CN102395132B - 改进的无线电资源分配机制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改进的无线电资源分配机制。一种包括多个用户设备和一个网络基础设施的蜂窝通信系统。多个小区的无线电资源被划分成不止一个无线电资源组。网络基础设施元件检测用户设备对无线电资源分配的需求，并且确定将由所需的无线电资源生成的、对限定的相邻小区组的有效干扰。基于所确定的将生成的对限定的相邻小区组的有效干扰，将这些无线电资源组之一的无线电资源分配给用户设备。从而降低了小区间干扰并且增加了蜂窝系统的吞吐量，但是没有增加物理层信息交换。

Description

改进的无线电资源分配机制

本发明是申请日为2007年1月10日、申请号为200780030970.4、发明名称为“改进的无线电资源分配机制”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通信，并且更为特别地涉及蜂窝通信系统中的无线电资源分配。

背景技术

蜂窝网络是一种无线电网络，其由多个无线电小区组成，其中每个小区由称为小区站或基站的收发器来服务。蜂窝网络天生是非对称的，其中一组固定的收发器给小区提供服务，而一组分布的移动收发器向用户提供服务。

蜂窝网络能够比单发射器网络提供更多的传输容量，因为一个小区的无线电资源在另一个小区可以被重用进行不同的传输。然而，频率重用在使用相同和邻近频率的小区之间造成干扰。

通常，这种小区间干扰通过基于协调/规划的方法解决。这些方法中的一个例子是频率重用，其中不同组的无线电信道可以被分派到相邻小区，而相同组被分派给分开某个距离(重用距离)的小区以减少同信道干扰。该方法比较有效和直观，但是浪费了信道资源。

基于协调/规划的方法提供的另一个方案包括使用动态信道，动态信道被临时分派供在呼叫期间在小区中使用，其在呼叫结束之后被返回并保持在中心池中。在某些其他动态解决方案中，全部数目的信道被划分成两组，其中一组被用于给小区的固定分配，而另一组被保持作为中央池以被所有用户共享。这些方法的重用因子仍然较低，它们在大业务负载中实际上可能比上述公开的固定信道分派方法表现得更差。

在新出现的系统中，例如在即将到来的第三代合作伙伴计划(3GPP)的演进的系统(也称为长期演进(LTE)系统)中，根据组网假设，其需求是具有挑战性的。规划的频率重用因子是1，并且与此同时以极大改进在平均吞吐量和小区吞吐量方面的系统信能作为目标。为了应对这些挑战，目前在广泛地研究如何减轻小区间干扰。

所考虑的小区间干扰减轻途径包括小区间干扰协调/避免。小区间干扰协调/避免的共同点是以协调的方式对小区间的资源管理(针对公共信道的分配以及针对非公共信道的调度)施加约束。小区中的这种约束将有可能在相邻小区中的对应的时间/频率资源上提供(信干比)SIR以及小区边缘数据速率/覆盖范围的改善。

可用的小区间干扰协调方法需要不同网络节点间的特定的相互通信，以便设置并重新配置上述约束。然而，小区间的链路是昂贵的并且通常导致延迟。因此，目前而言，约束的重新配置看起来将按与天对应的时间尺度执行，并且节点间通信将非常受限，基本上具有以天为数量级的速率。在这种情形下，非常需要不依赖于小区间协调的机制。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种解决方案，其能够在容量和系统性能要求高并且不同网络节点间的物理层信息的相互通信受限的蜂窝通讯系统中减轻小区间干扰。本发明的目的通过以独立权利要求记载的内容为特征的无线电资源分配方法、蜂窝通信系统、用户设备、控制单元、网络基础设施元件、计算机程序产品和计算机程序发布介质(它们的特点由)来实现。本发明的优选实施例公开在从属权利要求中。

本发明是基于这种想法：在通信系统中小区的无线电资源被划分成不止一个无线电资源组。接着，基于所确定的将生成的对限定的相邻小区组的干扰，向用户设备分配来自该无线电资源组之一的无线电资源。

本发明的优点是小区间干扰减小并且蜂窝系统的吞吐量增加，但是物理层信息的互换没有增加。

附图说明

以下，将参考附图，通过优选实施例来更加详细地描述本发明。

图1说明移动通信系统的简化例子；

图2说明图1中的实施例的中央元件；

图3说明图2中的实施例中的小区的无线电资源；

图4说明改进的无线电资源分配方法的步骤；

图5说明从用户设备的角度确定干扰的步骤；

图6说明从网络基础设施元件的角度在具体实现的无线电资源分配方法中确定干扰的步骤；

图7A和图7B示出上行链路数据传输的基本时隙结构；

图8说明蜂窝通信系统中网络配置的示意性表示；

图9说明另一具体实现的无线电资源分配方法的步骤；

图10说明用于实现图9中的具体实现的无线电资源分配方法的步骤的过程；以及

图11说明在具体实现的无线电资源分配方法中确定干扰的步骤93。

具体实施方式

以下实施例是本发明的示例性的实现。尽管说明书中可能参考“一”、“一个”、或“某些”实施例，但是这些参考不是必须的并且/或者所描述的特征并不是仅仅适用于一个具体的实施例。本说明书中的不同实施例的单独特征可被组合以提供其他实施例，这些实施例由此被认为属于所保护的范围。

图1说明本发明的解决方案可应用于的蜂窝通信系统的简化例子。图1中的系统是移动通信系统，其包括多个无线接入点，通过该无线接入点用户可连接到网络并因此使用系统的通信服务。以下，本发明利用移动通信系统的基站小区来描述，其中当用户在系统的服务区内移动时接入点可以改变。然而，应当注意，该解决方案可以应用在任何接入点的干扰控制中，而不管是相同还是不同系统的部分作为可能的干扰接入点。

