專利名稱：通信網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及使用碼分多址的通信網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
在已知的蜂窩電信網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域被劃分為多個小區(qū)。每個小區(qū)擁有基站，基站布置用于與該基站相關(guān)的小區(qū)中的移動臺通信。當(dāng)前正在討論的第三代標(biāo)準(zhǔn)提出使用擴頻接入技術(shù)，尤其是碼分多址(CDMA)技術(shù)。
碼分多址當(dāng)前在美國正用于IS-95標(biāo)準(zhǔn)。
利用當(dāng)前使用和提出的CDMA技術(shù)，基站和移動臺在所有可用頻率范圍內(nèi)發(fā)射信號。為區(qū)分這些信號，對它們使用不同擴頻碼。擴頻碼通常是正交的。移動臺和基站因此將在所用的頻率范圍內(nèi)接收相對大量的信號。為分離出特定信號，這些信號被解擴。特定信號能被分離的原因是，用適當(dāng)?shù)拇a解擴后，所想要的信號將比不想要的信號強得多。不想要的信號將造成干擾。
CDMA系統(tǒng)的容量依賴于背景干擾相對于想得到信號的電平。如果想得到信號與干擾之比不超過某一門限，服務(wù)質(zhì)量將降低和/或依賴于想得到信號的連接可能無法建立或可能被掉線。
在所提出的一種第三代標(biāo)準(zhǔn)中(UMTS地面無線電接入UTRA)，已建議采用時分雙工(TDD)。利用TDD，基站能安排在不同時刻發(fā)送和接收。對移動臺也是如此。建議采用時隙結(jié)構(gòu)。
因此我們認(rèn)識到，保持移動臺和基站對每個想得到信號造成的干擾電平為最小很重要。當(dāng)然，每個想得到信號對其它移動臺或基站也充當(dāng)干擾。通過維持對其它用戶的干擾電平為最小，可增大系統(tǒng)容量和/或提高服務(wù)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高容量和/或服務(wù)質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種通信網(wǎng)絡(luò)，包括多個第一臺站和多個第二臺站，所述第一臺站被設(shè)置成與所述第二臺站通信，所述第一臺站和第二臺站被設(shè)置成使得所述第一和第二臺站中的每個臺站在不同時刻接收信號和發(fā)射信號，其中至少兩個所述第一臺站被設(shè)置成使得在所述至少兩個第一臺站的信號發(fā)射和/或接收之間存在預(yù)定的偏移，并且在所述通信網(wǎng)絡(luò)中提供一個確定裝置，所述確定裝置用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得在至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在包括多個第一臺站和多個第二臺站的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的方法，所述方法包括步驟確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得在至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移，利用在所述確定步驟中確定的偏移來控制所述第一臺站發(fā)射和接收。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種在包括多個第一臺站和多個第二臺站的通信網(wǎng)絡(luò)中使用的網(wǎng)絡(luò)單元，所述網(wǎng)絡(luò)單元包括用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種在包括多個第一臺站和多個第二臺站的網(wǎng)絡(luò)中使用的基站控制器，所述基站控制器包括用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種在包括多個第一臺站和多個第二臺站的網(wǎng)絡(luò)中使用的基站，所述基站包括用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種在包括多個第一臺站和多個第二臺站的網(wǎng)絡(luò)中使用的處理器，其中所述第一臺站與所述第二臺站進(jìn)行通信，所述處理器包括用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移的裝置。


