專利名稱：一種無線通信系統(tǒng)中信道和信號(hào)發(fā)送參數(shù)聯(lián)合分配的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中信道分配的方法，尤其涉及一種根據(jù)業(yè)務(wù)需求和信道條件來分配無線資源和確定發(fā)送參數(shù)的方法。

背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，依據(jù)每個(gè)用戶在時(shí)間上的業(yè)務(wù)需求的變化，網(wǎng)絡(luò)對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)無線資源分配對(duì)于系統(tǒng)的性能和效率是至關(guān)重要的。無線資源主要由子信道和發(fā)射功率組成。對(duì)于每一次突發(fā)傳輸，每個(gè)子信道與特定的調(diào)制和編碼方式聯(lián)系起來。瞬間數(shù)據(jù)速率由分配的子信道數(shù)以及其采用的調(diào)制編碼方式的組合決定。由于無線信道的時(shí)變特性，無線資源分配不僅要考慮用戶業(yè)務(wù)需要的傳輸帶寬，還要考慮在時(shí)間上信道特性。此外，由于多個(gè)用戶須共享基站所有的發(fā)射功率和總子信道數(shù)，因而調(diào)制階數(shù)、子信道數(shù)目和碼率需要根據(jù)全局信息動(dòng)態(tài)地為每個(gè)接入用戶進(jìn)行調(diào)整以優(yōu)化系統(tǒng)總吞吐量。可支持的每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)速率由以下幾個(gè)因素決定基站的路徑損耗、觀測(cè)到的干擾電平、信道增益和干擾電平的波動(dòng)幅度、基站和終端的可用發(fā)射功率和剩余的子信道數(shù)目。


發(fā)明內(nèi)容
在由一個(gè)或多個(gè)基站以及多個(gè)終端組成的無線通信系統(tǒng)中，無線資源被分割成多個(gè)資源塊，其中每個(gè)資源塊由一個(gè)或多個(gè)子信道組成。
本發(fā)明提出了一種根據(jù)業(yè)務(wù)需求和信道條件來分配無線資源和確定發(fā)送參數(shù)的方法，在下行信道分配過程中，包括以下步驟 1.接收一個(gè)或多個(gè)下行子信道；在終端側(cè)測(cè)量按資源塊確定的下行鏈路信道特征和下行鏈路干擾特征； 2.終端向基站報(bào)告以下信息按資源塊確定的下行鏈路信道特征和下行鏈路的干擾特征； 3.基站基于下行業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)資源狀態(tài)、按資源塊確定的信道和干擾特征，為終端決定一組新的下行子信道以及與之相關(guān)的發(fā)送參數(shù)； 4.將新的信道分配命令發(fā)送至終端。
優(yōu)選的，所述每一個(gè)子信道包含一個(gè)或多個(gè)空符號(hào)作為干擾觀測(cè)窗，在這些空符號(hào)上無信號(hào)發(fā)射；每個(gè)子信道的干擾功率由其干擾觀測(cè)窗中的數(shù)據(jù)得到；相鄰基站在同一子信道上的干擾觀測(cè)窗位置不重合。
優(yōu)選的，所述無線通信系統(tǒng)采用OFDMA-TDMA作為多址接入方式，每一個(gè)資源塊由多個(gè)子載波和多個(gè)符號(hào)周期組成，每一個(gè)子信道由多個(gè)子載波和與資源塊相同的多個(gè)符號(hào)周期組成。
優(yōu)選的，所述無線通信系統(tǒng)采用CDMA-TDMA作為多址接入方法，每個(gè)資源塊由多個(gè)碼信道和多個(gè)符號(hào)周期組成，每個(gè)子信道包括至少一個(gè)碼信道和與資源塊相同的多個(gè)符號(hào)周期。
優(yōu)選的，所述信道特征至少包含信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)幅度(SQFM)；SQFM在空閑狀態(tài)下利用公共信道的信號(hào)或者在通信狀態(tài)下利用其專用信道的信號(hào)計(jì)算得出。