移动网络基础设施可以在逻辑上划分成核心网(CN)10和无线电接入网(RAN)11基础设施。核心网10是交换机和基本传输设备的组合，它们一起提供网络服务的基础。无线电接入网络11提供对多个核心网的移动和固定起源的移动接入。

基于蜂窝概念，在RAN中，大区域被划分成多个称为小区的子区域。每个小区具有它自己的基站12，基站12能够通过发射受控的低电平传输信号来同时为多个用户提供无线电链路。在本移动通信系统中，RAN通常包括独立的控制网络元件13，其管理一个或多个基站的组的无线电资源的使用和完整性。然而，范围也覆盖不具有这种独立的物理元件的系统，例如其中无线电网络控制功能的至少一部分被实现在各个基站中的系统。

用户利用用户设备14访问移动通信系统的服务，其中用户设备14提供通过针对无线电接入网络11所定义的无线电接口进行通信所需的功能。

图2更详细地说明实现图1中的实施例时使用的中央元件。如上所述，基站控制着限定的(静态或动态的)无线电资源，并且用户使用至少一个基站(通常是用户当前所处的覆盖区域中的基站)的特定的无线资源来与网络基础设施进行通信。

根据所提供的通信服务，移动通信系统使用预定的信道结构。典型的信道结构的例子是三层式信道构成，其中最上层逻辑信道涉及待传输的信息的类型，传送信道涉及用于传输逻辑信道的方式，以及物理信道提供用于实际转移信息的传输介质。在本上下文中，基站的作用是实现无线电接入物理信道并且根据预定的无线电网络控制功能将信息从传送信道转移到物理信道。

小区的物理信道资源的一部分通常被预留用于某些特定用途，例如用于小区中所有用户设备所共有的传送信道，以及用于初始接入的那些信道。另一方面，小区的物理信道资源中的一部分针对业务进行动态分派。图2示出在向用户设备分配物理信道时所涉及的系统元件的基本配置。

移动通信系统的用户设备14可以是仅用于语音的简化终端或用于多种服务的终端。在后一种情况下，该终端充当服务平台并支持上载并执行与服务相关的各种功能。用户设备通常包括移动设备和用户身份模块。用户身份模块通常是智能卡，常常是可拆卸地连接的身份卡，其保存用户的身份，执行认证算法，并存储认证和加密密钥和在移动站处所需要的其他订制信息。移动设备可以是能够在移动通信系统或设备的若干部分的组合中进行通信的任何设备，例如可以是连接有卡式电话以提供移动连接的多媒体计算机。因此，在本上下文中，用户设备是指由用户身份模块和实际的移动设备所形成的实体。

图2中的网络基础设施元件216是包括控制对移动通信系统中的至少一个小区的无线电资源的使用的功能的任何实体。在图1中的实施例的上下文中，网络基础设施元件212可以是基站或者独立的基站控制元件。

网络基础设施元件216包括处理单元218，其是包括算法逻辑单元、多个特殊寄存器和控制电路的元件。与该处理单元相连的是存储器单元220，其是可以存储计算机可读数据或程序或用户数据的数据介质。存储器单元通常包括允许读和写二者的存储器单元(RAM)以及其内容仅可被读的存储器单元(ROM)。网络基础设施元件还包括接口单元222，该接口单元222具有输入单元224和输出单元226，输入单元224用于输入来自其他网络基础设施元件的数据，供在网络基础设施元件中进行内部处理，而输出单元226用于从网络基础设施元件的内部处理向其他网络基础设施元件输出数据。所述输入单元的元件的例子包括网络接口，其为本领域的普通技术人员所公知。

网络基础设施单元还包括收发器单元228，其配置有接收单元230以及发射单元232，接收单元230用于从空中接口接收信息以及用于将接收的信息输入到处理装置218，发射单元232用于从处理装置218接收信息，以及对它进行处理以经由空中接口发送。通常，这种收发器单元的实现为本领域的普通技术人员所公知。网络基础设施元件中的处理单元218、存储器单元220、接口单元222以及收发器单元228是电互连的，用于根据单元中预定的基本程式化的处理来完成对接收和/或存储的数据的操作的系统执行。在系统地执行这些操作时，处理单元218充当控制单元，其可被实现为单个集成电路或者两个或更多功能结合的集成电路的组合。在根据本发明的解决方案中，这些操作包括如图4和图6所描述的网络基础设施元件的功能。

图2中的用户设备包括处理单元200和存储单元202。用户设备还包括用户接口单元204，其具有输入单元206以及输出单元208，输入单元206用于用户输入数据供在单元中进行内部处理，而输出单元208用于从单元的内部处理中输出用户数据。所述输入单元的例子包括键盘、触摸屏、麦克风，等等。所述输出单元的例子包括屏幕、触摸屏、扬声器，等等。

用户设备还包括无线电通信单元210，其配置有接收器212和发射器214，接收器212用于通过空中接口从无线电接入网络11接收信息并对它进行处理供输入到处理单元200，发射器214用于从处理单元200接收信息，供进一步处理信息以及经由到无线电接入网络11的空中接口来发送信息。处理单元200、存储器单元202、用户接口单元204以及无线电通信单元210是电互连的，用于根据用户设备中的预定的基本程式化的处理来完成对接收和/或存储的数据的操作的系统执行。在根据本发明的解决方案中，这些操作包括如图4和图5所描述的用户设备的功能。

