专利名称：用于在无线通信系统中执行资源分配的方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信系统中的资源分配方法。
背景技术：
在无线通信系统中，资源分配是一项应当通过特别地考虑干扰级别并将其保持在一个能够接收的范围内以保证网络效率而执行的任务。
公知的干扰消除方法在于协调不同的相邻基站之间的资源分配，以使干扰最小化。然而这样的解决方法的缺点是显示出对系统中资源的较差的利用率。
将干扰保持在较低级别的方法包括例如具有较长频率复用距离的频率复用机制。在这样的系统中，分配给第一基站的一项资源，仅仅同时分配给与第一基站分开足够距离的第二基站。这样，来自第一基站的信号在第二基站处有足够的衰减，以使该干扰不损害网络的性能。
然而无线通信网络中的趋势是缩小频率复用距离以增加网络的容量。这对于潜在用户的数量可能非常高从而必须高效分配资源的高密度地区是特别必要的。在这样的情况中，同时分配给若干用户的资源之间会发生干扰。
这样的无线通信系统的例子可以基于OFDM(正交频分复用)/OFDMA(正交频分多址)空中接口。
OFDMA系统，尤其是如果它们配备了波束赋形技术(在其中多个天线系统能随着用户移动自适应地产生特别的定向波)，则应该优选地部署一个短的频率复用距离。这样的系统例如是在IEEE 802.16e中和在WIMAX论坛上定义的网络。
在蜂窝无线接入系统的基站中的波束赋形技术使得能够降低上行链路和下行链路传输的干扰级别，并因此在网络性能仍然较高的情况下显著地降低系统的频率复用距离。降低干扰级别的两个基本方法是众所周知的，其在原理上能适用于上行链路和下行链路传输第一，天线方向图(波束)的狭窄-自适应地控制在一个单独终端站的方向-提供对所有在该给定波束之外发现的干扰信号的固定抑制。第二，自适应天线阵操作准许积极地将天线方向图中的零信号定位在最强干扰信号方向。这两种方法的干扰抑制效率很大程度上依赖于给定干扰的情况，尤其依赖于同期干扰信号的数量和干扰情况的稳定性。
仅对于相当有限数量的干扰信号能实现有效的干扰消除。能通过基于附近N个天线的多天线接收机有效消除的干扰信号的最大数量一般是N-1。因此，为了允许在频率复用距离较低的蜂窝OFDMA系统中有效地减少小区间干扰，必须将发生在给定的上行链路或下行链路资源分配之中的强干扰源的数量保持得足够低。
所以，无线资源管理必须如此进行资源分配，即使得在一个给定传输突发期间来自其他小区的干扰信号数量被保持得尽可能的小。
对于OFDMA系统，这意味着在干扰小区中的时间-频率域中与所关注的给定资源分配重叠的资源分配数量必须被保持得尽可能的低。理想的是每个干扰小区仅一个资源分配将会与给定资源分配重叠。
与通过自适应天线方向图(波束)的方向性进行的干扰减少一样，来自相邻小区的干扰碰撞(interference hit)的概率是确定消除干扰减少的效率的主要因素。在使干扰小区中的时间-频率域中的与所关注的给定资源分配重叠的资源分配数量最小时，来自干扰小区的干扰碰撞的概率将立即减小。
对以上所述问题的一种标准的解决方案，在于在不同的基站之间完全协调资源分配，以使对于每个给定的资源分配，每个干扰小区仅有单个资源分配会发生重叠。这提供了小区间干扰消除的最高效率和干扰碰撞的最低概率。
然而，各个基站之间的无线资源调度的完全协调极大地减小了每个基站的容量，每个基站将只能以一种非常受限制的方式对源于其自己的通信量分配的要求进行响应。
此外，完全协调绝大多数时候需要负责调度的集中实体(无线网络控制器)。然而趋势是在将来的无线通信网络中减少这样一种集中实体的功能性并将其限制在非常少的绝对必需的功能上。优选地，应当将目前在集中实体中处理的其他功能转移到无线通信系统的基站。所以，不要求在基站之间进行协调的有效的资源分配方法，将有利于满足这些要求。
本发明的一个特定目的是提供一种在采用短频率复用距离的系统中显示出更好的资源分配效率的资源分配方法。
本发明的另一个目的是提供一种使对于每个单独基站的无线资源调度的限制保持得尽可能低同时为每个资源分配提供特别低的干扰信号数量的资源分配方法。