優(yōu)選的，所述下行鏈路干擾特征通過對(duì)一個(gè)資源塊中的所有下行鏈路子信道的干擾功率求取平均得出。
優(yōu)選的，所述下行鏈路干擾特征通過對(duì)一個(gè)資源塊中的分配給終端的下行鏈路子信道的干擾功率求取平均得出。
優(yōu)選的，所述接收于空閑狀態(tài)時(shí)執(zhí)行，且報(bào)告于隨機(jī)接入時(shí)執(zhí)行。
優(yōu)選的，所述接收和報(bào)告于正常通信狀態(tài)執(zhí)行。
優(yōu)選的，所述系統(tǒng)資源狀態(tài)至少有兩態(tài)功率短缺和子信道短缺；功率短缺用于指示剩余下行鏈路發(fā)送功率不足以支持剩余下行鏈路子信道；子信道短缺用于指示剩余下行鏈路發(fā)送功率可以支持遠(yuǎn)大于剩余的下行鏈路子信道數(shù)。
優(yōu)選的，所述發(fā)送參數(shù)至少包括調(diào)制編碼類型和編碼速率。
優(yōu)選的，所述決定方法包括為每種調(diào)制/編碼方式，從一個(gè)或多個(gè)下行鏈路資源塊中選取一組可用的下行鏈路子信道，以使得具有相對(duì)更高可用性度量的資源塊中的子信道被優(yōu)先選用，直到所需的下行鏈路帶寬被滿足或者直至所有可用子信道被用盡；計(jì)算所有資源塊內(nèi)的每個(gè)子信道所需發(fā)送功率；基于系統(tǒng)資源狀態(tài)來決定一種調(diào)制/編碼分配方式及其對(duì)應(yīng)的一組下行鏈路子信道。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述計(jì)算所有資源塊內(nèi)的每個(gè)子信道所需發(fā)送功率包括a.對(duì)于隨機(jī)接入后的初始信道分配，下行的計(jì)算至少基于下行信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)的幅度和下行鏈路干擾特征；b.對(duì)于通信狀態(tài)下的信道分配，下行的計(jì)算至少基于下行功率控制下所發(fā)功率以及下行信號(hào)實(shí)際接收質(zhì)量和期望接收質(zhì)量之差。
本發(fā)明提出了一種根據(jù)業(yè)務(wù)需求和信道條件來分配無線資源和確定發(fā)送參數(shù)的方法，在上行信道分配過程中，包括以下步驟 1.終端向基站報(bào)告以下信息按資源塊確定的上行鏈路發(fā)送特征和上行鏈路帶寬請(qǐng)求； 2.基站基于上行業(yè)務(wù)需求、按資源塊確定的上行信道和干擾特征，為終端決定一組新的上行子信道以及與之相關(guān)的發(fā)送參數(shù)； 3.將新的信道分配命令發(fā)送至終端。
優(yōu)選的，所述上行鏈路發(fā)送特征包括發(fā)送隨機(jī)接入時(shí)發(fā)射信號(hào)所用發(fā)送功率的信息或通信狀態(tài)時(shí)到當(dāng)前幀為止的多幀內(nèi)在專用上行鏈路子信道發(fā)送功率的統(tǒng)計(jì)值。
優(yōu)選的，所述發(fā)送參數(shù)至少包括調(diào)制編碼類型和編碼速率。
優(yōu)選的，所述決定方法包括為每種調(diào)制/編碼方式，從一個(gè)或多個(gè)上行鏈路資源塊中選取一組可用的上行鏈路子信道，以使得具有相對(duì)更高可用性度量的資源塊中的子信道被優(yōu)先選用，直到所需的上行鏈路帶寬被滿足或者直至所有可用子信道被用盡；計(jì)算所有資源塊內(nèi)的每個(gè)子信道所需發(fā)送功率；基于系統(tǒng)資源狀態(tài)來決定一種調(diào)制/編碼分配方式及其對(duì)應(yīng)的一組上行鏈路子信道。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述計(jì)算所有資源塊內(nèi)的每個(gè)子信道所需發(fā)送功率包括a.對(duì)于隨機(jī)接入后的初始信道分配，上行的計(jì)算至少基于下行信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)幅度和上行鏈路干擾特征；b.對(duì)于通信狀態(tài)下的信道分配，上行的計(jì)算至少基于上行功率控制下所發(fā)功率以及上行信號(hào)實(shí)際接收質(zhì)量和期望接收質(zhì)量之差。
