專利名稱：進(jìn)行信道分配以減少干擾及增加無線網(wǎng)絡(luò)容量的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)信道分配，更具體地涉及以減少干擾并增加無線 網(wǎng)絡(luò)中的容量的方式進(jìn)行分配的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在無線系統(tǒng)中，通常希望使用每個(gè)小區(qū)中的所有信道(或所有分配的
頻鐠)。這些系統(tǒng)^皮稱為N=l重用系統(tǒng)(reuse system )。在這種系統(tǒng)中， 移動臺(MS)可能在同一信道上接收到來自兩個(gè)基站(BS)的功率相等 的信號。
當(dāng)前解決這個(gè)問題的方法包括CDMA，在CDMA中，不同的BS發(fā) 射不同的碼，并且，取決于擴(kuò)展因子，能夠以較高的可靠性將信號從干擾 中提取出來。遺憾的是，在這種系統(tǒng)中，擴(kuò)展正比例減小總吞吐量 (through-put )。
另一解決方案涉及跳頻。在這種情況下，BS隨機(jī)選擇信道以向MS 發(fā)送，如果僅有少數(shù)移動臺處于使用中，則碰撞的機(jī)會可以較小，因?yàn)槊?個(gè)信道僅被4吏用少許時(shí)間。然而，隨著負(fù)栽增加(MS增加)，碰撞的可 能性增加，直到在每個(gè)BS上，100%的可能用戶均在使用，碰撞始終都 發(fā)生。在每一時(shí)刻由于千4iit成的損害取決于干擾BS的瞬時(shí)發(fā)射器功率 和MS距其相應(yīng)BS的相對距離。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于當(dāng)在信道重用為1的系統(tǒng)中信號干擾比(SIR)較高 的情況下，通過減少碰撞來提高無線系統(tǒng)容量的系統(tǒng)和方法。通過才艮據(jù)模 式，例如根據(jù)距BS的距離，對每個(gè)干擾小區(qū)中的信道分配進(jìn)行智能分配 (排序)，MS以減少它們之間的干擾的方式在同一信道上配對。第二步 驟是任選地控制BS和MS發(fā)射器的功率以進(jìn)一步優(yōu)化用戶容量或減少干 擾。在一實(shí)施例中，通過在一個(gè)小區(qū)中分配MS, 4吏得具有最強(qiáng)信號的 MS被分配以信道A，而在干擾小區(qū)中，具有最弱信號的MS被分配到信 道A，從而實(shí)現(xiàn)這種智能分配。在另一實(shí)施例中，某些優(yōu)先MS被分配以 無干擾信道或與弱干擾MS配對的信道。
前面相當(dāng)寬地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可以更好地理解 本發(fā)明的以下具體描述。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文中描述，其形 成本發(fā)明權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，所公開的構(gòu)思和特 定實(shí)施例可以很容易地用作對用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明相同目的的其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行 修改或設(shè)計(jì)的J^。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該認(rèn)識到，這種等同構(gòu)造并不脫 離本發(fā)明的如所附權(quán)利要求中提出的精神和范圍。在結(jié)合附圖考慮時(shí)，根 據(jù)下面的描述，將更好地理解與本發(fā)明的構(gòu)成和操作方法有關(guān)的、被認(rèn)為 是本發(fā)明特性的新穎的特征，以及更多的目的和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)該清楚地 理解，每個(gè)附圖只是用于說明和描述，并不旨在作為對本發(fā)明的范圍的限 定。


為了更透徹地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，其中 圖1示出根據(jù)模式排序的無線小區(qū)的一個(gè)實(shí)施例； 圖2示出一個(gè)分配模式；
圖3示出針對隨機(jī)信道分配和智能信道分配的理論容量分布的模擬；
以及
圖4示出信道分配算法的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一個(gè)實(shí)施例10,其中BS1從最近(最強(qiáng)功率電平)到最遠(yuǎn) (最弱功率電平)對MS進(jìn)行信道分配，而BS2從最遠(yuǎn)(最弱功率電平) 到最近(最強(qiáng)功率電平)對MS進(jìn)行信道分配。該分配模式在圖2中示出。