在图2中的实施例中，每个小区的无线电资源以频带的形式存在，并且被划分成物理信道形式的无线电资源单元。通常，物理信道234由它的载频以及根据所选择的多址方案的一个或多个参数来限定。例如，宽带码分多址(WCDMA)方案中的物理信道是由其载频、信道化码(CDMA)和上行链路连接的相对相位来限定。在时分多址(TDMA)中，无线电频率被划分成时隙而一个物理信道对应于一个或多个时隙。在频分多址(FDMA)技术中，每个用户在公共频带上接收它自己的无线电信道。在新兴系统中，这些基本形式的多址方案被组合成越来越复杂的方案以迎合针对合理的长期演进的关键性能和能力目标。例如，在即将到来的第3代合作伙伴计划(3GPP)的演进LTE系统中，上行链路的可能候选者是单载波FDMA(SC-FDMA)。在信道分配过程中，在网络基础设施元件与用户设备之间就具有限定无线电资源的传输参数的唯一组合的形式的专用信道达成一致，从而可以在空中接口中区分来自用户设备的信息流以及前往用户设备的信息流。

出于移动管理的目的，当用户在系统的覆盖区域内移动时，用户设备14使用被安排给系统的非专用物理信道来连续地接收并发送信号。如上所述，当存在待发送到用户设备或从用户设备发送的用户数据时，需要向该任务分配如上所述的专用无线电资源。通常，分配是通过预定的信令过程执行的，其发生在在用户设备14与控制着将被分配的无线电资源的网络基础设施元件216之间。基本的信道分配过程被广泛地描述，并且为本领域的普通技术人员所公知，因此在此不进一步详细描述。作为信道分配的结果，唯一的无线电资源被分配给用户设备，并且网络基础设施和用户设备使用限定所分配的无线电资源的传输参数开始传输和接收。

图3说明图2中的实施例中的小区中的无线电资源。无线电资源对应于在两个规定的限制频率f_min和f_max之间的一组连续频率F。这组频率F形成频带30。频率单元的载频朝着限制频率f_max增加。根据本发明，频带30被划分成不止一个频率组32、33、34、35、36，其中每个频率组包括一个或多个无线电资源单元31。如上所述，根据所选择的多址方案，无线电资源单元31可对应于载频、时隙、扩频码、或者可被单独分配给用户的传输参数的任何其他组合。为了简单地图示说明，图3中的示例性频率组32、33、34、35、36被示出为包括一个或多个相邻的无线电频率载波。显然，根据本发明的无线电资源组可包括出于某个目的可以作为一个实体(entity)处理的多个相关无线电资源单元的任何逻辑组合。例如，无线电资源组可包括多个(例如2-4个)物理无线电资源单元，它们在频域中可以彼此相邻也可以彼此不相邻。

如下文将描述的，将向需要专用传输容量的用户设备分配来自服务小区中无线电资源组中的无线电资源，并且将基于用户设备将要生成的、对周围小区的干扰来选择该无线电资源组。

图4说明根据本发明的具体实现的无线电资源分配方法的步骤，其被应用到图1、图2和图3中所描述的具体实现的系统。如上所述，多个小区的无线电资源首先被划分成(步骤41)不止一个无线电资源组。

当网络基础设施元件216检测到(步骤42)用户设备14对小区12中的专用或共享无线电资源的需求时，无线电资源分配开始。例如，这可能发生在这样的时候：当用户设备14的用户发起呼叫或会话时，在切换过程中，当用户设备从一个小区移动到另一个小区时，以及在设置用户设备结束的呼叫和会话时。在下文中，用户设备请求无线电资源的情况被作为例子进行描述。

无线电资源请求内在地或明确地指明所需无线电资源的传输特征。高级蜂窝通信系统可使用若干数据调制方案(例如正交相移键控(QPSK)和正交振幅调制(QAM))以便以可变数据速率传送数据。另外，若干编码方案也可被实现具有不同的有效码速率(ECR)。在无线电资源请求中，用户设备指明所需数据调制方案和它所使用的码速率。通常，所请求的无线电资源的这些传输特性是特定于用户设备的，并且例如根据用户设备所支持的数据调制和所支持的编码方案而变化。然而，如果用户设备可以支持不止一种数据调制和编码方案，则所请求的无线电资源的传输特性甚至可以根据通信实例以及针对该实例所选择的数据调制和编码方案组合而变化。

当无线电资源请求到达网络基础设施元件时，网络基础设施元件从该请求中分析相关传输特性，并且如果可能就分配与该传输特性相对应的无线电资源、拒绝该请求、或者发起信令过程以与用户设备重新协商新的可用特性。

根据本发明，信道分配被调整以考虑所请求的无线电资源所生成的对限定的相邻小区组的干扰。在网络基础设施元件中基于由用户设备提供的、关于到限定的相邻小区组的传输路径的信息来确定(步骤43)干扰。

图5说明从用户设备14的角度在具体实现的无线电资源分配方法中确定干扰的步骤43。一般而言，用户设备获取所需的、关于到限定的相邻小区组的传输路径的信息，并且将该信息提供给网络基础设施以在信道分配判决中使用。更为特别地，出于切换目的，用户设备连续收集测量数据m_k，k＝1，...，K，其提供用于计算到所选的相邻小区组的传输路径属性的基础(步骤51)。这里，m表示测量数据元，k表示小区的身份，而K表述所选的小区组中的小区数目。

在保护范围内，组的选择可以用各种方式来实现。例如，切换过程使用小区根据无线电链路的导频信号而被分类到的组。作为例子，激活组包括形成到移动台的软切换连接的小区，候选组包括当前在软切换连接中未使用的、但其导频信号足够强到被添加到激活组的小区，以及相邻组或被监视组是用户设备连续地测量的一列小区。因此，可以基于信号电平来动态地决定组的选择，例如象上面的组中的任何一个，或者可以基于某些其他标准(例如用户设备的地理位置)来静态地限定。