為更好地理解本發(fā)明以及如何實現(xiàn)上述方面，現(xiàn)在僅通過舉例參考附圖，其中圖1是本發(fā)明的實施例可使用的典型蜂窩電信網(wǎng)；圖2是用于解釋本發(fā)明實施例的蜂窩電信網(wǎng)的模型；圖3是移動臺的發(fā)射功率；圖4是體現(xiàn)本發(fā)明的一種方法；圖5是對具有第一負(fù)載的理想同步網(wǎng)絡(luò)，中斷發(fā)生頻率與經(jīng)歷中斷的移動臺數(shù)量的曲線圖；圖6是對具有第二負(fù)載的理想同步網(wǎng)絡(luò)，中斷發(fā)生頻率與經(jīng)歷中斷的移動臺數(shù)量的曲線圖；圖7是對具有第一負(fù)載的非同步網(wǎng)絡(luò)，中斷發(fā)生頻率與經(jīng)歷中斷的移動臺數(shù)量的曲線圖；圖8是對具有第二負(fù)載的非同步網(wǎng)絡(luò)，中斷發(fā)生頻率與經(jīng)歷中斷的移動臺數(shù)量的曲線圖；圖9是對根據(jù)本發(fā)明實施例工作的具有第一負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)，中斷發(fā)生頻率與經(jīng)歷中斷的移動臺數(shù)量的曲線圖；圖10是對根據(jù)本發(fā)明實施例工作的具有第二負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)，中斷發(fā)生頻率與經(jīng)歷中斷的移動臺數(shù)量的曲線圖；
圖11是在本發(fā)明的一個實施例中使用的定時結(jié)構(gòu)；圖12是用于解釋支持本發(fā)明實施例的原理的蜂窩結(jié)構(gòu)；圖13是TDD小區(qū)相對于等效FDD小區(qū)的容量；圖14是另一小區(qū)模型；圖15是對圖14所示的模型，用戶中斷與用戶數(shù)量的曲線圖；圖16是可供選擇的模型；圖17是圖16布置的中斷結(jié)果；以及圖18是體現(xiàn)本發(fā)明的一種可供選擇的方法。
具體實施例方式
對照圖1，圖1是本發(fā)明的實施例可使用的蜂窩電信網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)2覆蓋區(qū)域被劃分為多個小區(qū)4，圖1中示出了其中3個小區(qū)。實際上，將有更多數(shù)量的小區(qū)。每個小區(qū)有基站收發(fā)信臺6。基站收發(fā)信臺6被設(shè)置成與相應(yīng)基站相關(guān)的小區(qū)內(nèi)的移動臺8通信。每個基站受無線網(wǎng)絡(luò)控制器7的控制。在圖1所示的布置中，同一個無線網(wǎng)絡(luò)控制器控制這3個所示的基站。然而，應(yīng)理解的是在本發(fā)明的實施例中可提供一個以上無線網(wǎng)絡(luò)控制器。
無線網(wǎng)絡(luò)控制器有處理器11，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中它用于執(zhí)行本發(fā)明的實施例的方法。為執(zhí)行本發(fā)明的實施例，處理器11可從基站和/或移動臺接收信息。
本發(fā)明的實施例是在碼分多址系統(tǒng)的語境中描述的。在這種配置中，移動臺可安排同時與一個以上基站通信。這稱之為宏分集而且用于軟切換。另外，圖1所示的系統(tǒng)為TDD(時分雙工系統(tǒng))。這意味著來自基站指定移動臺的信號將在從移動臺發(fā)送信號到基站的不同時刻接收。對于從移動臺接收以及發(fā)送給移動臺的基站信號來說也是一樣的。
在TDD系統(tǒng)中，接收RX和發(fā)射TX時隙同步可以定義為，所有相鄰基站(BS)同時發(fā)送和接收而沒有任何異步重疊的狀態(tài)。換言之，第一基站和其相鄰基站受控使得所有基站同時發(fā)送信號到相應(yīng)移動臺(它們可位于它們自己的小區(qū)內(nèi)或位于另一基站所相關(guān)的小區(qū)內(nèi))。同樣，位于各自小區(qū)內(nèi)的移動臺安排同時發(fā)送信號到基站?；疽虼说靡酝?。
為實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，采用如圖11所示的幀結(jié)構(gòu)。提供超幀200，它由多個幀202組成，例如51個或任何其它適當(dāng)數(shù)量的幀。每個幀被分為多個時隙204，例如15個。某些時隙將為基站所用，而某些時隙將為移動臺所用?；竞鸵苿优_所用的時隙數(shù)可以相同或不同。在信道不對稱的情況下TDD更佳。即移動臺和/或基站具有不同數(shù)量的接收和發(fā)送時隙的情況。
