用于消除小区间干扰的系统和调度器的制作方法

专利名称：用于消除小区间干扰的系统和调度器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在无线通信系统中消除来自相邻小区的干扰。
背景技术：
众所周知，蜂窝系统的性能因小区间干扰而受限。例如，在下行链路上，在小区边界处的用户会在与来自服务小区的信号的接收功率等级类似的接收功率级上受到来自相邻小区的干扰。尤其对于利用低频重用因子的密集规划系统更是如此。确实，在限制中，可使用为I的频率重用。虽然为I的重用对于使系统中的每个小区可用的时间/频率资源量最大化是理想的，但其产生的小区间干扰问题必然导致用户在小区边界处可获得的数据速率降低。以较低的信号对噪声加干扰比(SNIR)对用户进行传输需要信息冗余，由此获得所需解码质量(例如用块错误率，BLER来度量)的码速率也较低，从而数据速率相应地降低。使用多输入多输出(MIMO)天线系统也是公知技术。在这些系统中，可将数据通过在nTx个发射天线和ηΚχ个接收天线之间存在的若干组信道传输给用户。因此，共有ηΤχΧηΚχ个信道，其构成复合MMO信道组。如果该组的信道充分地统计独立和不相关，那么可在该信道组之上传输多个同步数据流。还公知的是，系统在MMO信道组上成功传输多个同时的不同数据流的能力也是信道SNIR的函数。成功传输并行流的可能性在高SNIR的信道中较高，而在低SNIR的信道中则较低。因此，与对应的发射和接收分集方式相比，MMO传输的增益(就可获得的链路吞吐量而言)对于较高SNIR和较高信道去相关的情况是增大的。在低SNIR或高信道相关性情况下，MIMO的增益变小，这时单个数据流的传输与多个并行数据流的传输相比能获得更好的总体性能，从而成为首选。注意，该组中的多个信道仍可用于提供发射/接收分集的好处；不过，在这种情况下，不尝试传输多个并行数据流。图IA和IB分别示例了在2X2信道组上的双流MMO传输的一个例子，和在相同信道组上的单流非MIMO传输的一个例子。主要的区别在于，对于双流MIMO情况，每个发射天线传送不同的信息，而对于单流情况，每个天线发射的信息都相同(尽管实际的信号波形可能不同)。还公知的是，系统可按照观测到的信道SNIR的变化或者随着看到信道组中信道之间的统计相关性变化，在单流传输和多(例如双)流传输之间切换。这样，处于不良无线电条件(低SNIR和/或高信道相关性)下的用户将接收单流传输，而处于良好无线电条件下的用户(高SNIR和/或低信道相关性)将能够利用多流传输来获得较高的数据速率和链路吞吐量。来自意大利Ferrara大学的Marchetti等人的XP010758301描述了一种用于从多个UE接收分离的多个信号流的多天线上行链路接收机(例如基站)。基站中的调度器只能在由该基站所控制的区域内调整由每个UE激活的天线/数据流的数目。GeorgiaInstitute of Technology的Demirkol等人的XP007902982描述了一种不使用调度器控制到多个UE的传输的自组织网络

发明内容
本发明的实施例提供了一种用于在蜂窝无线网络中消除来自相邻小区的干扰的控制器。控制器中的逻辑确定第一基站和UE之间的无线电信道的信道质量。调度逻辑使第一基站和第二基站在一个时间段内、作为信道质量的函数调整用于通信的数据流的数目。在一些实施例中，调度逻辑响应于低的信道质量，指令第一和第二基站减少所述基站中的每个基站使用的数据流的数目。调度逻辑还响应于高的信道质量，指令第一和第二基站增加所述基站中的每个基站使用的数据流的数目。其它实施例提供一种用于减少接收N个数据流的接收机中的干扰的设备。信号处理逻辑接收所述N个数据流，其中N-M个数据流表示对于所需M个数据流的干扰，消除N-M个数据流以便接收M个所需数据流。可从多个基站或多个UE接收N个数据流。