常规测量类型例如包括频内(intrafrequency)测量、频率间测量、系统间测量、流量测量、质量测量和内部的对用户设备的传输功率和用户设备的接收信号电平的测量。在新兴的系统中，某些新的测量类型也可被应用。测量事件可以基于若干标准(例如在最佳小区改变时，限定的导频信道信号电平改变时，信噪比(SIR)级别改变时)来触发，或定期触发，等等。通过这些测量过程，用户设备具有坚实的基础用于估计到所选的周围小区组的传输路径的特性。

根据本发明，用户设备根据测量数据m_k生成(步骤52)多个测量指示M_k，其表示到所选组中的第k＝1，...，K小区的传输路径的属性，并且因此用作估计用户设备的特定无线电资源将生成的对所选小区组的干扰的基础。根据计算的复杂度和用户设备的处理容量，测量指示M_k可以是待转发给网络侧供进一步处理的简单测量数据，或者可以是可直接应用于进一步分析的经过或多或少计算的值。在具体实现的解决方案中，由用户设备生成的测量指示M_k有利地包括到激活组中的小区的路径损耗的测量值。

用户设备将所选的K小区的组中所有小区的测量指示M_k发送(步骤53)给控制网络基础设施元件，从而至少在无线电资源分配时在网络基础设施元件中它们是可用的。测量指示传送事件可以与某些其他测量事件一致地触发，或者可以基于单独的方案进行触发，例如定期发生或在连接建立时发生。

相应地，图6说明的是，从网络基础设施元件216的角度，在具体实现的无线电资源分配方法中确定干扰的步骤43。一般而言，网络基础设施元件从用户设备接收关于到限定的相邻小区组的传输路径的信息，并且使用该信息来选择用于用户设备的恰当的无线电资源组。更为特别地，网络基础设施元件NIE_j从用户设备接收(61)测量指示值M_k。基于测量指示值M_k，网络基础设施元件计算(步骤62)一个或多个干扰值I_j，k，其表示所请求的无线电资源引起的、对所选的相邻小区组的有效干扰。此处，有效干扰涉及被认为与无线电资源分配有关并与特定计算方法相关的干扰。可以应用若干种不同测量指示。在当前具体实现的例子中，网络基础设施元件NIE_j从用户设备接收用户设备与它的激活组中的小区之间的传输路径的路径损耗的计算值p_k，并且通过以下方程来计算有效干扰I_j，k作为对激活组的总干扰。

$I_j=\underset{\begin{array}{c}k=1\\ k\≠j\end{array}}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{p}_k$

其中j是自身小区的索引，p_k是所测量的到第k个小区的路径损耗，而K是激活组中的小区数目。其他计算方法，例如，加权平均等等也可以属于保护的范围。

在本发明的另一实施例中，网络基础设施元件NIE_j基于从用户设备接收到的信道质量指示符(CQI)值计算有效干扰I_j，k。CQI报告概念是针对下行链路的基本概念，并且用户设备被配置成测量CQI以能够给基站提供一度量，其指示当前所经历的信道质量。例如，用户设备可以建议一种它需要支持的无线电资源传输配置，而同时观测特定的块错误概率。通常，不同的接收器实现提供在SINR与所维持的吞吐量之间的不同映射。由用户设备的CQI测量所指示的好的下行链路信道意味着较低的路径损耗和传输功率，并且因此对应着对所选的相邻小区组的较低干扰。用户设备生成以CQI测量的形式表示的测量指示M_k，其在本实施例中作为估计由用户设备的特定无线电资源生成的对所选相邻小区组的干扰的基础。可以直接基于用户设备的CQI值或者通过简单相关，来确定由与用户设备相关联的无线电资源所造成的对所选的相邻小区组的有效干扰I_j，k。

根据本发明，通过根据表示将生成的对限定的相邻小区组的干扰的计算值来分配用户的无线电资源，用户被安排进不同的无线电资源组。其所请求的无线电资源被估计为将对周围小区生成相似的干扰的用户，将被分配到相同的无线电资源组。因此，基于所计算的总干扰I_j，k，具体实现的网络基础设施元件选择(步骤44)用于分配无线电资源的无线电资源组f_k。在具体实现的情况中，频带30中的频率组32、33、34、35、36中的每个均对应着限定的总干扰值范围。对总干扰的计算提供了针对干扰的值I_j，k。可以通过将值I_j，k与该范围进行比较来确定对应的频率组，并且选择该值所在的范围中的频率组。接着，可以从所确定的频率组中做出信道分配。可以通过使用所选的多址方案(例如FDMA、CDMA、TDAM，等等)来进行频率组内的信道分配，并且信道可使用频率组中的一个或多个无线电资源单元。

通过本发明机制，对相关相邻小区造成相似干扰的多个用户设备自动地被安排到相同频率组。接着，对如上所述被分类到频率组的用户设备的功率控制可以单独进行管理，这带来了若干好处。

通常，蜂窝系统包括一种机制，通过这种机制象基站这样的网络基础设施元件可以命令用户设备增加或减少上行链路传输功率。涉及接收功率的比较是基于预定的测量参数，例如，信干比(SIR)、信噪比、信号强度、误帧率(FER)和误码率(BER)。基站接收用户设备信号，估计预定参数(例如信号噪声功率比和/或信号干扰功率比)，将估计值与预定阈值进行比较，并且必要时向用户设备发送传输功率命令以增加或减少其信号功率。

当控制网络元件可获得若干小区的物理层信息时，网络基础设施元件能够协调小区的允许功率电平和基站使用的目标SIR。当在基站之间交换物理层信息受到限制时，仅应用预定的控制过程和级别的方法是实际可行的。另外，移动通信系统中的小区的尺寸变化相当大，这意味着传输路径测量(例如路径损耗测量)的动态范围也相应地变化。对于大和中等的小区尺寸，动态范围是足够的，并且在自身小区内的传输路径的测量以及相应地在频率组中安排用户将已经足够提供改进的性能。然而，对于较小尺寸的小区，例如路径损耗测量的动态范围相应地变得较小，并且在自身小区内的路径损耗测量的粒度在某些情况下将不够用。从用户设备接收到的信息的完整效果是通过使用关于到相邻小区的多个传输路径的信息来实现的。