優(yōu)選的，所述可用性度量是資源塊對(duì)應(yīng)的可用發(fā)送功率相對(duì)于按該資源塊確定的平均干擾功率與按該資源塊確定的單個(gè)子信道所需發(fā)送功率的乘積之比。



下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明 圖1為OFDMA-TDMA TDD系統(tǒng)典型幀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為同頻相鄰基站的干擾示意圖。
圖3為一個(gè)頻帶子信道的劃分和子信道中的IOW分配示意圖。
圖4為下行信道分配系統(tǒng)框圖。
圖5為隨機(jī)接入時(shí)基站和終端間的信息交互過程示意圖。
圖6為初始下行信道分配流程圖。
圖7為上行信道分配系統(tǒng)框圖。
圖8為初始上行信道分配流程圖。
圖9為通信狀態(tài)下信道分配的信息交互過程示意圖。

具體實(shí)施例方式 這里考慮信道的分配基本上是在一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化資源分配的問題。信道分配的目的是動(dòng)態(tài)的分配無線資源到網(wǎng)絡(luò)中并發(fā)接入的終端，在優(yōu)化系統(tǒng)吞吐量的同時(shí)，每個(gè)業(yè)務(wù)需求都得以滿足。
本發(fā)明采用一種基于OFDMA-TDMA TDD的無線系統(tǒng)來說明信道分配方法，但本發(fā)明不限于OFDMA-TDMA TDD無線系統(tǒng)。
圖1描述了OFDMA-TDD系統(tǒng)的一個(gè)傳輸幀。無線資源描述為一個(gè)二維平面，包括時(shí)間和頻率網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格表示在一個(gè)確定的時(shí)間間隔內(nèi)的子載波。一個(gè)網(wǎng)格將占用一個(gè)頻點(diǎn)和一個(gè)符號(hào)周期。符號(hào)被調(diào)制到一個(gè)網(wǎng)格來進(jìn)行發(fā)射。全部可用頻譜被劃分成N個(gè)頻帶，每個(gè)頻帶由K個(gè)子載波組成，其中N≥1和K＞1。在時(shí)域，上行和下行信號(hào)在上行幀和下行幀交替發(fā)射。每個(gè)上行幀或者下行幀被進(jìn)一步劃分成多個(gè)時(shí)隙，每一個(gè)時(shí)隙由一個(gè)或多個(gè)符號(hào)周期構(gòu)成。從上行幀到下行幀之間是第一個(gè)保護(hù)時(shí)隙，從下行幀到上行幀之間是第二個(gè)保護(hù)時(shí)隙。每個(gè)正在通信的用戶被分配一組上行時(shí)頻網(wǎng)格和一組下行時(shí)頻網(wǎng)格。優(yōu)選的方式是用戶所分配的時(shí)頻網(wǎng)格集合是一組子信道的并集。每個(gè)子信道包含一個(gè)預(yù)定義的時(shí)頻網(wǎng)格子集，該子集都落入上述確定的頻帶內(nèi)。這種從頻帶到子信道的劃分方式在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有基站中都相同。
在由多基站和多終端組成得蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)終端選擇一個(gè)基站進(jìn)行通信。選中的基站通常是到該終端的路徑損耗最小的基站，或者是該終端可到達(dá)的具有最小負(fù)載的基站。為了提高頻譜效率，優(yōu)選的是相鄰基站運(yùn)行在相同頻率上。圖2顯示了三個(gè)同頻基站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如果三個(gè)終端被分配的子信道至少部分重疊，那么小區(qū)間干擾可能在上下行通信中發(fā)生，如圖2中虛線所示。小區(qū)間干擾將顯著降低系統(tǒng)吞吐量，并抵消從相同頻率部署獲得的頻譜效率。干擾也可能來自于所部署的網(wǎng)絡(luò)之外，如雷達(dá)、廣播發(fā)射機(jī)等。如果分配的子信道與干擾具有相似的時(shí)頻特性，那么干擾會(huì)很強(qiáng)以致于通信受阻。