本发明的另一个目的是提供一种实现该资源分配方法的相应的基站。
发明内容
这些目的和下面出现的其他目的通过一种用于在无线通信系统中执行资源分配的方法和一种用于在无线通信系统中使用的基站而达到，其中所述无线通信系统专用于在空中接口上发送帧，每一帧包括多个突发，所述方法包括步骤根据一个与分配给所述突发的资源大小有关的参数对将包含在所述帧中的突发进行排序，根据所述排序执行所述资源分配，在所述无线通信系统中发射所述帧；其中所述基站专用于在空中接口上发送帧，每一帧包括多个突发，所述基站包括用于对所述帧中的突发进行调度的装置，用于根据一个与分配给所述突发的资源大小有关的参数对将包含在所述帧中的突发进行排序的装置，用于根据所述排序执行所述资源分配的装置，用于在所述无线通信系统中发射所述帧的装置。
根据本发明，干扰被最小化是由于构成帧的突发的排列方式是以突发大小的升序和降序对这些突发进行发射，在本发明的框架中该突发大小被定义为一个与分配给每个突发的资源分配大小有关的参数。
所以，一个基站发射的一个短突发预期仅与另一个基站发送的另一个短突发互相干扰，同时一个长突发也预期仅与另一个长突发互相干扰。绝大部分时候，这会导致使干扰源的数量被保持为仅一个单一干扰源一样低。
根据本发明的方法呈现了在不对构成系统的不同相邻基站之间的资源分配级别进行协调的情况下减少干扰的优势。
本发明的另一个优势在于，特别是在对于基站上的这种方法或对于高度扇区化的系统另外地执行波束赋形时，显示出优化的性能。对于使用自适应波束赋形技术的系统，当使在干扰小区中与所关注的每个给定资源分配重叠的资源分配数量最小时，可显著提高干扰减少的效率。对于在基站处应用干扰消除技术的系统，这是由于可被直接消除的干扰信号的数量受到在基站中使用的天线的数量的限制这一事实。对于应用各个波束的方向性来减少干扰的系统，这是由于极大地减少了干扰碰撞的数量，这也适于每个扇区内使用高度方向性的固定天线的高度扇区化的蜂窝系统。
在从属权利要求中定义了本发明的更多优势特征。
通过阅读下述通过非限制示例以及附图给出的优选实施例，本发明的其他特征和优势将变得明显，其中图1示出了根据本发明构成一个帧的突发的现有排列方案；图2示出了根据本发明构成一个帧的突发的排列；图3示出了实现根据本发明的方法的基站。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明构成一个帧的突发的现有排列方案。使用一个在每个子信道上使用OFDMA技术的多信道通信网络说明了该实施例。在这个环境中，一帧包括多个突发，突发自身包括在不同子信道上发送的OFDM符号。
在无线通信系统中将被传送的帧FR，包括前导符PR、可选的不应用干扰消除的一部分帧传输区NIRZ(例如因为对此传输区不应用波束赋形技术)以及应用干扰减少的一部分帧传输区IRZ(例如因为在此传输区中，系统以波束赋形模式运行)。所有的传输区都是由多个突发(DL(下行)突发#1、...、DL突发#9、UL(上行)突发#1、UL突发#6)组成的。每个突发包括与一个最终用户有关的信息。优选地，前导符包括导频音。
在这个现有技术的解决方法中，如从现有技术的资源分配模块中调度出来那样将突发放入该帧，而没有更多的操作。
所以，经常会发生如下情况在第一基站调度的一个长突发可能与在第二基站调度的几个短突发互相干扰，导致对特定突发的很多不同干扰信号，这导致干扰减少的低效，并因此在系统中导致较高的干扰级别。
图2示出了构成根据本发明的帧的突发的排列。在对每个子信道使用OFDMA技术的多信道通信网络中说明该实施例。在这个环境中，一帧包括映射到在不同的子信道上发送的OFDM符号的多个突发。OFDMA允许在频域中和在时域中进行资源分配，其中频域中资源要素(所谓的子载波)的正交实现子载波的较窄间隔并因此实现对频率资源的有效使用。所以发送给用户的突发包括频率扩展和时间扩展。
然而本领域普通技术人员很清楚，本发明同样适用于仅基于FDMA或仅基于TDMA的系统。因此，在不偏离本发明的范围的情况下，本发明同样适用于其他多址系统。