使用該信道分配模式，具有強(qiáng)信號的MS1-A(1)被分配以小區(qū)1中的 信道A。位于小區(qū)2邊緣并且具有來自BS2的相對較弱信號的MS7被分 配以小區(qū)2中的信道A。這種分配避免了 MS3和MS7在同 一信道上配對 的情形。如果出現(xiàn)這種情形，則對于從BS到MS和從MS到BS的每個(gè)方向上的傳輸，S I,會產(chǎn)生高的干擾。每個(gè)BS可以不時(shí)地進(jìn)行新的信道分配，使得各MS仍然根據(jù)其相對 強(qiáng)度進(jìn)行分配，即4吏它們正在移動中。智能分配能夠以其它方式進(jìn)行，以達(dá)到不同的目的。例如，有些MS 可以被指定為優(yōu)先用戶，使得優(yōu)先用戶在各種情況下總是與最弱的干擾者 配對。例如，在圖l的示例中，如果MS4是優(yōu)先用戶，則其將與MS7配 對。另一目的可以是向特定用戶提供最大的容量。在這種情況下，可以向 該用戶保證干凈的信道(clear channel),或者可以將該用戶與其它小區(qū) 中最弱的用戶配對。另 一 目的可以是通過使BS和/或所選擇的MS以更低的速率和更低的 功率發(fā)射，以減少小區(qū)中的干擾。這里所討論的策略可以在無需預(yù)先知道干擾BS的信號和干擾的情況 下在每個(gè)BS處實(shí)現(xiàn)。 一個(gè)替代方案是集中式控制器，其可以獲得所有 MS的信號電平和干擾電平，然后實(shí)現(xiàn)集中式策略，例如使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的容 量最大化。原則上，計(jì)算機(jī)可以評估每個(gè)可能的配對組合，并且從中選擇 所期望的結(jié)果，如最大的網(wǎng)絡(luò)容量或者^^高干擾狀況最小化。圖3示出如圖2所示在干擾BS處從高到低排序與從低到高配對(曲 線303)的模擬30。曲線301、 302和303表示三種策略的容量分布。例 如，在25%點(diǎn)處，這意味著所有用戶中的75%分別享有超過4、 3和2.5 BPH的容量?；蛘叻催^來看，所有用戶中的25%具有小于4、 3和2.5 BPH 的容量。使用16個(gè)副載波的結(jié)果顯示出增加的帶寬(理論容量)，即，在 全部使用兩個(gè)干擾小區(qū)中的100%信道的情況下，相比優(yōu)先信道分配方法 (曲線301)或隨機(jī)分配(曲線302)，對于更大量用戶而言，高干擾情況 顯著減少。注意，使用優(yōu)先配對(其可以是對選定數(shù)目MS可用的高級服 務(wù))可以獲得更高的容量(曲線301)，但是只能針對較少量的MS。曲線302例示典型的OFDMA系統(tǒng)，其中，各MS被分配所有可用 副載波的子集。在典型的傳輸時(shí)隙中，BS可以具有可用的16個(gè)、32個(gè) 或更多子信道。子信道通常具有數(shù)個(gè)副載波,每個(gè)副栽波攜帶獨(dú)立的信息。 通常，子信道按照先到先服務(wù)的方式被分配給移動用戶，上述移動用戶通 常在其相應(yīng)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)分布。例如，如上所述，可以每5個(gè)MS改變使用曲線303的配對，以保證在小區(qū)1中最強(qiáng)的移動臺保持在信道A上，最弱的移動臺保持在信道D 上，而在小區(qū)2中最弱的移動臺保持在信道A上，最強(qiáng)的移動臺保持在 信道D上。最強(qiáng)可以使用任何方便的衡量標(biāo)準(zhǔn)來限定，只要潛在干擾小 區(qū)認(rèn)同上述衡量標(biāo)準(zhǔn)。 一個(gè)例子是使用高的信號干擾比(SIR)作為強(qiáng)度 的度量。使用優(yōu)先分配，小區(qū)1將保留例如最先的5%-10%的信道，以供分配 給優(yōu)先客戶，以及使最后的5%~10%的信道空閑。小區(qū)2則會相反，即， 使其最先的5% 10%的信道空閑，以及將其優(yōu)先客戶分配到最后的 5% 10%的信道。而且，如上所述，可以設(shè)定優(yōu)先用戶總是受到來自其它 小區(qū)的最弱的干擾。曲線301是針對優(yōu)先用戶與最弱的干擾者(在隨機(jī)位 置處16個(gè)中最弱的一個(gè)干擾者)配對的情況而模擬的。圖4示出無線系統(tǒng)中信道分配過程的一個(gè)實(shí)施例40。過程401控制 來自MS (用戶)的服務(wù)請求，而過程402任選地確定請求用戶是否為優(yōu) 先用戶。如果是，則取決于與用戶的合同協(xié)議，過程403根據(jù)服務(wù)類別或 MS的其它標(biāo)識特征來分配信道。如果請求用戶不是優(yōu)先用戶，則過程404確定相對信號強(qiáng)度，如上所 述，并且過程405遵循圖2所示的分配模式，結(jié)合過程406、 407、 408和 409來分配合適的信道，上述過程406、 407、 408和409進(jìn)行檢查以保證 沒有禁止使用某些信道(例如，在某些信道要保持空閑的情況下將發(fā)生的 情形)。