為確?；镜亩〞r受公共時間基準(zhǔn)的控制提出了各種不同方法。其中一種方法使用GPS系統(tǒng)。這種技術(shù)或任何其它適當(dāng)技術(shù)都可用于本發(fā)明的實施例。
如果相鄰基站不同時接收和發(fā)送，那么在移動臺的干擾包括來自其它基站和移動臺的干擾。同樣，在基站的干擾也包括來自移動臺和其它基站的干擾。在基站不同步的情況下可定義比例因數(shù)。這種比例因數(shù)可由幀偏移時間除以時隙持續(xù)時間的比值確定。這就提供了與同步情況下相比較的附加干擾測量。
利用網(wǎng)絡(luò)小區(qū)只有一個相鄰小區(qū)的單個小區(qū)模型，可看出在具有相鄰信道干擾的環(huán)境中，發(fā)射/接收TX/RX時隙同步并不總是產(chǎn)生最高容量。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，對TX/RX方向使兩個小區(qū)之間的時隙相反更佳。即當(dāng)一個小區(qū)中的基站正向移動臺發(fā)送信號的同時另一小區(qū)中的移動臺向該基站發(fā)送信號。這兩個小區(qū)中的時隙是同步的。
為進(jìn)一步研究這個問題，考慮一種更為復(fù)雜的模型。在這個模型中，使用動態(tài)功率控制，而且用戶指配基于最小路徑損耗。因此移動臺被指配給使它遭受的路徑損耗最小的基站。此外，小區(qū)環(huán)繞(wraparound)技術(shù)用于確保每個小區(qū)有相同數(shù)量的相鄰小區(qū)。
該復(fù)雜模型包括4個小區(qū)12，它們位于圖2所描繪的方格上。換言之，每個小區(qū)為方形，其中心為基站13。每個小區(qū)12有8個相鄰小區(qū)(使用環(huán)繞技術(shù))以便克服小區(qū)邊界效應(yīng)。由于使用基于最小路徑損耗的用戶指配，因此使用方格。因此，實際的小區(qū)布局并不會嚴(yán)重影響最終結(jié)果。主要差別在于，在如圖1所示的更常規(guī)的六角形格子中基站之間的距離為常量。然而，在圖2模型的方格中，小區(qū)12中的基站在對角線上間距 r為最近基站之間的距離和小區(qū)的邊長。應(yīng)理解的是，由于路徑損耗正比于距離的對數(shù)，因此方格的結(jié)果與用常規(guī)六角形格子得到的結(jié)果差別不大。
從圖2可看出，每個移動臺14和基站之間的通信路徑由點線指示。從中可看出，移動臺不總是與其所處小區(qū)內(nèi)的基站通信。而是移動臺將與產(chǎn)生路徑損耗最小的基站通信。
預(yù)定數(shù)量的用戶14在模型中隨機和平均分布后，啟動上行鏈路和下行鏈路中的功率控制環(huán)路。在圖3中畫出了移動臺的發(fā)射功率與功率控制步驟數(shù)量的關(guān)系圖。在CDMA中，控制功率首先相對較高，接著在后續(xù)功率控制步驟中按需要降低。所用功率通常首先選擇得相對較高，以總是確保無論移動臺和基站之間距離多遠(yuǎn)移動臺的信號都能被基站接收。所用的功率控制方法可以是開環(huán)功率控制方法或閉環(huán)功率控制方法。
圖3因此示意了隨機選擇的移動臺14的功率控制瞬象。從圖中可看出發(fā)射功率快速增大?？焖僭龃蟮陌l(fā)射功率意味著由于CDMA系統(tǒng)中的互擾效應(yīng)，系統(tǒng)中的總噪聲基數(shù)很高。換言之，移動臺所使用的高發(fā)射功率意味著該移動臺對其它移動臺造成的干擾增大。高噪聲基數(shù)意味著信干比低。因此，某些暴露的移動臺將不能在基站實現(xiàn)想要的信干比目標(biāo)。這可意味著服務(wù)質(zhì)量無法接受或移動臺無法與基站建立連接。如果已經(jīng)建立連接，該連接可能被中斷。
去除嚴(yán)重的干擾器，即功率發(fā)射很高的那些移動臺，將導(dǎo)致噪聲基數(shù)降低直到發(fā)射功率收斂于在圖3標(biāo)注的穩(wěn)定功率電平20。
本發(fā)明的實施例提供了一種在采用CDMA方法的TDD系統(tǒng)中最小化干擾的方法。該方法利用這樣一個事實，在任何TDD實例的干擾基本上由兩個來源組成。這兩個來源為來自基站的干擾和來自移動臺的干擾。干擾由相鄰基站之間的幀同步程度以及系統(tǒng)的信道非對稱程度確定。因此，通過控制相鄰基站之間的幀同步，意味著干擾電平可以受控，尤其是總干擾能被最小化。在干擾有限的系統(tǒng)中，如CDMA系統(tǒng)中，這導(dǎo)致容量改善和/或服務(wù)質(zhì)量提高。