因此，對(duì)于干擾電平的測(cè)量和利用是非常重要的，這樣子信道可以被靈活的分配給終端以降低干擾。因?yàn)樽有诺朗腔痉峙鋯卧?，所以?yōu)選的方案是在每個(gè)子信道的基礎(chǔ)上測(cè)量干擾電平。在發(fā)明中優(yōu)選實(shí)例中，在每個(gè)子信道的一個(gè)或多個(gè)時(shí)頻網(wǎng)格上不傳輸信號(hào)。這樣的時(shí)頻網(wǎng)格被稱為干擾觀察窗(IOW)，因?yàn)橹挥懈蓴_加熱噪聲可以在每個(gè)IOW中觀察到。如前面所述，這種頻帶到子信道的劃分在所有小區(qū)中都是相同的。然而，為了觀察小區(qū)間干擾，在每個(gè)子信道中這些IOW的位置是由小區(qū)決定。特別規(guī)定，如果第m小區(qū)和第n小區(qū)是相鄰小區(qū)，對(duì)于第m小區(qū)的第i條子信道的IOW的位置和第n小區(qū)的第i子信道的IOW的位置是分開的。圖3描述了一個(gè)頻帶多個(gè)子信道的劃分和兩個(gè)相鄰小區(qū)中每個(gè)子信道內(nèi)IOW的分配方法。在每個(gè)頻帶內(nèi)的16個(gè)子載波被劃分成4個(gè)子信道。在每個(gè)子信道內(nèi)定義了2個(gè)IOW。對(duì)于兩個(gè)小區(qū)都采用相同的劃分。然而，對(duì)于相同的子信道號(hào)，IOW的位置在兩個(gè)小區(qū)中是不同的，這樣可以允許一個(gè)小區(qū)來觀察來自另一個(gè)小區(qū)的干擾。
由于基站具有全部終端帶寬需求及根據(jù)發(fā)射功率和可用子信道的無線資源的綜合信息，對(duì)所有終端的信道分配將在基站中完成。由于上下行發(fā)射功率的非對(duì)稱性，本發(fā)明中上下行信道分配是不同的，應(yīng)該分別處理。
圖4顯示了下行信道分配系統(tǒng)框圖。終端接收機(jī)進(jìn)行快速傅立葉變換，為所分配的子信道進(jìn)行信號(hào)提取和信號(hào)檢測(cè)。IOW是被提取的信號(hào)的一部分。信號(hào)檢測(cè)產(chǎn)生的符號(hào)將被進(jìn)一步用來對(duì)消息進(jìn)行解碼。被提取的信號(hào)和檢測(cè)到的符號(hào)被發(fā)送到下行測(cè)量單元，用于計(jì)算信道和干擾特性。優(yōu)選的，每個(gè)子信道使用檢測(cè)符號(hào)計(jì)算信噪比。
其中，

是檢測(cè)的符號(hào)，

是發(fā)射符號(hào)。

和

是規(guī)一化的。
除了計(jì)算瞬時(shí)信號(hào)特性外，測(cè)量單元也計(jì)算信道環(huán)境隨時(shí)間的波動(dòng)性。一個(gè)優(yōu)選的波動(dòng)度量是信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)余量(SQFMdl)，它顯示了信號(hào)質(zhì)量的變化范圍。信號(hào)質(zhì)量變化可以由信道增益波動(dòng)和干擾級(jí)別波動(dòng)引起。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例中，SQFMdl用接收前導(dǎo)強(qiáng)度來計(jì)算，接收前導(dǎo)強(qiáng)度是通過連續(xù)子幀檢測(cè)得到。SQFMdl也可以使用連續(xù)幀檢測(cè)到廣播信道的信噪比計(jì)算得出。
假設(shè)每條子信道都配置diow個(gè)IOW。瞬時(shí)干擾電平CIdl(k，t)可以用接收到的第k個(gè)子信道的所有IOW數(shù)據(jù)計(jì)算得到 這里，diow是每個(gè)子信道配置的IOW的數(shù)目，Idl(k，t，i)是在第t幀第k子信道在第i個(gè)IOW檢測(cè)到的干擾電平的復(fù)數(shù)的幅度值。此外，第k子信道的平均干擾電平通過檢測(cè)連續(xù)幀并對(duì)收到的多幀的瞬間干擾電平進(jìn)行濾波來計(jì)算，這樣因有限數(shù)據(jù)量引起的計(jì)算誤差就減小到最小。