過程410對不時(shí)進(jìn)行的信道分配的重新分配進(jìn)行控制，以確保通過圖 2所建立的模式至少保持在平均水平。在一實(shí)施例中，所分配的頻譜被分成信道。信道4皮定義為用于指定時(shí) 段的所分配頻鐠的一部分(可以是全部)。本發(fā)明的構(gòu)思適用于FDMA、 TDMA、 TD-CDMA、 OFDMA或者其組合。應(yīng)該注意，通過用功率交換吞吐量(容量)，可以提高或降低BS的 容量或某些MS的容量。 一個(gè)筒單的示例是如果用戶需要較小的容量， 則降低功率并改變調(diào)制速率。C-log2 (l+S/N + I)。將S減到1/4S，則新的C=舊的C的1/2。將S增加到4S,則新的C加倍。這是折衷方法。每次BS降低功率，則有助于相鄰小區(qū)，但是如果其 增加功率，則對特定MS產(chǎn)生更多的干擾。然而，如果功率增加的信道是保留的集合中的一部分，則可能無關(guān)緊要。雖然已經(jīng)具體描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是，應(yīng)該理解，在這里可以 在不脫離本發(fā)明的由所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，進(jìn)行各 種變化、替換和改變。而且，本申請的范圍并不旨在限于本i兌明書中所述 的處理、加工、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。如 同本領(lǐng)域技術(shù)人員從本發(fā)明的公開中容易理解的那樣，目前已有的或者以 后將要開發(fā)的、與這里所述對應(yīng)的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)基本上相同的功能或者獲得 基本上相同的結(jié)果的處理、加工、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟 可以根據(jù)本發(fā)明加以利用。因此，所附權(quán)利要求旨在將這種處理、加工、 制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在無線系統(tǒng)中分配信道的方法，所述方法包括在干擾小區(qū)中，在給定的時(shí)間點(diǎn)確定每個(gè)所述小區(qū)中的哪些移動臺(MS)正以最高的信號強(qiáng)度進(jìn)行通信；以及基于所確定的信號強(qiáng)度向所述MS分配信道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述分配包括在所述小區(qū)之一中，進(jìn)行信道分配，使得接收功率最強(qiáng)的MS被分配 以特定信道，而在干擾小區(qū)中，所進(jìn)行的分配是對接收功率最弱的MS分 配以所述特定信道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述分配包括在所述小區(qū)之一中，進(jìn)行信道分配，使得各優(yōu)先MS被分配到某些信 道，而在干擾小區(qū)中，所述某些信道被保留。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述保留的信道保持在至少 一個(gè)小區(qū)中而沒有任何MS分配。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述保留的信道被限制到某 功率電平。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所確定的具有最弱的接收功 率的MS被分配到所述保留的信道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，優(yōu)先MS被分配額外的發(fā)射 功率。
8. —種向MS分配信道的方法，所述方法包括在一對潛在干擾小區(qū)中，建立信道的分配順序，使得關(guān)于每個(gè)小區(qū)中 排序的信道序列，第一小區(qū)根據(jù)特定的分配模式將MS分配到信道，而在 所述小區(qū)的第二小區(qū)中，分配是所述第一小區(qū)中的分配的鏡4象。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，關(guān)于所述第一小區(qū)，所述特 定模式具有從最強(qiáng)到最弱信號強(qiáng)度的順序，而關(guān)于所述第二小區(qū)中相同排 序的信道序列，所述信道分配具有從最弱到最強(qiáng)的順序。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括: 在每個(gè)小區(qū)中，周期性進(jìn)行MS信號強(qiáng)度的確定；以及根據(jù)每個(gè)所述確定進(jìn)行所述MS信號的所述分配。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述周期性為大約5個(gè)MS.