體現(xiàn)本發(fā)明方法的原理在圖4示意，而且該方法僅允許在相鄰基站之間有如下兩種同步狀態(tài)1.理想同步時隙(a＝0)，其中基站均同時發(fā)射，而移動臺在不同于基站發(fā)射時刻的同一時刻發(fā)射；2.相反時隙(a＝1)，其中一個小區(qū)的基站與相鄰小區(qū)中的移動臺同時發(fā)射，反之亦然。
應(yīng)理解的是，在可選實施例中a可以是0和1之間的任何值。這意味著在相鄰基站的幀之間有偏移。在相鄰小區(qū)中這些時隙可能不會同時開始。換言之，一個基站將在時隙之初開始發(fā)射或接收，而在預(yù)定時間后另一基站將開始發(fā)射或接收。這將在一個基站開始的下一時隙之前。
該方法應(yīng)用于具有相鄰信道干擾的環(huán)境更佳，因為運營商之間幀同步的存在無法假設(shè)。所提出的對策結(jié)合到動態(tài)信道算法中。現(xiàn)在將對照圖4的流程圖詳細(xì)描述體現(xiàn)本發(fā)明的方法。圖4的方法優(yōu)選為每個移動臺為每個時隙執(zhí)行。或者，本發(fā)明的實施例可以或多或少的頻率以及以固定或不固定的間隔執(zhí)行。
在第一步驟S1啟動本方法。
在下一步驟S2，確定移動臺的上行鏈路發(fā)射功率。
在跟隨步驟S2的步驟S3，確定所確定的發(fā)射功率是否大于移動臺允許發(fā)射的最大功率。這個最大值在例如相關(guān)的UMTS標(biāo)準(zhǔn)中定義。如果所確定的發(fā)射功率不大于最大功率，下一步驟為步驟S4。否則下一步驟為步驟S6。
在步驟S4，為移動臺指配信道或繼續(xù)使用預(yù)先指配的信道。在TDD和CDMA系統(tǒng)中，這是指分配擴頻碼和時隙。
在移動臺已經(jīng)有指配的信道后，步驟S5結(jié)束本方法。
如果在步驟S3確定所確定的發(fā)射功率大于最大功率，則步驟S6為下一步驟。在此步驟中確定在該基站來自其它基站的干擾是否大于在該基站來自移動臺的干擾。
如果來自基站的干擾不大于來自移動臺的干擾，那么在步驟S7確定哪m個基站有同步時隙。
在步驟S8確定是否存在m|m＞0(即，m是否大于0)。如果不存在，那么在步驟S9用戶面臨中斷。因此，在步驟S10該方法結(jié)束。
如果在步驟S8確定存在m|m＞0，那么下一步驟為步驟S11。在步驟S11，從具有同步時隙的m個基站中隨機選擇一個基站i。
在步驟S12，基站j的接收和發(fā)射時隙被修改以與服務(wù)考慮中的移動臺的基站的時隙相反。下一步驟接著為步驟S2，而且再次重復(fù)這些步驟。
如果在步驟S8確定來自基站的干擾大于來自移動臺的干擾，那么下一步驟為步驟S13。在步驟S13確定哪n個基站具有相反時隙。
在步驟S14，確定是否存在n|n＞0。如果存在，下一步驟為步驟S15，在該步驟中從n個基站選擇一個基站i。在步驟S16，基站i的時隙與所考慮的基站的時隙同步。下一步驟接著為步驟S2，接著重復(fù)這些步驟。
如果不存在n|n＞0，在步驟S17確定用戶面臨中斷。因此在步驟S18該方法結(jié)束。
預(yù)定數(shù)量的移動臺的分配重復(fù)n次，n＝5000，而且存儲在每個蒙特卡洛運算(Monte Carlo run)中經(jīng)歷中斷的移動臺數(shù)。對每個基站考慮兩個時隙(一個用于發(fā)射，一個用于接收)。結(jié)果在圖5和10示出，下面將對此詳細(xì)討論。
參考圖5，圖5是中斷頻率與經(jīng)歷中斷的移動臺數(shù)量的曲線圖。中斷是服務(wù)質(zhì)量下降到低于可接受水平或連接被中斷的情況。圖5示出了整個網(wǎng)絡(luò)的平均負(fù)載A約為24.88時的結(jié)果，這是6.22個移動臺的每個小區(qū)和時隙的平均負(fù)載。
整個網(wǎng)絡(luò)在由a12、a13、a14、a23、a24、a34＝0指示的所考慮TS之間理想同步，其中a12為圖2的第一和第二基站BS1和BS2的發(fā)射和接收同步，a13為第一基站BS1和第三基站BS3之間的發(fā)射和接收同步，等等。axy＝0是指相應(yīng)基站的接收和發(fā)射時隙對準(zhǔn)。因此，這些基站同時發(fā)射和接收。相反，axy＝1是指基站具有相反的接收和發(fā)射定時，即一個基站正在發(fā)射的同時另一基站正在接收。
從圖5可計算中斷的平均值(Outmean)。中斷是通過下述表達(dá)式得到供的outage＝(Outmean)/A從圖5可看出，由于每個時隙6.22個移動臺的平均負(fù)載為A，4個小區(qū)的平均負(fù)載A為24.88。假設(shè)小區(qū)理想同步(axy＝0)，則Outmean為1.41而中斷約為5.7％。