這里Td是為了計(jì)算這個(gè)平均值所需存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的長度。如果終端在空閑狀態(tài)并且準(zhǔn)備初始化隨機(jī)接入，終端將為所有可用來分配的子信道測(cè)量干擾電平。測(cè)量結(jié)果反映了下行鏈路干擾在可用子信道上的分布，并且把測(cè)量結(jié)果在隨機(jī)接入過程中上報(bào)給基站。由于隨機(jī)接入信息包的有限帶寬，所有可分配子信道的干擾電平能被編碼來生一個(gè)縮短的信息，這個(gè)縮短信息可以被插入到隨機(jī)接入信息中。在本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)例中，整個(gè)時(shí)頻網(wǎng)格的可用頻譜被分割成資源塊。每個(gè)資源塊占用一個(gè)時(shí)隙和一個(gè)頻段。對(duì)屬于同一個(gè)資源塊的多個(gè)子信道的干擾電平取平均，即為第j個(gè)頻帶和第t幀產(chǎn)生該資源塊的瞬時(shí)干擾電平BIdl(j，t)。BIdl(j，t)能在時(shí)間上進(jìn)行進(jìn)一步平均來得到ABIdl(j，t)，ABIdl(j，t)表示第j個(gè)頻帶直到第t幀的平均干擾電平。上面的計(jì)算由如下公式得到 這里Nsch表示在第j頻段的子信道數(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)初始信道分配，隨機(jī)接入包中還包含了此接入包的發(fā)射功率Ptx和終端最大發(fā)射功率Pmax。基站可據(jù)該發(fā)射功率和收到的信號(hào)來計(jì)算出路徑損耗。為了使所求的分配信道數(shù)和調(diào)制方式更加可靠，終端將計(jì)算信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)余量(SQFMdl)，并將其值包含到隨機(jī)接入包中。一旦基站接收到屬于此資源塊的干擾特性信息、SQFMdl和接入包的發(fā)射功率，基站資源計(jì)算單元將計(jì)算出屬于該資源塊的每個(gè)下行子信道支持最小調(diào)制/編碼方式(MMCS)所需發(fā)射功率(BDPPCdl(j，t))。BDPPCdl的計(jì)算考慮了以下因素，如路徑損耗、信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)和在第k資源塊中的干擾?；贐DPPCdl可以得出在不同調(diào)制/編碼方案下的發(fā)送功率。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例中，基站計(jì)算所接收到的隨機(jī)接入信息的信噪比，然后從接入信息內(nèi)容中提取得到SQFMdl，Ptx和ABIdl(j，t)，BDPPCdl的計(jì)算公式如下 BDPPCdl(j，t)＝SNRth-Ptx-SNR-CIaccess+ABIdl(j，t)+SQFMdl 其中，CIaccess是從隨機(jī)接入子信道觀測(cè)到的干擾值；SNRth是采用最小調(diào)制/編碼方式的信噪比門限。
在隨機(jī)接入信息包中也插入初始上行鏈路的初始帶寬需求BWreq_up?；净谏闲墟溌返膸捫枨蠛鸵训竭_(dá)的、發(fā)往接入用戶的下行包計(jì)算出下行鏈路的初始帶寬需求。下行鏈路的初始信道分配由求得的下行帶寬需求與前述的信道和干擾條件得出。圖5概括了在隨機(jī)接入時(shí)基站和終端間的信息交互過程。