在典型的环境中，传输自靠近基站的用户终端的信号被期望对相邻小区引起较小干扰，而传输自远离基站(也即在小区的边缘处)的用户终端的信号被期望对相邻小区引起较大干扰。在小区边缘处的用户终端很可能被分配到相同的子组而靠近基站的用户终端很可能被分配到相同子组，这意味着“远-近”问题的负面效应被减小了。

另外，分类不仅仅是基于自身小区中的路径损耗，还基于对到周围小区的大量无线电链路的信息或估计，并且由此更为准确并且因此即使对于较小的小区尺寸也是有效的。减小的干扰结果得到增大的整体性能和系统容量。

在具体实现的例子中，基站接收用户设备信号，估计预定参数(例如信号噪声功率比和/或信号干扰功率比)，将估计值与预定阈值进行比较，并且必要时向用户设备传输功率命令以增加或减小其信号功率。根据本发明，系统可以针对每个无线电资源组设置(步骤45)不同目标值，从而高的信号噪声功率比和/或信号干扰功率比可以被用在其中用户设备仅对其他小区生成中等程度干扰的无线电资源组中。相应地，在对其他小区的干扰相当大的无线电资源组中，需要使用较低信号噪声功率比和/或信号干扰功率比。当根据改进的方法来调节(步骤46)功率时，生成中等程度干扰的用户设备可以被命令使用较高的传输功率并且因此获得较高的吞吐量，而同时可以有效地控制生成更多干扰的用户设备的传输功率。在所有小区中使用相似的分类标准结果得到增加的吞吐率和更高的整体系统性能。

在另一示例性实施例中，可单独分配给用户的无线电资源单元对应于时域和频域中的资源块，进一步借助块级扩展码来区分。作为这种码分多址(CDM)方案的例子，将更详细地讨论使用Hadamard码的按块扩展(blockwisespreading)。

SC-FDMA的基本上行链路传输方案是使用带循环前缀的单载波传输，以获得上行链路用户间正交性以及在接收器侧处实现有效的频域均衡。假设是频域生成信号，有时也称为DFT扩展OFDM(离散傅立叶变换-正交扩展频分复用)。图7A和图7B示出上行链路数据传输的基本时隙结构。

图7A说明SC-FDMA基本传输方案中时间-频率域中的时隙70的基本结构。经过信道编码、交织且数据调制的信息被映射到SC-FDMA时间/频率符号。全部的SC-FDMA时间/频率资源符号可以被组织进多个资源单元(RU)。每个RU在一个时隙内包括多个连续和不连续的子载波组成。时隙70对应着可以被唯一地识别和限定的循环的时间间隔。

图7B说明在SC-FDMA基本传输方案的顶上实现的按块扩展的概念。在图7B的例子中，基本时隙包括七个不同的用于控制和/或数据传输的块。这些块中的至少一个被用作参考信号。三个块(LB#1和LB#4和LB#7)被用于导频传输。这是因为这样的现实：即当应用扩展时，就SNR而言工作点降低了。安排目标是增加导频能量并且这可优化扩展链路性能。另外，使用数量增加的导频符号，有可能生成更多的正交导频信号。应当注意，数据传输可包括被调度的数据传输和基于内容的数据传输中的任何一个或同时包括二者。

在按块扩展中，整个SC-FDMA时间/频率符号被组织进多个无线电资源单元。每个无线电资源单元基本上对应于在一个时隙内的块LB#中的多个符号。在当前的实施例中，如图7B所示，在进入基本的DFT-s-OFDM传输72之前，编码的符号序列S₁、S₂、...、S_N经历使用长度为4的Hadamard码的按块扩展71。

因此，例如分配单个物理资源块在180kHz频带中提供四个正交资源，每个具有24ks/s的符号速率。假设是具有1/2的有效编码速率的四相相移键控(QPSK)和1ms的传输时间间隔，则每个无线电资源单元能够传送24信息比特。

因此，在TDM/FDM/CDM中，无线电资源单元是时间-频率域的可分的单元，由包括一个或多个一种或多种类型的扩展码的信道化码字来区分。在本文的上下文中，可分指的是这一事实：在码域中具有不同位置的两个无线电资源单元是不同的，即使标识所述无线电资源单元的其他因素是相同的。时间-频率域中的无线电资源块的位置不一定是单一的，例如无线电资源单元可包括多个连续长块或者连续或不连续的子载波。在当前实施例中，无线电资源单元对应着借助Hadamard扩展码区分的在限定时间和频率中的物理资源块。因此，在本文的上下文中，信道化码包括在块级应用到编码的符号序列的Hadamard扩展码。

在干扰考虑中，保持码字信道的正交性非常重要。然而，在不同小区中应用相同码字信道的用户设备固有地是非正交的。为了控制对传输的干扰，对无线电资源单元的分配需要以协作的方式来实现，从而在任何相邻小区中由该用户设备所造成的有效干扰被最小化。此外，如上所述，应该有机会在无需依赖基站之间的额外信令或仅需依赖基站间的有限量的额外信令的情况下实现这一点。

根据本发明，这种协调可以借助下面的方式来实现：将小区的可用无线电资源单元进行分组，将每个组与一个扩展码和干扰标准相关联，将用户设备所报告的传输路径的干扰状态映射到该干扰标准，以及从与该干扰标准相关联的组中分派无线资源单元。作为这种安排的例子，将更详细地描述其配置在图7中说明了的无线电资源单元的分配。