圖6類似于圖5，但每個時隙和小區(qū)的平均負(fù)載A已增大到7.8個用戶。在此情況下，中斷增大到約26％。利用每個時隙和小區(qū)近似4個用戶的負(fù)載進(jìn)行進(jìn)一步模擬，但結(jié)果表明中斷可忽略不計。
圖7的曲線圖與圖5相似，但發(fā)射和接收時隙同步假設(shè)為最壞情況。第一基站BS1的發(fā)射和接收時隙與第二基站BS2的時隙相反。第二基站BS2的發(fā)射和接收時隙與第三基站BS3的時隙相反。第三基站BS3的發(fā)射和接收時隙與第四基站BS4的時隙相反。這暗示第一和第三基站同步而第二和第四基站也同步。
在圖7所示的情形中，由于每個時隙和小區(qū)的平均負(fù)載為6.22個用戶，與完全同步網(wǎng)絡(luò)的5.7％相比中斷增大到37％。
圖8所示的曲線圖情況類似于圖7，但每個時隙和小區(qū)的負(fù)載增大到7.8個用戶。與每個時隙每個小區(qū)負(fù)載6.22個用戶的前一情況下的中斷26％相比，中斷上升到51％。
圖9的曲線圖類似于圖5，但采用參考圖4描述的體現(xiàn)本發(fā)明的方法。同樣，每個時隙每個小區(qū)的平均負(fù)載為6.22個用戶。中斷在6.4％左右，這比圖5所示的理想情況下得到的5.7％的值稍高一點。
在圖9所示的情況中，得到a的下述值
a12＝0.061a13＝0.059a14＝0.0608a23＝0.0524a24＝0.0582a34＝0.0554因此，在5.2％到6.1％的情況下，時隙彼此相反，這意味著一個小區(qū)正在發(fā)射的同時另一小區(qū)正在接收。
現(xiàn)在對照圖10，它與圖9的相似之處在于它也示意了使用體現(xiàn)本發(fā)明的方法的結(jié)果。然而在圖10的曲線圖情況下，對于整個網(wǎng)絡(luò)，4個小區(qū)的平均負(fù)載已增大到31.21個移動臺。在此情況下，與圖5所示的同步網(wǎng)絡(luò)對同一小區(qū)負(fù)載的中斷值為26.08％相比，中斷稍有下降，其值為24.76％。
在圖10所示的布置中，可獲得下述a值a12＝0.1256a13＝0.1298a14＝0.1154a23＝0.103a24＝0.1138a34＝0.0992因此在大約10％到13％的情況下，這些時隙相反。
在所使用的模型中，還沒有考慮相鄰信道干擾。換言之，還沒有考慮在相鄰載頻來自由不同運營商(或甚至同一運營商)控制的基站和移動臺的干擾。與當(dāng)前提議相比，通過利用體現(xiàn)本發(fā)明的方法可實現(xiàn)相鄰信道干擾出現(xiàn)的顯著改善。
應(yīng)理解的是，為證實本發(fā)明的效果，采用了圖2的4個小區(qū)方案。然而應(yīng)理解的是，本發(fā)明的實施例可用于任何小區(qū)布局，而且同樣可實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點。
體現(xiàn)本發(fā)明的方法利用這樣一個事實，在任何TDD實例的干擾由移動臺和基站干擾分量組成，它們各自的影響依賴于同步。如前所述，采用TDD和CDMA同步接收和發(fā)射時隙的移動通信網(wǎng)絡(luò)并不總是產(chǎn)生最高容量和/或服務(wù)質(zhì)量。即使不出現(xiàn)相鄰信道干擾，體現(xiàn)本發(fā)明的方法也能實現(xiàn)比完全同步網(wǎng)絡(luò)更好的效果。
本發(fā)明的實施例尤其適用于UTRA/TDD網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的實施例使得容量、性能和/或網(wǎng)絡(luò)的靈活性得到改善。能實現(xiàn)這種改善的原因在于，能降低對網(wǎng)絡(luò)中其它用戶和基站的干擾。
發(fā)明人認(rèn)識到，之前關(guān)于TDD系統(tǒng)中的異步重疊的假設(shè)不完全正確。前面提到，假設(shè)理想同步具有最佳效果。本發(fā)明的實施例使得在特定時隙內(nèi)的同步相反，而不是常規(guī)方法提出的所有本地基站同步以便一起發(fā)射和接收。利用動態(tài)信道分配，可以聰明地判斷哪些時隙應(yīng)相反而哪些時隙應(yīng)同步，這樣就能提高網(wǎng)絡(luò)的性能。本發(fā)明的實施例允許在相鄰小區(qū)采用不同非對稱方案，同時仍能優(yōu)化容量。
參考圖14到18，在關(guān)于圖14到17示意的情形中使用的方法在圖18示意，它示出了本發(fā)明的可選實施例的步驟。由于利用了本發(fā)明之前的實施例，因此本方法可以是部分信道分配程序。
在步驟T1，開始本方法。