图IA示例了在2X2信道组之上的双流MMO传输的例子；图IB示例了在2X2信道组之上的单流MMO传输的例子；图2A示例了按照本发明的实施例的蜂窝通信系统；图2B示例了按照3GPP LTE规范的蜂窝通信系统；图3A-3D示例了按照本发明的实施例在两小区之间的不同位置中到UE的传输的例子；图4示例了其中每个符号都带有预设的循环前缀部分的OFDM符号的实施例；图5示例了基本上时间对准的来自小区A和小区B的信号的接收的实施例；图6示例了按照本发明的实施例在2X2信道系统之上的双流传输的实施例；图7示例了按照本发明的实施例在2X2信道系统之上的两个单流传输的实施例；图8示例了可用于实现本发明的实施例的计算机系统。
具体实施例方式图2A示例了按照本发明的实施例的蜂窝通信系统的例子。该网络包括用户设备(UE)域、无线电接入网络(RAN)域和核心网域。UE域包括借助于无线接口与RAN域中的至少一个基站112通信的用户设备110。RAN域还可包括网络控制器118 (例如无线电网络控制器)，例如在UMTS系统中使用。在本例中，核心网(CN) 116包括服务GPRS支持节点(SGSN) 120和网关GPRS支持节点(GGSN) 122。核心网与例如因特网之类的外部网络124耦接。SGSN 120负责会话控制，包括跟踪UE的位置。GGSN 122集中核心网116内的用户数据并将其隧道传输(tunnel)到外部网络124中的最终目的地(例如因特网服务提供商)。图2B示例了按照3GPP LTE规范的系统的例子。如图2A中，该系统包括UE 150、节点B 151、RRM 152和外部网络154。该系统还包括接入网关(aGW) 153。关于可实现本发明实施例的例证通信系统的进一步细节可在3GPP UMTS技术规范中找到，例如 TR 23.882,“3GPP System Architecture Evolution Report on TechnicalOptions and Conclusions，，；TR 25. 912, “Feasibility Study for Evolved UTRA andUTRAN，，；TS 23. 101，“General Universal Mobile Telecommunications System(UMTS)Architecture”等,所有这些均通过引用并入本文。
按照本发明的实施例，可用图2A或图2B的系统中的集中式或分布式方式来执行用于传输的分组调度(包括资源分配)。在集中式情况下，单个调度器可对多个小区或多个节点B发出命令。在分布式情况下，单个调度器只可对一个小区发出命令，或者只对相同节点B的各小区(或扇区)发出命令。在分布式情况下，调度器之间可互相通信，在彼此之间传递相关数据以辅助调度处理。这可借助于直接的调度器到调度器接口来实现，或可通过共用的集中点或节点来传递通信。作为集中协调的例子，RRM功能可在RAN域中负责用户对可用无线电资源的使用的高级协调和管理。更高级的无线电资源的管理可由位于每个节点B、RNC或aGW内的单独的调度器，依照来自提供RRM协调功能性的网络组件的指令来执行。该RRM功能性可由单独的RRM单元114/152或由充当“主”协调器的节点B、RNC或aGW提供。或者，可将该调度功能性(以及其协调)分布在节点B、RNC、RRM或aGW或核心网中的其它控制器之间。RRM功能可位于节点B内、位于aGW或RNC组件内、或者位于RAN域中的单独的RRM服务器组件内(如所示的)，在这种情况下，负责的网络组件在它们之间通信以协调调度。在特定的例子中，调度器可位于每个节点B中，在这种情况下，节点B将互相通信以协调调度。参考图IA和1B，当用户正在小区边界处并处于不良无线电条件下时，可使用单流传输。但是，在干扰受限的系统(这在为高容量进行设计的情况下是常见的)中，用户正在经历的不良SNIR常常不是因为接收机中的热噪声导致的，而是由于在相邻小区中进行的传输(小区间干扰)导致的。对于支持MIMO的用户设备接收机来说，可将该干扰信号当作来自服务小区的第二个数据流传输，尽管其是从另一个基站传输给所需的数据流传输的。从而，可将来自两个小区中的每个小区的两个单流传输看作来自单个小区的双流传输。因此，UE接收机能够对来自服务小区和干扰小区的数据调制符号进行联合估计，并且消除对服务小区传输施加的干扰。