作为示例性实施例，图8说明蜂窝通信系统中网络配置的示意性表示。系统包括由19个基站站点S_m(m＝1，...，19)中的基站扇区BSn(n＝1，...，57)形成的57个小区。每个基站站点包括三个基站扇区，每个基站扇区中的收发器共同位于蜂窝覆盖区域的中央交叉点中。基站站点S_m(m＝1，...，19)按以下方式被划分成三类，类型A、类型B、类型C：

根据本发明，每个小区提供包括多个可单独分配的无线电资源单元的无线电资源。在本实施例中，这种无线电资源单元对应于借助Hadamard扩展码区分的物理资源块分配。在图8的例子中，四阶Hadamard码被使用，从而矩阵W的每行对应于扩展码C_i。

$W=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}C1\\ C2\\ C3\\ C4\end{array}\right]$

在小区BS_n，n＝1，...，57中的任何一个中，具有相同扩展码的无线电资源单元形成无线电资源组。在图8的实施例中，三个不同的无线电资源组G1、G2、G3被使用。这意味着来自矩阵W的三个扩展码，例如：

C1：[1111]

C2：[1-11-1]

C3：[11-1-1]

被使用，并且该组中的每个对应着一个无线电资源组。例如在类型A的站点S1中，基站扇区BS1配置有三个无线电资源组G1、G2、G3并且这些无线电资源组对应着扩展码，如下：

C1:＝:G1

C2:＝:G2

C3:＝:G3

基站扇区BS1的这些组中的每个还与一个测量指示值范围相关联，如下：

G1:＝:{范围1}

G2:＝:{范围2}

G3:＝:{范围3}

在操作中，基站扇区BS1中的收发器从位于基站扇区BS1中的小区的边缘处的用户设备UE180接收测量指示。BS1检查该测量指示值落入范围{范围1}、{范围2}、{范围3}中的哪个，并且从对应的组G1、G2、G3中选择无线电资源单元用于分配。

在该实施例中，测量指示从在生成该测量指示的用户设备与当前基站扇区的收发器之间的传输路径提供信息。在本实施例中，可用作测量指示的示例性参数包括路径损耗、信道质量指示符(CQI)、信噪比(SNR)以及信干比(SINR)。在不偏离保护范围的条件下，自然可以应用类似的参数。

考虑使用路径损耗确定的当前例子，基站根据接收的测量指示直接导出或通过计算导出路径损耗值，其与基站扇区BS1中所应用的范围中的一个{范围1}相对应。BS1根据该路径损耗分类将无线电资源单元分配给用户设备，其结果得到扇区中的距基站站点等距离的用户设备分配有相同的扩展码。

根据本发明，在当前实施例中，在一个基站站点S1内的所有基站扇区BS1、BS2、BS3应用相同的码字集、范围和组，并且组与码字之间的以及组与范围之间的对应关系是相同的。所生成的对相邻小区的有效干扰是通过考虑要进行无线电资源分配的用户设备的传输与位于任何一个相邻小区中的用户设备的传输之间的正交性而确定的。在该实施例中，用作干扰考虑的基础的所限定的相邻小区组可包括与当前正被分配无线电资源单元的小区相邻的所有小区。

在应用相同的块级扩展码的用户设备之间的正交性，通过旨在使这样的用户设备之间的空间距离最大化的协同分配方案得到了改进。在本实施例中，这是通过以这样的方式配置该小区来实现的：在类型A的站点S1、S8、S10、S12、S14、S16、S18中，在类型B的站点2、4、6、9、13、17中，以及在类型C的站点S3、S5、S7、S11、S15中，应用相同的码字集、范围和组，但是在A、B或C类站点中的每个中组与码字之间和/或组与范围之间的对应关系被安排成不相同。这结果得到图8中通过小区上的不同尺寸的圆圈所说明的情况。使用相同扩展码的用户设备的相对距离由圆圈的尺寸来说明。可以看出，通过改变组与范围之间或者组与扩展码之间的映射，在相邻小区中使用相同扩展码的用户设备之间的空间距离可以被最大化。这提供了有利的干扰情况，其对于位于小区边缘的用户设备来说特别关键。

还应该清楚，只要不同码字信道的定时是在循环前缀持续时间内，则不同码字信道实质上是正交的。随着码字信道之间的定时差异增大，正交性开始逐渐下降。考虑位于基站扇区BS1中的小区边缘的用户设备UE1，主要干扰者也位于小区边缘并且对于BS1具有与用户设备UE1相类似的传播损耗值。在本实施例中，尽管分组与传播距离相关，但是在同步系统中上行链路定时对于用户设备UE1和其主要干扰者而言是相对相似的。同样，用户设备UE1与其主要干扰者之间的物理距离相对较小。这意味着，在用户设备UE1与其和基站扇区收发器BS1相关的主要干扰者之间的定时差异通常在循环前缀持续期间内并且码字信道因此维持足够的正交。

对于本领域的普通技术人员而言，很清楚在不偏离保护范围的条件下，上面的例子可以以若干方式进行改变。例如，范围、组和码字之间的映射可以以若干方式进行安排和改变。作为例子，码字、组和范围中的任何一个都可以被安排进一个预定次序并且以该次序映射到另一对等物，例如，通过旋转次序，以使得每个基站站点类从不同点开始。此外，当基站站点未被分成扇区时，该原理也可被实现；在这种情况下应用相同的范围和组的设置是固有的特性。

图9说明根据本发明的当前具体实现的无线电资源分配方法的步骤，该具体实现的无线电资源分配方法被应用到图1、2和7中描述的具体实现的系统。如上所述，小区中的无线电资源单元首先被划分(步骤91)成不止一个无线电资源组G1、G2、G3。