在发明的这个实施例中，无线通信系统是一个TDD(时分双工)系统，从而首先发送一个下行链路帧，然后发送一个上行链路帧。然而本领域普通技术人员将容易将本发明对应到其他类型的使用FDD(频分双工)的无线通信网络。
在无线通信系统中将被传送的帧FR，包括一个前导符PR、可选的不应用干扰减少的一部分帧传输区(例如因为对这个传输区没有应用波束赋形技术)，以及应用干扰减少的一部分帧传输区(例如因为在这个传输区中，系统以波束赋形模式运行)。所有的传输区都是由多个的突发组成的。每个突发包括与一个最终用户有关的信息。优选地，前导符包括导频音。本领域普通技术人员很清楚，本发明仅关系到包含于目标是干扰减少的帧的部分或传输区中的突发，而不涉及前导符部分或不以干扰减少为目标的帧的部分或传输区，因此即使这两部分中的一个或两个丢失或包含其他类型的信息，本发明也同样适用。
根据本发明，突发在帧中的排列方式是根据一个与分配给该突发的资源大小有关的参数对突发进行排序。如先前看到的，OFDMA中的资源显示出频率扩展和时间扩展，所以，在本发明的框架中可以设想到下述排序在本发明的第一实施例中，与资源大小有关的参数可以是突发的频率扩展。也就是分配用于突发传输的频率子信道数量。然后可以根据分配给突发的子信道的数量的增大或减小来对突发进行排序。
下面将描述为了通过大小对突发进行排序而首先考虑突发的频率扩展的示例的更多细节。在图1中示出的帧的下行链路部分说明这个示例。在这个示例中，对于每个突发，在给出资源分配时，在基站中定义并且已知将于其上发送突发的子载波数量。
在这个示例中，DL突发#1、#2、#3预期使用2个逻辑子信道，DL突发#4、#5、#6预期使用4个逻辑子信道，DL突发#7、#8、#9预期使用6个逻辑子信道。
对这种调度类型，调度程序优选地给出关于每个突发占用的逻辑子信道数量的指示。然后执行排序，然后调度程序精确的确定应当给每个突发分配的逻辑子信道。
作为另一种替换方案，在本发明的第二个实施例中，与资源大小有关的参数可以是突发的时间扩展。也就是构成不同突发的符号的数量。然后可以根据构成突发的符号的数量的增大或减小来对突发进行排序。通过图2上示出的上行链路调度说明了这一实施例对帧的上行链路部分，帧中的突发的排列最先考虑突发的时间扩展在这个示例中，UL突发#1是最短的，接着是UL突发#2，UL突发#3，UL突发#4，UL突发#5，和最后是最长的UL突发#6。
在本发明的另一个实施例中，根据突发大小对突发排序可以仅对一个传输方向(上行链路或下行链路)执行。
在本发明的一个可选的实施例中，对每个单独基站的无线资源调度施以更严格的限定。在频率-时间域中定义一个对所有基站都相同的固定区域，对于这些固定区域(定义为在频率中、时间中或两者中的扩展)中的每一个，规定了一个资源分配的最小大小。然后，对于这些区域中的每一个，另外单独地完成通过资源分配大小进行的排序。
在这个实施例中，帧被细分为至少两个区域，每个区域专用于接收大小在预先确定的范围内的突发。例如区域1将包括长度在0和L1之间的突发，区域2将包括长度在L1和L2之间的突发，等等。当两帧干扰时，这呈现了下述优势，即保证包含在不同帧中的突发具有相似的长度，以致假设在具有接近相同长度的突发冲突时，大部分时间仅有一个冲突发生。在不同的基站在它们的资源分配大小方面期望具有相当不同的分配的情况下这个实施例特别有利。不过，由于帧不能被最优地填充的可能性很高，这仍然减小了系统的容量。
在本发明的另一个实施例中，本发明可以仅应用于帧的一部分，而在帧的剩余部分不应用这样的排序。优选地，帧有效载荷的一部分被用于波束赋形用途，并这样根据本发明排序，以便尽管本发明没有被用在有效载荷的剩余部分上仍提供有效的干扰减少。
图3示出了实现根据本发明的方法的基站。
根据本发明的基站包括一个第三层模块31，其连接到一个第二层模块32，第二层模块32连接到一个物理层模块33，物理层模块33自身连接到一个射频模块34。第三层模块利用诸如IP(网际协议)或ATM(异步传输模式)的传输协议，并向第二层模块32提供有效载荷数据用于下行链路传输或在从在上行链路方向上在第二层模块32接收到的帧中提取有效载荷数据。