具有两个接收天线的UE接收机能够联合检测多达两个数据流。尝试检测多于两个数据流导致难以解决的数学问题，接收机为其计算出的解可能不精确。因此，对于本例，假定如果服务小区正在传输单个流，那么UE可消除nKx-l个小区间的流。一般地，如果服务小区正在向UE传输M个感兴趣的流，那么UE可消除ηΚχ-Μ个小区间的流。对于本例，这意味着如果相邻小区正在传输两个流(服务小区只传输一个流)，那么UE仅能消除相邻小区流中的一个流(因此，或许只能消除来自那个小区的干扰功率的50%)。相反，当相邻小区也正只传输单个流(例如，也正在向小区边界用户传输)时，那么UE可能能够达到100%地消除来自那个小区的干扰功率。因此，当服务UE正在经受较强干扰时，服务小区和干扰小区使其单流传输对准以及避免服务小区中的单流传输与干扰小区中的双(或多)流传输在时间/频率资源上的重叠是有利的。注意，这不需要仅来自每个基站处的单个天线的传输，而只是在(可能的)多个天线上传输单个信息流。注意，上面的说明是可扩展的(例如，在UE处的天线数目nKx增加的情况下)，以便当服务UE正在经受较强干扰时，服务小区和干扰小区对准其来自每个小区的相应较少数目的N个流的传输(其中N可大于I)，并且避免服务小区中较少数目的流与干扰小区中较多数目的流的重叠。图3A-3D示例了移动收发机(UE)从小区A中的良好无线电条件处移动、经过小区A和B的小区边界、进入到小区B的内部。参考图3Α，当UE 306恰好位于小区A 302内时，来自小区B的干扰较弱，小区A可使用到UE 306的双流MMO传输308。UE 306的接收机不试图检测来自小区B 304的信号，而在接收机处理中使用可用“自由度”联合检测来自小区A 302的两个数据流。关于小区B 304可传输的流的数目，小区B 304是无限制的，这是因为UE 306不试图检测来自小区B 304的信号。
参考图3Β，在小区边界处，来自小区B 304的干扰较强，小区A 302改成单流传输。在从来自小区A 302的双流接收变成单流310接收之后，在UE 306的接收机中释放自由度。然后，UE 306可联合检测来自小区B 304的单流干扰传输312，以便可在一定程度上消除该干扰。控制小区A 302和小区B 304的调度器被协调。调度器可位于节点B内或者位于RNC或aGW内，并借助于RRM功能性来协调。RRM功能性可分布在节点B之间，或者可位于例如RNC、aGW等的集中节点内或者位于专用RRM服务器内。可实施调度器之间的协调以确保来自小区A 302的单流传输与来自小区B 304的单流传输相符。这使得UE 306能够消除的来自小区B 304的功率高达100%。参考图3C，在小区边界处，发生切换(UE 306的服务小区从小区A 302变成小区B304), UE 306继续联合检测来自小区314、316的单流传输的数据符号。现在，小区A 302是干扰小区，小区B 304包含所需的用户数据。参考图3D，随着UE 306进一步移入小区B 304，无线电条件改善，来自小区A 302的干扰减弱。在收到该条件的信息之后，控制小区B 304的调度器可指令控制小区B 304的基站318切换成对UE 306的双流传输320，UE 306不再需要联合检测两个小区(在本例中，UE306仅主动检测小区B 304)。还可由协调功能性(例如RRM)考虑该决定，以便使小区A 302不再限于单流传输(现在小区A 302可传输任意数目的流)。协调由每个小区传输的流的数目的RRM功能性(无论是在单独的RRM服务器中还是分布在其它网络组件中)可按照系统中请求服务的用户的特定信道条件，以动态方式工作。在这种工作模式中，RRM功能可按照短期方式考虑其权限范围内的每个小区中的业务负载、小区中需要服务的用户的信道条件以及可用于通信的物理资源。在这种模式中，例如，假定两个基站，每个利用相同的时间/频率/码资源在相邻的不同小区中与不同的UE进行通信。从而，来自一个小区的通信被其它小区当作干扰。此夕卜，假定一个UE具有较强的与其基站的信道连接，而其它UE具有较弱的与其基站的信道连接。