在步驟T2，為用戶i確定在小區(qū)k的時隙j的發(fā)射功率TXi。用戶i為移動臺。
在步驟T3，比較在步驟T2確定的發(fā)射功率與移動臺的最大允許發(fā)射功率。這個最大功率值是在適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)中指定的。
如果移動臺的發(fā)射功率不大于該最大發(fā)射功率，則下一步驟將為步驟T4。在步驟T4，指配一個信道或繼續(xù)使用原信道。下一步驟T5結(jié)束該方法。
如果發(fā)射功率TXi大于最大允許發(fā)射功率，則下一步驟為步驟T6。在步驟T6確定時隙TSi，n是否為在基站的接收時隙，式中i為其中一個相鄰基站，而n為其中一個所用時隙。j是確定移動臺的發(fā)射功率的時隙。
如果該時隙為接收時隙，那么在基站i在時隙n的干擾In，i由下述公式確定In,i=Ii,ownImin/c-no.of users+1×no.of users×est]]>式中est為估計因子，它可以是1或大于或小于1，而且表示傳播校正。C/Imin是在相鄰小區(qū)i的載干比。no.of users是在時隙TSn，i的用戶數(shù)。Ii，own是在相鄰基站i來自其移動臺的干擾。
如果該時隙在步驟T6確定為發(fā)射時隙，則下一步驟為步驟T8，在該步驟，利用下述公式確定在時隙n，In，i在相鄰基站i的干擾In,i=BS_TXn,ipathloss(BSi,BScurrent)]]>式中BS_TXn，i為在時隙n基站i的發(fā)射功率，而路徑損耗(BSi，BScurrent)為當(dāng)前基站和基站i之間的路徑損耗。
步驟T7和T8的下一步驟為步驟T9。在此步驟中，比較在步驟T7或步驟T8確定的In，i的值與在基站i在時隙j的干擾Ij，i。如果前者小于后者而且在時隙n的發(fā)射方向不同于在時隙j的發(fā)射方向，那么在步驟T10時隙n和j互換。在時隙j的發(fā)射方向因此不改變。接著從步驟T2開始重復(fù)本方法。
如果前者不小于后者，下一步驟為T6，它對不同的n和/或i重復(fù)該方法。對所有的n和i值重復(fù)該方法后結(jié)束該方法。
圖14所示的情形有4個小區(qū)1-4。每個用戶占用4個后續(xù)時隙和一個代碼的集合。在每個時隙/代碼的原始比特率為16kBit/s，即在小區(qū)2-4的服務(wù)為對稱的32kBit/s服務(wù)。在小區(qū)1業(yè)務(wù)不均衡(即上行鏈路和下行鏈路之比為3∶1)，與BS1相連的所有移動臺發(fā)射速率為48kBit/s，而BS1本身只有16kBit/s的發(fā)射速率。這種情形造成在時隙TS1的不對稱重疊。對不同用戶群體產(chǎn)生的中斷已經(jīng)得到研究。在所應(yīng)用的模型中，考慮到切換以便不是在每種情況下最小路徑損耗都應(yīng)用于指配用戶到基站。假設(shè)每個用戶占用如圖14所示的所有4個時隙TS。
這種結(jié)果在圖15示出。中斷圖示意了采用反向(opposing)方案的情況和不采用干擾分解(resolving)算法的情況，即移動臺隨機指配而且不發(fā)生重新分配。在這兩種情況下圖14所示的模型都適用，這意味著小區(qū)1總是具有3∶1的上行鏈路/下行鏈路對比。
從中可以看出，總負(fù)載在12和20個用戶之間時，反向方案的效果最好。這是因為對不是以最大容量運行的網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明的實施例有更多方案來最小化互擾。
對于例如16個用戶的負(fù)載，中斷從約8％下降到5％。
圖16示出了第二種情況。與圖14所示的情況對比，只有小區(qū)1的用戶占據(jù)4個后續(xù)時隙。同樣，在小區(qū)1上行鏈路/下行鏈路業(yè)務(wù)劃分為3∶1，即分別為48kBit/s的上行鏈路數(shù)據(jù)率和16kBit/s的下行鏈路數(shù)據(jù)率。與第一種情況A相比，假設(shè)在小區(qū)2-4中的業(yè)務(wù)只需要16kBit/s。由于在小區(qū)2-4假設(shè)為對稱業(yè)務(wù)，每個用戶僅占用兩個后續(xù)時隙。然而，在模擬中對每個小區(qū)考慮4個時隙。這意味著在小區(qū)2-4能容納總共16個用戶——假設(shè)每個時隙最多8個用戶。在小區(qū)2-4的指配程序使得首先TS1/TS2被‘填滿’。一旦TS1/TS2以它們的最大容量運行，則TS3/TS4用于指配移動臺。
在圖17中，中斷圖示意圖16所描繪的情形。同樣，比較反向算法對中斷的效果與不使用干擾分解算法的情形。另外，標(biāo)有方塊的曲線示出了不存在異步重疊的情形下的中斷，即小區(qū)1也不使用對稱服務(wù)。在此情況下，BS1的TS1也用于發(fā)射。