第二层模块32包括一个调度程序(或资源分配模块)35，调度程序35包括用于实现根据本发明的方法的装置。在下行链路方向，调度程序包括用于通过产生一个帧头并从第三层模块31调度有效载荷数据作为帧中的突发而组成帧的装置。相似地，在上行链路方向，调度程序包括用于在已知在对帧中突发进行调度时曾使用的调度算法的前提下从一帧中提取突发的装置。
根据本发明，调度程序35与根据与分配给突发的资源大小有关的参数对将被发射的突发进行排序的装置协同操作。优选地，根据突发包含的符号数量对突发进行排序，作为选择，根据突发占用的逻辑子信道的数量对突发进行排序。然后资源分配模块35包括用于根据所述排序执行所述资源分配的装置；以及用于将已排序的突发分布到优选地显示出频率扩展和时间扩展的帧结构上的装置。
然后第二层模块32连接到物理层模块33，在物理层模块33中实现如波束赋形、调制/解调、前向纠错之类的功能性。
更多地，物理层模块33连接到基站的射频部分，该射频部分包括上/下变频器和连接到天线的放大器。
权利要求
1.一种用于在无线通信系统中执行资源分配的方法，所述无线通信系统专用于在空中接口上发送帧，每一帧包括多个突发，所述方法包括步骤根据一个与分配给所述突发的资源大小有关的参数对将包含在所述帧中的突发进行排序；根据所述排序执行所述资源分配；在所述无线通信系统中发射所述帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述帧具有频率扩展，考虑分配给所述突发的资源的频率扩展大小，执行所述对突发的排序。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述帧具有时间扩展，通过考虑包含在所述突发中的符号数量，执行所述对突发的排序。
4.根据权利要求1所述的方法，其中以与分配给所述突发的资源大小有关的所述参数的升序执行所述排序。
5.根据权利要求1所述的方法，其中以与分配给所述突发的资源大小有关的所述参数的降序执行所述排序。
6.根据权利要求1所述的方法，其中只对一部分所述突发执行所述排序。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线通信系统在空中接口上使用正交频分多址技术，每一帧具有时间和频率扩展。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述无线通信系统在基站中使用波束赋形技术。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述帧中定义至少两个区域的步骤，每个区域适于包含某些突发，针对这些突发的与分配给所述突发的资源大小有关的所述参数被包含在一个预先确定的长度范围内。
10.一种用于在无线通信网络中使用的基站，所述基站专用于在空中接口上发送帧，每一帧包括多个突发，所述基站包括用于对所述帧中的突发进行调度的装置；用于根据一个与分配给所述突发的资源大小有关的参数对将包含在所述帧中的突发进行排序的装置；用于根据所述排序执行所述资源分配的装置；用于在所述无线通信系统中发射所述帧的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于在无线通信系统中执行资源分配的方法，所述无线通信系统专用于在空中接口上发送帧，每一帧包括多个突发。根据本发明，该方法包括步骤根据一个与分配给所述突发的资源大小有关的参数对将包含在所述帧中的突发进行排序；根据所述排序执行所述资源分配；在所述无线通信系统中发射所述帧。
文档编号H04B7/204GK101031131SQ20071008614
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月3日
发明者R·明茨纳 申请人:阿尔卡特朗讯