当控制小区的无线电资源的网络基础设施元件检测(步骤92)到用户设备对小区的专用或共享无线电资源的需求时，无线电资源分配开始。当对无线电资源的请求RR_req到达该网络基础设施元件时，该网络基础设施元件分析用户设备与小区的收发器之间的传输路径TP_UE中的相关传输特性。这些传输特性例如可以根据该请求中的测量指示或者可以基于接收自该用户设备的更早的测量指示而确定。如果可能，该网络基础设施元件根据预定的分配方案来分配无线电资源单元rru_i(步骤94)，拒绝该请求，或者发起信令过程以与用户设备重新协商新的可获得的特性。在本实施例中，预定的分配方案被调节以考虑在相邻小区中的使用相同信道码字的用户设备之间的干扰。因此，在步骤94中，从组G_i分配无线电资源单元rru_i，其中组G_i是基于所确定的在用户设备与小区的收发器之间的传输路径TP_UE中的相关传输特性而选择的，如图8的上下文中所讨论的那样。

图10更为详细地说明从用户设备的角度用于实现图9中的具体实现的无线电资源分配方法中的步骤93的过程。一般而言，用户设备获取所需的关于当前小区中的传输路径的信息，并且将该信息提供给网络基础设施以在信道分配判决中使用。更为特别地，出于切换目的，用户设备持续收集测量数据s_k，其提供用于计算当前小区中的传输路径的性质的基础(步骤101)。根据本发明，用户设备通过从测量数据s_k生成(步骤102)测量指示S_k，其指示到当前小区的传输路径的特性。根据计算的复杂度以及用户设备的处理容量，测量指示S_k可以是待转发到网络侧供进一步处理的简单测量数据，或者可以是可直接应用于进一步分析的经过或多或少计算的值。在具体实现的解决方案中，用户设备的测量指示S_k有利地包括到当前小区的路径损耗的测量值。

用户设备发送(步骤103)测量指示S_k给控制网络基础设施元件，从而至少在无线电资源分配时在网络基础设施元件中它们是可用的。测量指示传送事件可以与某些其他测量事件一致地触发，或者可以基于单独的方案进行触发，例如定期发生或在连接建立时发生。

相应地，图11说明从网络基础设施元件的角度在具体实现的无线电资源分配方法中确定干扰的步骤93。一般而言，网络基础设施元件接收关于到当前小区的传输路径的信息，并使用该信息来选择用于用户设备的恰当的无线电资源组。更为特别地，网络基础设施元件NIE_j从用户设备接收(111)测量指示值S_k。基于该测量指示值S_k，网络基础设施元件读取、推导或计算(步骤112)比较值CV_k，其表示传输路径的传播距离。网络基础设施元件将比较值CV_k与一组预定的范围{范围1}、{范围2}和{范围3}进行比较(步骤113)，并且检查该比较值落入哪个范围内。基于该范围，网络基础设施元件确定(步骤114)组G1、G2和G3并且从该特定组中分配(步骤115)无线电资源单元用于来自用户设备的传输。

在上面的例子中，已经使用Hadamard码来说明了扩展码的使用和块级扩展的实现。然而，本领域的普通技术人员清楚，还可应用其他类型的扩展码。例如，仅当所需码字长度是2的幂时，可以使用Hadamard码。对于其他码字长度，例如码字长度为3，则例如可以使用复数值GCL(generalizedchirplike)码。

作为选择，使用调制的恒幅零自相关(CAZAC)序列的方案能够将不同用户设备复用到给定的时间和频率资源。这是通过为不同用户设备分配CAZAC序列的不同循环移位来实现的。在序列调制器中，CAZAC序列使用二元相相移键控(BPSK)、正交四相相移键控(QPSK)或8相相移键控(8PSK)来调制。根据所应用的调制方案，每个序列承载1比特、2比特或3比特。这里，物理资源块的分配在180kHz频带中最多提供12个正交资源，每个都具有符号速率12ks/s。这假设CAZAC码字的12个循环移位被不同的用户设备使用。对用户设备之间的正交性的要求是无线电信道的延迟展开不超过循环移位的长度。

显然，在不偏离保护范围的条件下，可以应用其他码字类型和相关的正交性需求。

本发明的实施例可实现成计算机程序，其包括执行用于蜂窝通信系统的无线电资源分配的计算机处理的指令。该计算机程序可以在网络基础设施元件216的处理单元218中执行。这里，网络基础设施元件216表示逻辑元件，所述逻辑元件的处理可以在一个网络实体的处理单元中完成，或者所述逻辑元件作为在基站、无线电网络控制器、或者甚至电信单元的某些其他元件(例如，服务器、路由器单元、交换机，等等)中的处理单元中完成的处理的组合。

计算机程序可被存储在计算机或处理器可读的计算机程序发布介质上。该计算机程序介质例如可以是电子的、磁的、光学的、红外的或半导体系统、设备或传输介质，但不限于此。该介质可以是计算机可读介质、程序存储介质、记录介质、计算机可读存储器、随机访问存储器、可擦除可编程只读存储器、计算机可读软件发布包、计算机可读信号、计算机可读电信信号、以及计算机可读压缩软件包。

尽管上面已经结合附图参考例子描述了本发明，但是显然本发明不受限于此，而是在所附权利要求的范围内可以以若干方式进行修改。

Claims (24)