因此，標(biāo)有方塊的曲線可用作研究非對稱重疊的影響的參考。從中可以看出，反向方案能大大改善中斷。其結(jié)果非常接近于理想的無重疊情形。例如，假設(shè)對于在時隙TS1的非對稱重疊情形，有21個移動臺想接入網(wǎng)絡(luò)，而且非有源干擾中斷約為14％。引入體現(xiàn)本發(fā)明的反向方案后，與理想情況下的大約3.5％相比中斷下降到約6％。
在大約30到40個移動臺時，中斷曲線在開始再次上升之前趨于收斂于穩(wěn)定值。產(chǎn)生這種效果的原因可通過下面的信道指配策略解釋。當(dāng)只考慮時隙TS1和TS2時，最大容量的一半約為32個用戶。在這個門限，在小區(qū)2-4中的用戶將分配時隙TS3和TS4，而且只有一些移動臺添加到TS3和TS4，中斷將不會顯著增大。這種特性與8-20個用戶時的相同，此時只有小區(qū)2-4的時隙TS1和TS2用于指配移動臺。中斷曲線反映了這些相似點。
在適應(yīng)不同小區(qū)對稱的TD-CDMA中，由于非對稱重疊導(dǎo)致的中斷可通過體現(xiàn)本發(fā)明的方法大大減少。對于負(fù)載在30％和60％之間的網(wǎng)絡(luò)可獲得最大好處。例如，本發(fā)明的實施例可用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載處于這個級別的情況。
為有助于解釋支持本發(fā)明實施例的原理，參考圖12，它示出了從基站的觀點來看具有相同發(fā)射/接收指配的小區(qū)(小區(qū)1)圍繞的所考慮小區(qū)(COI)。相反，小區(qū)2對于該考慮小區(qū)的基站使用相反接收/發(fā)射指配。后一情形定義為異步小區(qū)重疊，因為它發(fā)生在兩個相鄰小區(qū)采用不同的非對稱時。當(dāng)比較來自小區(qū)1的干擾與來自小區(qū)2的干擾時，存在兩種不同的干擾情形。當(dāng)考慮所考慮小區(qū)和小區(qū)1時，只需考慮基站對移動臺以及移動臺對基站的干擾。當(dāng)研究所考慮小區(qū)和小區(qū)2之間的干擾時，該干擾為基站對基站的干擾移動臺對移動臺的干擾。
對于使用頻分雙工的CDMA系統(tǒng)來說，容量(用戶數(shù))為MFDD=pg(1-η)Eb/Io(1+f)---(1)]]>式中pg為處理增益，η＝No/Io，No為熱噪聲，而Io為總的最大可接受干擾密度，Eb為比特能量，而f為在所考慮小區(qū)COI其它小區(qū)干擾與自身小區(qū)干擾之比。
在導(dǎo)致公式(1)的假設(shè)中，只有相鄰小區(qū)的移動臺在上行鏈路上對其它小區(qū)造成干擾，因為它是FDD系統(tǒng)。利用這種用于TDD系統(tǒng)的模型，引入前面討論過的因子a以解釋圖12所示的不同干擾情形。因此，來自第一層相鄰小區(qū)的干擾在公式2可寫為Iother=Σi=16[(1-ai)IMSi+aiIBSi]---(2)]]>式中如果時隙相反則a＝1，而如果時隙同步則a＝0。
將公式2代入公式1得到MTDD=pg(1-η)Eb/Io(1+Σi=16[fi+ai(gi-fi)])---(3)]]>
式中g(shù)i為由基站BS傳送的其它小區(qū)干擾與在所考慮小區(qū)COI的自身小區(qū)干擾之比。類似地，fi為小區(qū)i的總移動臺MS干擾與自身小區(qū)干擾之比。fi基本上與在FDD系統(tǒng)中觀察到的相同。公式3顯示出TDD系統(tǒng)的有趣特性。它表明如果兩個相鄰小區(qū)的接收/發(fā)射方向按照本發(fā)明的實施例來選擇，例如，可通過簡單的動態(tài)信道分配(DCA)算法安排(參見例如圖4)，則CDMA/TDD系統(tǒng)的容量可高于等效FDD系統(tǒng)的容量。如果，例如gi小于fi而且選擇ai使得時隙異步重疊，由此ai＝1，那么總的其它小區(qū)干擾小于fi，由此小于類似的FDD系統(tǒng)。如果從公式3得到的容量結(jié)果與公式1給出的結(jié)果相比較，MTDD/MFDD=1-Σi=16ai(gi-fi)1+Σi=16fi+ai(gi-fi)---(4)]]>從公式4可看出，如果分母之和允許小于0，那么在TDD系統(tǒng)中的相對容量增益與等效的FDD系統(tǒng)相比可大于1。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，執(zhí)行下面的步驟。在UTRA-TDD中幀持續(xù)時間為10ms。一個幀被分為15個時隙，每個時隙可以分配給下行鏈路或上行鏈路時隙，唯一限制是在任何配置中至少一個時隙要分配給上行鏈路。這使得我們能定義簡單策略如下a=1ifgi<fi0otherwise---(5)]]>換言之，每當(dāng)來自相鄰小區(qū)i的基站干擾影響小于來自小區(qū)i的總移動臺MS干擾功率時，該算法選擇使相應(yīng)時隙反向，即在兩個小區(qū)之間的發(fā)射方向在同一時隙處于相反方向。因此，項ai(gi-fi)在公式4變?yōu)閍=0ifgi≥figi-fiifgi<fi---6]]>這種方法為描述的體現(xiàn)本發(fā)明的方法使用。