基站維持一張記錄資源可用性的資源表(RT)。這些資源包括總的下行可用功率Pavail_dl(j，t)和每個(gè)用戶的下行/上行子信道分配情況。通過RT維護(hù)的信息，基站能夠定位可用子信道并計(jì)算資源分配將采用的調(diào)制/編碼方式(MCS)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例中，下行鏈路的初始分配將根據(jù)子信道的相關(guān)干擾強(qiáng)度和下行鏈路的可用功率，從當(dāng)前下行鏈路的可用子信道集合中選取一個(gè)子集。特別規(guī)定，可用子信道被分組，并且在相同組中的子信道屬于同一個(gè)資源塊(RB)。在同一組中具有較小干擾的子信道將被優(yōu)先選取。對(duì)于每種調(diào)制和編碼方式，將基于BDPPCdl(j，t)和Pavail_dl(j，t)完成一種子信道的選取。每次選取包含多次迭代計(jì)算，每次迭代得到一個(gè)子信道。在每次選取過程中，如果至少滿足以下兩個(gè)條件之一，則將停止迭代并且輸出被選取的子信道(1)下行鏈路的帶寬需求被滿足；(2)所有的子信道已經(jīng)被選擇或Pavail_dl(j，t)＝0且下行鏈路的帶寬需求沒有被滿足。以上算法在基站的資源計(jì)算單元中實(shí)現(xiàn)，其流程圖如圖6所示。基站對(duì)每種可能的調(diào)制/編碼方式，都會(huì)求出一個(gè)候選的分配方案。在確定了所有的候選分配方案后，系統(tǒng)資源狀態(tài)將用來決定將哪種分配方案應(yīng)用于當(dāng)前用戶。系統(tǒng)資源狀態(tài)是一個(gè)關(guān)于用戶的參數(shù)。此參數(shù)從用戶的角度來判斷當(dāng)前基站正處于功率受限狀態(tài)還是信道受限狀態(tài)。對(duì)于功率受限狀態(tài)，將采用較低的MCS，而對(duì)于信道受限狀態(tài)，為了滿足帶寬需求應(yīng)該選擇高的MCS。
上行信道分配方案如圖7所示。BTS接收機(jī)(BTS receiver)進(jìn)行快速傅立葉變換，為所分配的子信道進(jìn)行信號(hào)提取和信號(hào)檢測(cè)。IOWs是被提取的信號(hào)中的一部分。信號(hào)檢測(cè)出來的符號(hào)可以被進(jìn)一步用來對(duì)消息進(jìn)行解碼。當(dāng)基站應(yīng)用多天線時(shí)，前面所述的信號(hào)提取和信號(hào)檢測(cè)將通過來自所有天線上的接收數(shù)據(jù)來完成。這里可以采用波束賦型和零陷技術(shù)。被提取的信號(hào)和檢測(cè)到的符號(hào)被送到上行測(cè)量單元來計(jì)算信道和干擾特征。以下的上行鏈路統(tǒng)計(jì)量與其在下行鏈路的對(duì)應(yīng)信息所采用的計(jì)算公式相同CIul(k，t)，ACIul(k，t)，BIul(j，t)和ABIul(j，t)。差別是用于計(jì)算上面統(tǒng)計(jì)量的數(shù)據(jù)是來自上行信道。
在隨機(jī)接入過程中，基站也會(huì)完成上行鏈路的初始信道分配。終端的資源計(jì)算單元將會(huì)計(jì)算上行鏈路用于支持最小調(diào)制/編碼方案(MMCS)的屬于RB的每個(gè)子信道的發(fā)射功率(BDPPCul(j，t))，(BDPPCul(j，t))將把路徑損耗、信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)和第k個(gè)RB的干擾計(jì)算在內(nèi)。各種調(diào)制/編碼方案的發(fā)射功率均可以基于(BDPPCul)被計(jì)算得出。在本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，基站計(jì)算所接收到的隨機(jī)接入包的SNRul，然后從中提取SQFMdl和Ptx，，并按照下面的計(jì)算公式計(jì)算得到BDPPCul BDPPCul(j，t)＝SNRth-Ptx-SNR-CIaccess+ABIul(j，t)+SQFMdl 這里CIaccess是從隨機(jī)接入子信道上觀測(cè)到的干擾，SNRth是采用最小調(diào)制/編碼方式所須的信噪比門限。
