2计算的该频点f的下行时隙负荷因子Ldt和上行时隙负荷因子Lut的大小，对Ldt和Lut分别按大小进行排队，Ldt越小该下行时隙的接入优先级越高，反之则优先级越低；Lut越小该上行时隙的接入优先级越高，反之则优先级越低，从而确定最高优先级的上行时隙与最高优先级的下行时隙。
步骤17，根据步骤16的操作与记录，当有无线资源请求时，则用在最高优先级频点f、在该频点f上选出的最高优先级上行时隙与最高优先级下行时隙进行接入。若接入不成功则选该频点f上次高优先级上行时隙、次高优先级下行时隙进行接入，若一直不能接入，则重复步骤16的操作，对次高优先级频点上的上、下行时隙的接入优先级进行排队并按优先级进行接入，直至接入成功，或者全部频点、全部时隙均接入失败则结束。本发明方法仅针对排队，不涉及接入时的无线资源分配方法。
上述步骤16的操作完成了本发明方法的第二步对多频点小区的接入优先级进行上、下行时隙的优先级排队。
综上所述，本发明方法的第一步是对多频点小区的各个频点进行优先级排队，以计算的各个频点的负荷因子Lf大小排队，Lf最小的频点f优先级最高。本发明方法的第二步，是根据各频点(首先是优先级最高的频点)上的上行时隙负荷因子Lut大小进行排队，Lut越小则该上行时隙的优先级最高，和根据各频点(首先是优先级最高的频点)上的下行时隙负荷因子Ldt大小进行排队，Ldt越小则该下行时隙的优先级最高。即对于上行方向的时隙，按照每个频点计算的各个上行时隙负荷因子Lut的大小依次对上行方向的时隙优先级进行排队；同样对于下行方向的时隙，其排队方法与上行相同，按照每个频点计算的各个下行时隙负荷因子Ldt的大小依次对下行方向的时隙优先级进行排队。
由于在第一步计算各个频点的负荷因子Lf时，是在计算每个频点的下行时隙平均负荷因子Lfd与每个频点的上行时隙平均负荷因子Lfu的基础上作的，而在计算每个频点的下行时隙平均负荷因子Lfd与每个频点的上行时隙平均负荷因子Lfu时，又是根据每个频点的Nd个下行时隙负荷因子Ldt和每个频点的Nu个上行时隙负荷因子Lut计算获得的，因此在完成本发明的第二步时，只需对第一步计算出的每一频点的Nd个下行时隙负荷因子Ldt排队和对Nu个上行时隙负荷因子Lut排队，即可确定最高接入优先级的下行时隙与上行时隙，选择最高优先级频点f的下行时隙负荷因子Ldt和上行时隙负荷因子Lut进行接入。
对频点接入优先级排队中的各频点以及各频点上、下行时隙排队，可以周期进行，也可以是事件触发进行的，比如可在用户终端接入分配无线资源时进行，也可在用户终端接入前即作好排队。
权利要求
1.一种时分双工系统多频点条件下的接入优先级排队方法，用于用户终端接入时的无线资源分配，其特征在于包括A.计算多频点小区每个频点的负荷因子，按每个频点的负荷因子大小进行频点接入优先级排队，负荷因子最小的频点是接入优先级最高的频点；B.在频点接入优先级排队中，对每个频点计算各个上行时隙负荷因子，并按大小进行上行时隙接入优先级排队，上行时隙负荷因子最小的上行时隙是接入优先级最高的上行时隙；和在频点接入优先级排队中，对每个频点计算各个下行时隙负荷因子，并按大小进行下行时隙接入优先级排队，下行时隙负荷因子最小的下行时隙是接入优先级最高的下行时隙。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A中，计算多频点小区每个频点的负荷因子包括A1.计算每个频点上每个下行时隙的下行时隙负荷因子；A2.计算每个频点上每个上行时隙的上行时隙负荷因子；A3.根据步骤A1、A2的计算结果，按每一频点的下行时隙负荷因子与上行时隙负荷因子计算对应频点的负荷因子。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤A3中，按每一频点的下行时隙负荷因子与上行时隙负荷因子计算对应频点的负荷因子，包括A31.对步骤A1中每个频点的Nd个下行时隙的下行时隙负荷因子求平均，获得每个频点的下行时隙平均负荷因子；A32.对步骤A2中每个频点的Nu个上行时隙的上行时隙负荷因子求平均，获得每个频点的上行时隙平均负荷因子；A33.根据步骤A31、A32的计算结果，按每一频点的下行时隙平均负荷因子与上行时隙平均负荷因子计算对应频点的负荷因子。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤A33中，所述的负荷因子按公式Lf＝ω·Lfu+(1-ω)·Lfd计算，Lf表示频点f的负荷因子，加权因子ω的取值为0＜ω＜1，Lfu表示上行时隙平均负荷因子，Lfd表示下行时隙平均负荷因子。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述加权因子ω按上行时隙负荷因子与下行时隙负荷因子对频点f的负荷因子的影响比重选取。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤A1中，按公式Ldt=Pdtα·PMAX]]>计算每个频点上每个下行时隙的下行时隙负荷因子，式中Ldt表示时隙t的下行时隙负荷因子，Pdt表示基站在时隙t对所有用户终端的发射功率之和，PMAX是基站的最大发射功率，t＝1，...，Nd，α是系统设计参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述系统设计参数α是从工程设计角度取的一个经验值。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤A2中，按公式Lut=Putβ·Ith]]>计算每个频点上每个上行时隙的上行时隙负荷因子，式中Lut表示时隙t的上行时隙负荷因子，Put表示基站在时隙t测量得到的实际接收的所有用户终端的总功率，Ith是基站接收机可承受的最大干扰，t＝1，....，Nu，β是系统设计参数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述系统设计参数β是从工程设计角度取的一个经验值。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤B中，所述下行时隙负荷因子是按公式Ldt=Pdtα·PMAX]]>计算每个频点上每个下行时隙的下行时隙负荷因子，式中Ldt表示时隙t的下行时隙负荷因子，Pdt表示基站在时隙t对所有用户终端的发射功率之和，PMAX是基站的最大发射功率，t＝1，...，Nd，α是系统设计参数；所述上行时隙负荷因子是按公式Lut=Putβ·Ith]]>计算每个频点上每个上行时隙的上行时隙负荷因子，式中Lut表示时隙t的上行时隙负荷因子，Put表示基站在时隙t实际接收的所有用户终端的总功率，Ith是基站接收机可承受的最大干扰，t＝1，....，Nu，β是系统设计参数。
全文摘要
本发明涉及TDD系统多频点条件下的接入优先级排队方法，供RNC按排队进行用户终端接入时的无线资源分配。包括计算多频点小区中每个频点的负荷因子，按每个频点的负荷因子大小进行频点接入优先级排队，负荷因子最小的频点是接入优先级最高的频点；在频点接入优先级排队中，对每个频点计算各个上行时隙负荷因子的大小、进行上行时隙接入优先级排队，上行时隙负荷因子最小的上行时隙是优先级最高的上行时隙；和在频点接入优先级排队中，对每个频点计算各个下行时隙负荷因子的大小、进行下行时隙接入优先级排队，下行时隙负荷因子最小的下行时隙是优先级最高的下行时隙。如此而得到了频点优先级排队及每个频点上的上、下行时隙接入优先级排队。
文档编号H04W28/24GK1826008SQ200510008820
公开日2006年8月30日 申请日期2005年2月23日 优先权日2005年2月23日
发明者王安义 申请人:大唐移动通信设备有限公司