在系统的一个实施例中，两个基站将都具有较少数目的被调度的数据流，以便适应较弱信道来降低小区间干扰。或者，RRM功能性可以较慢的“半静态”方式或者甚至以固定方式工作。在这些工作模式中，RRM功能可将总的可用物理资源(例如，时间/频率/码资源)中的一部分分配给处于不良信道条件下的UE，而将总的物理资源的另一部分预留给处于良好信道条件下的UE。换言之，具有较强信道条件的UE将不与具有不良信道条件的UE共用所有的相同资源。这种分配将典型地应用于均位于RRM功能的权限之内的多个小区。将为不良UE预留的物理资源部分分配给处于不良信道条件下的UE，而将为良好UE预留的物理资源部分分配给处于良好信道条件下的UE。在分配给不良UE的部分中传输较少数目的数据流，而在分配给良好UE的部分中传输较多数目的数据流，从而避免了基于较弱信道将相同数目的数据流分配给“不良信道”UE和“较强信道”UE的“最小公分母”方法(如上讨论)。以这种方式，由于有把握地知道由另一个小区在相同物理资源上传输的流的数目将适用于由该UE所经历的信道条件，每个调度器可自主地决定在一部分物理资源或另一部分物理资源中调度在其控制下的UE。可由RRM功能响应于所观测到的分别处于良好信道条件下的用户和处于不良条件下的用户的比例，较慢地进行对为每部分预留的物理资源量的更新。可由调度器进行每个UE的分类，以便按照所接收的任何更新的信道条件信息，不断地把用户重新分配到适当的物理资源部分。
图4示出了其中每个符号都带有预先附加的循环前缀部分的正交频分复用(OFDM)符号。本发明的实施例可用于任何蜂窝系统，包括那些使用码分多址(CDMA)或OFDM调制方案的蜂窝系统。尤其对于0FDM，这种系统利用数据符号在多个正交窄带子载波上的传输。OFDM “符号”402持续Tu时间，包括循环前缀部分404，该循环前缀部分404用于使信道色散长度上的所谓多径能量能够容易地并入接收机中，而多径组件不会在时间上影响相邻OFDM符号。在OFDM系统中，数据通过用正交复指数(音调)调制每个数据符号在多个并行窄带子载波上传输。鉴于正交的调制波形，子载波是互相正交的，因此，在合理的无线电条件下，可确保每个符号不对同时在其它子载波上传输的其它符号造成干扰。假定每个OFDM符号占用K个子载波，则典型地针对每个OFDM符号传输K个数据调制符号。数据调制符号可以是例如QPSK符号(携带2个比特)或者16-QAM符号(携带4个比特)。子载波带宽通常较窄，以便在通常使用的多径(频率选择性)无线电信道中，单独到达的信道射线(在时间上)短于每个子载波的接收机的时域脉冲形状的基本周期。从而，一旦应用了接收机滤波，便无法分解信道射线。因此，将对每个窄带子载波进行多径信号组件的求和，作为接收机处理的一个自然部分。在很多信道类型中，这导致每个子载波的平坦衰落特点，其平均复信道功率等于起作用的信道路径的功率之和。多个到达的信号路径在窄的子载波带宽内自然合并这一点可被用来允许携带相同调制符号(相同内容)的信号被合并，作为接收机处理的一个自然部分。不需要额外或专门的处理来合并信号的多个副本的能量。这包括下述两种情况由于无线电信道中的时间扩展效应，信号的多个副本到达，以及由于有意地从不同的源/天线在不同的信道上传输，同一信号的多个副本到达。参考图5，来自小区A 502的信号和来自小区B 504的信号基本上是时间对准的，以便其在循环前缀持续时间内到达接收机处。小区A的信号502的循环前缀506基本上是与小区B的信号504的循环前缀508对准的。这可通过在蜂窝网络中常用的使小区A和B同步来实现。可通过使每个小区的计时与共同的基准时间信号(例如GPS)或网络时钟对准来实现同步。也可使用其它的同步方法，其中小区之间互相传送定时消息，使得能够进行早/晚调整，并使系统能够自行调节其定时，而不使用共同的时钟。当信号被同步以便其在循环前缀持续时间内到达UE接收机时，这使得信号能够不需额外处理地被合并(求和)。对于其它调制系统(例如FDMA或CDMA)，可将基本的时间对准当作信号的对准，以便其落入均衡器时间窗或相似的时间段，使得接收机能够捕获来自两个小区的能量。可将多载波OFDM系统简单地建模为多个单独的窄带单载波系统。单子载波的系统模型为r = Hs+n这里，I是大小为nKxX I的向量，包含在UE接收机的每个天线处接收的信号。这是传输的数据符号(每个基站Tx天线一个)的ηΤχΧ1向量，η是噪声样本的向量(大小为nEx XI)。H是大小为ηΤχΧηΚχ的信道矩阵。图6示例了小区A 602中的在2 X 2信道系统上的双流传输。按照下面的等式对该系统建模