圖12所示的小區(qū)拓?fù)溆糜趫?zhí)行計算機模擬以計算E{f}和E{ξ}。所考慮小區(qū)被6個相鄰小區(qū)圍繞。在UMTS中定義一個時隙可容納至多8個用戶。該模擬使用下述參數(shù)。
小區(qū)半徑＝50m原始比特率＝16kbit/s碼片率＝3.84Mchip/s陰影＝10dB噪聲因子＝5最大移動臺發(fā)射功率＝4dB最大基站發(fā)射功率＝10dBEb/Io＝2dB路徑損耗＝靜態(tài)COST 231圖13描繪了在使用上面概述的提議的簡單方法的TDD系統(tǒng)中的相對容量。平均分布的用戶數(shù)可以改變而且畫在橫軸上。對于調(diào)查的所有用戶群，TDD系統(tǒng)比等效的FDD系統(tǒng)的容量要高。對每個小區(qū)2個用戶來說，最高容量增益約為13.5％。分布到網(wǎng)絡(luò)中的用戶越多，則相對容量呈指數(shù)下降。這是因為隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的增大，自身小區(qū)干擾呈非線性增大。
本發(fā)明的實施例也可應(yīng)用于來自屬于不同運營商或同一運營商的相鄰載頻的干擾。這意味著不同運營商不需要同步他們的網(wǎng)絡(luò)或采用相同非對稱以避免有害干擾。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)描述了移動臺和基站之間的通信。移動臺可以是移動電話或任何其它通信設(shè)備。應(yīng)理解的是本發(fā)明的實施例也可用于與固定終端的無線通信。
本發(fā)明的實施例是在碼分多址技術(shù)的語境中描述的。然而，應(yīng)理解的是本發(fā)明的實施例也可用于其它任何適當(dāng)技術(shù)，例如其它擴頻技術(shù)或包含它們的混合技術(shù)的頻分技術(shù)。
在本發(fā)明的實施例中，用于從基站到移動臺通信的頻率范圍可與用于從移動臺到基站通信所使用的頻率范圍相同或不同。
體現(xiàn)本發(fā)明的方法可以在無線網(wǎng)絡(luò)控制器、基站或類似設(shè)備上執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.一種在包括多個第一臺站和多個第二臺站的網(wǎng)絡(luò)中使用的基站控制器，所述基站控制器包括用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移的裝置。
2.一種在包括多個第一臺站和多個第二臺站的網(wǎng)絡(luò)中使用的基站，所述基站包括用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移的裝置。
3.一種在包括多個第一臺站和多個第二臺站的網(wǎng)絡(luò)中使用的處理器，其中所述第一臺站與所述第二臺站進(jìn)行通信，所述處理器包括用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通信網(wǎng)絡(luò)，包括多個第一臺站和多個第二臺站，所述第一臺站被設(shè)置成與所述第二臺站通信，所述第一臺站和第二臺站被設(shè)置成使得所述第一和第二臺站中的每個臺站在不同時刻接收信號和發(fā)射信號，其中至少兩個所述第一臺站被設(shè)置成使得在所述至少兩個第一臺站的信號發(fā)射和/或接收之間存在預(yù)定的偏移，并且在所述通信網(wǎng)絡(luò)中提供一個確定裝置，所述確定裝置用于確定至少哪二個所述第一臺站被設(shè)置成使得在至少兩個第一臺站的發(fā)射和/或接收信號之間存在預(yù)定偏移。
文檔編號H04L12/28GK1770904SQ20051010402
公開日2006年5月10日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月20日
發(fā)明者哈拉德·豪斯, 戈登·鮑威 申請人:諾基亞公司