1.一种无线电资源分配方法，包括：

将多个小区的无线电资源划分成不止一个无线电资源组；

在小区中检测用户设备对无线电资源分配的需求；

基于由所述用户设备所提供的一个或多个测量指示来确定将由所需的无线电资源生成的、对限定的相邻小区组的有效干扰，其中所述有效干扰是与无线电资源分配有关的干扰；以及

基于所确定的将生成的、对所述限定的相邻小区组的有效干扰，将所述无线电资源组之一中的无线电资源分配给所述用户设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线电资源是一个频带，而且所述划分步骤包括将所述频带划分成不止一个频率子带，每个频率子带包括一个或多个频率单元。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述确定步骤包括：

从所述用户设备接收指示所述用户设备和所述小区的收发机之间的传输路径的属性的测量指示；以及

基于所述测量指示，将所述无线电资源组之一中的无线电资源单元分配给所述用户设备。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述确定步骤还包括将所述有效干扰计算为到所述限定的小区组的总路径损耗。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述限定的小区组是所述用户设备的激活组。

6.根据权利要求3所述的方法，其中从所述用户设备接收测量指示包括接收信道质量指示(CQI)。

7.根据权利要求1所述的方法，包括：

在小区中使用由多个无线电资源单元形成的无线电资源，其中无线电资源单元对应于时间和频率域中的可分的单元，其进一步由信道化码来分割，所述信道化码包括预定扩展码；

将所述小区的无线电资源单元划分成两个或更多个无线电资源组，一个无线电资源组中的无线电资源单元的信道化码包括相同的预定扩展码，而不同无线电资源组中的无线电资源单元包括不同的预定扩展码；以及

基于所述预定扩展码，确定所述有效干扰。

8.根据权利要求7所述的方法，包括：

安排无线电资源组以与限定的测量指示值的范围相对应；以及

将对应于接收自所述用户设备的测量指示所落入的范围的无线电资源组中的无线电资源单元分配给所述用户设备。

9.根据权利要求8所述的方法，包括：

在小区站的所有小区中使用相同的无线电资源组集合，应用相同的预定扩展码并对应于相同的限定的测量指示值范围。

10.根据权利要求8所述的方法，包括：

在小区站中和在相邻小区站中使用相似的无线电资源组集合，使用相同的预定扩展码但是对应于不同的测量指示值范围。

11.一种无线电资源分配设备，包括：

用于将多个小区的无线电资源划分成不止一个无线电资源组的装置；

用于在小区中检测用户设备对无线电资源分配的需求的装置；

用于基于由所述用户设备所提供的一个或多个测量指示来确定将由所需的无线电资源生成的、对限定的相邻小区组的有效干扰的装置，其中所述有效干扰是与无线电资源分配有关的干扰；以及

用于基于所确定的将生成的、对所述限定的相邻小区组的有效干扰，将所述无线电资源组之一中的无线电资源分配给所述用户设备的装置。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述无线电资源是一个频带，而且所述用于划分的装置包括用于将所述频带划分成不止一个频率子带的装置，每个频率子带包括一个或多个频率单元。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其中所述用于确定的装置包括：

用于从所述用户设备接收指示所述用户设备和所述小区的收发机之间的传输路径的属性的测量指示的装置；以及

用于基于所述测量指示，将所述无线电资源组之一中的无线电资源单元分配给所述用户设备的装置。

14.根据权利要求11或12所述的设备，其中所述用于确定的装置还包括用于将所述有效干扰计算为到所述限定的小区组的总路径损耗的装置。

15.根据权利要求11或12所述的设备，其中所述限定的小区组是所述用户设备的激活组。

16.根据权利要求13所述的设备，其中所述用于从所述用户设备接收测量指示的装置包括用于接收信道质量指示(CQI)的装置。

17.根据权利要求11所述的设备，还包括：

用于在小区中使用由多个无线电资源单元形成的无线电资源的装置，其中无线电资源单元对应于时间和频率域中的可分的单元，其进一步由信道化码来分割，所述信道化码包括预定扩展码；

用于将所述小区的无线电资源单元划分成两个或更多个无线电资源组的装置，一个无线电资源组中的无线电资源单元的信道化码包括相同的预定扩展码，而不同无线电资源组中的无线电资源单元包括不同的预定扩展码；以及

用于基于所述预定扩展码，确定所述有效干扰的装置。

18.根据权利要求17所述的设备，还包括：

用于安排无线电资源组以与限定的测量指示值的范围相对应的装置；以及

用于将对应于接收自所述用户设备的测量指示所落入的范围的无线电资源组中的无线电资源单元分配给所述用户设备的装置。

19.根据权利要求18所述的设备，还包括：

用于在小区站的所有小区中使用相同的无线电资源组集合，应用相同的预定扩展码并对应于相同的限定的测量指示值范围的装置。

20.根据权利要求18所述的设备，还包括：

用于在小区站中和在相邻小区站中使用相似的无线电资源组集合，使用相同的预定扩展码但是对应于不同的测量指示值范围的装置。

21.一种用于蜂窝通信系统的方法，包括：

在用户设备中接收指示到一个或多个小区的一个或多个传输路径的属性的信息；

在所述用户设备中根据所述接收到的信息生成对应的一个或多个测量指示；

从所述用户设备向负责分配无线电资源的网络基础设施元件发送所述测量指示；以及

在负责分配无线电资源的所述网络基础设施元件中，基于从所述用户设备接收的所述测量指示，计算有效干扰；

其中所述有效干扰是将由所需的无线电资源对限定的相邻小区组生成的。

22.根据权利要求21所述的方法，其中接收指示到一个或多个小区的一个或多个传输路径的属性的信息包括：

接收指示到一个或多个相邻小区的一个或多个传输路径的属性的信息。

23.根据权利要求22所述的方法，其中限定的相邻小区的组是用户设备的激活组。

24.根据权利要求21所述的方法，其中根据所述接收到的信息生成对应的一个或多个测量指示包括：

生成指示用户设备与所述小区之间的传输路径的属性的一个或多个测量指示。