权利要求
1.一种蜂窝无线网络中的控制器(118)，所述控制器(118)包括 被配置为确定第一基站(112)和第一用户设备UE(IlO)之间的第一无线电信道的信道质量的逻辑；其中所述控制器(118)的特征在于包括 调度逻辑，被配置为使得在一个时间段内、根据所确定的信道质量，第一基站(112)调整用于与所述第一 UE(IlO)通信的数据流的数目以及第二基站调整用于与所述第一 UE通信的数据流的数目。
2.权利要求I所述的控制器，其中所述被配置为确定信道质量的逻辑还被配置为确定第二基站和第一 UE之间的第二无线电信道的信道质量，使得所述调度逻辑被配置为使得在一个时间段内、根据第一无线电信道的所确定的第一信道质量和第二无线电信道的所确定的第二信道质量，第一基站(112)调整用于与第一 UE(IlO)通信的数据流的数目并且第二基站调整用于与第一 UE通信的数据流的数目。
3.权利要求I所述的控制器(118)，其中用于确定第一无线电信道质量的逻辑被配置为从所述第一 UE (110)接收表明由所述第一 UE (110)从第一基站(112)接收的信号的质量的信号质量报告。
4.权利要求2所述的控制器(118)，其中所述第一基站和第二基站为相邻小区服务；并且所述调度逻辑被配置为使得第一基站和第二基站基于第一无线电信道的所确定的信道质量和第二无线电信道的所确定的信道质量中的最差信道质量，调整数据流的所述数目。
5.权利要求I所述的控制器(118)，其中所述调度逻辑被配置为调度与所确定的信道质量相对应的指定资源。
6.权利要求I所述的控制器(118)，其中第一基站(112)与服务小区相关联，并且第二基站代表干扰小区。
7.权利要求I所述的控制器(118)，其中用于在第一基站和第一UE(IlO)之间通信的数据流和用于在第二基站和第一 UE之间通信的数据流是时间对准的。
8.一种包括权利要求I所述的控制器(118)的在无线电接入网络中的无线电网络控制器 RNC。
9.一种用于调度蜂窝无线网络中的资源的方法，所述方法包括 确定第一基站和第一用户设备UE之间的第一无线电信道的信道质量；其中所述方法的特征在于包括 使得在一个时间段内、根据所确定的信道质量，第一基站调整用于与第一 UE通信的数据流的数目以及第二基站调整用于与第一 UE通信的数据流的数目。
10.权利要求9所述的方法，其中确定信道质量包括从第一UE接收表明由第一 UE从第一基站接收的信号的质量的信号质量报告。
11.一种计算机可读介质，包括被配置为执行权利要求9的步骤的代码。
12.一种包括权利要求I所述的控制器(118)的在无线通信网络中的基站。
13.一种包括权利要求I所述的控制器(118)的接入网关aGW。
14.一种包括权利要求I所述的控制器(118)的无线电资源管理RRM服务器。
全文摘要
本发明的实施例提供一种在蜂窝无线网络中用于消除来自相邻小区的干扰的控制器。控制器中的逻辑确定第一基站和UE之间的无线电信道的信道质量。调度逻辑使在一个时间段内、作为所述信道质量的函数，第一基站调整用于与UE通信的数据流的数目，第二基站调整用于与第二UE通信的数据流的数目。其它实施例提供一种用于降低接收N个数据流的接收机中的干扰的设备。信号处理逻辑接收所述N个数据流，其中N-M个数据流表示对于M个所需数据流的干扰，消除所述N-M个数据流以便接收所述M个所需数据流。可从多个基站或多个UE接收所述N个数据流。
文档编号H04W72/08GK102625455SQ20121006979
公开日2012年8月1日 申请日期2007年6月18日 优先权日2006年6月19日
发明者N·安德森 申请人:Ip无线有限公司