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述周期性為大約5個(gè)MS。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述特定模式是所述第一 小區(qū)中所述排序的信道的第一組信道保留給特定MS,而所述第二小區(qū)中 所述排序的信道的最后一組信道保留給所述特定MS。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第二小區(qū)中所述排序 的信道的所述第 一組信道保留給最弱信號強(qiáng)度接收者。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括 在每個(gè)小區(qū)中，周期性進(jìn)行MS信號接收信號強(qiáng)度的確定；以及 根據(jù)每個(gè)所述確定，進(jìn)行所述MS的所述分配。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括 不時(shí)地改變基站(BS)關(guān)于某些MS的功率電平。
17. —種無線系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)BS，每個(gè)BS限定一個(gè)小區(qū)，所述BS使用N=l的重復(fù)模式；用于確定與每個(gè)所述BS進(jìn)行通信的MS之間的相對信號強(qiáng)度的裝 置；以及用于根據(jù)模式來分配MS的裝置，該模式被設(shè)計(jì)成使得在每個(gè)所述小 區(qū)的使用相同信道的MS之間的干擾最小化。
18. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述分配裝置所使用的所述 模式包括用于向每個(gè)所迷小區(qū)中的所述信道分配順序，使得在一個(gè)小區(qū)中，最 弱信號強(qiáng)度MS被從所述信道順序的一端開始分配，而最強(qiáng)信號強(qiáng)度MS 被從所述信道順序的另一端開始分配的裝置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 用于將某些所述MS指定為優(yōu)先MS的裝置；以及 用于將所述小區(qū)中的一個(gè)小區(qū)中的優(yōu)先MS與所述小區(qū)中的另一個(gè)小區(qū)中的弱信號強(qiáng)度MS配對的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于不時(shí)地#^改BS與 一個(gè)或多個(gè)MS之間的功率電平以優(yōu)化跨所述 小區(qū)兩者的容量的裝置。
全文摘要
公開了一種用于當(dāng)在信道重用為1的系統(tǒng)中信號干擾比(SIR)較高的情況下，通過減少碰撞來提高無線系統(tǒng)容量的系統(tǒng)和方法。通過根據(jù)模式，例如根據(jù)距基站的距離(通過功率電平確定)，對每個(gè)干擾小區(qū)中的信道分配進(jìn)行排序，移動臺以減少它們之間的干擾的方式在同一信道上配對。在一個(gè)實(shí)施例中，通過在一個(gè)小區(qū)中分配移動臺，使得具有最強(qiáng)信號的移動臺被分配以信道A，而在干擾小區(qū)中將具有最弱信號的移動臺分配給信道A，從而實(shí)現(xiàn)該智能分配。在另一實(shí)施例中，某些優(yōu)先移動臺被分配以無干擾信道或者與弱干擾移動臺配對的信道。
文檔編號H04W72/08GK101258759SQ200680023343
公開日2008年9月3日 申請日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者道格拉斯·O·雷烏丁克 申請人:昂達(dá)博思公司