在本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，上行鏈路的首次分配將根據(jù)子信道的相應(yīng)干擾強(qiáng)度從當(dāng)前的可用上行鏈路子信道集合中選出一個(gè)子集。特別規(guī)定，可用子信道被分組，且在相同組中的子信道隸屬于同一個(gè)RB。在一個(gè)組中，那些具有較低干擾的子信道將被優(yōu)先選擇。對(duì)于每種調(diào)制和編碼方式，將基于BDPPCul(j，t)和Pmax完成一種子信道的選取。每次選取包含多次迭代計(jì)算，每次迭代得到一個(gè)子信道。在每次選取過程中，如果以下兩個(gè)條件中的至少一個(gè)被滿足，則將停止迭代并且輸出被選取的子信道(1)上行鏈路的帶寬需求被滿足；(2)所有的子信道已經(jīng)被選擇或Pavail_ul(j，t)＝0且上行鏈路的帶寬需求沒有被滿足。以上算法在終端資源計(jì)算單元中實(shí)現(xiàn)，其流程圖如圖8所示。對(duì)每種可能的調(diào)制/編碼方式，都會(huì)求出一個(gè)候選的分配方案。在確定了所有的候選分配方案后，其中能夠得到最大上行鏈路數(shù)據(jù)速率的候選分配方案將會(huì)被采納為最終的應(yīng)用方案。
在終端成功完成隨機(jī)接入后，終端進(jìn)入通信狀態(tài)。在通信狀態(tài)，數(shù)據(jù)將在上行幀和下行幀被傳輸。上行鏈路和下行鏈路的信道條件變化可以分別在基站和終端利用接收數(shù)據(jù)來緊密地跟蹤。在本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，上行和下行的閉環(huán)功率控制機(jī)制可以被用來跟蹤信道條件的變化。功率控制機(jī)制監(jiān)測(cè)信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)(SQI)如接收機(jī)端的SNR，并將命令反饋到發(fā)射機(jī)端用以調(diào)整發(fā)射功率強(qiáng)度，以使得SQI被穩(wěn)定在一個(gè)可接受的范圍，從而滿足預(yù)定的QoS需求。功率控制機(jī)制把在接收機(jī)測(cè)量的SQFM計(jì)算在內(nèi)。SQFM可能由于信道的衰落或者干擾或者兩者同時(shí)引起。在功率控制的幫助下，BDPPCdl(j，t)和BDPPCul(j，t)可以分別由下行和上行發(fā)射功率作滑動(dòng)平均計(jì)算得出。特別地，假定在第t幀，在第j塊的下行發(fā)射功率在一個(gè)給定的MCS下被設(shè)置為BDPdl(j，t)，BDPdl(j，t)被歸一化為BDNPdl(j，t)用以表示MCS＝1的發(fā)射功率。然后BDPPCdl(j，t)采用下面的公式進(jìn)行更新 BDPPCdl(j，t)＝α·BDPPCdl(j，t-1)+(1-α)·BDNPdl(j，t) 對(duì)于上行鏈路，已知BDPul(j，t)，BDPPCdl(j，t)可以用相似的方式進(jìn)行更新 BDPPCul(j，t)＝α·BDPPCul(j，t-1)+(1-α)·BDNPul(j，t) 為了密切的跟蹤信道的變化，BDPPCdl(j，t)和BDPPCul(j，t)在每一幀都進(jìn)行一次更新。然而，在通信狀態(tài)時(shí)，信道分配不必在每一幀進(jìn)行。通常情況下，每T幀作一次信道分配，這里T＞＞1。因此，希望分別對(duì)下行和上行鏈路利用在T幀的SQIs統(tǒng)計(jì)量來校準(zhǔn)BDNPdl(j，t)和BDNPul(j，t)。在本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在T幀內(nèi)檢測(cè)符號(hào)的SNRs被用作SQIs統(tǒng)計(jì)量，且此統(tǒng)計(jì)量的取值需使得P％的SNRs將大于此值。假設(shè)統(tǒng)計(jì)量的取值被表示為SNRstats，它需滿足 對(duì)于所有j∈[t-T+1，t]，SNR(j，t)＞SNRstats對(duì)于且100·|S|/T＝P。
假定已得到上行和下行統(tǒng)計(jì)值SNRstats_dl以及SNRstats_ul，校準(zhǔn)項(xiàng)按照如下公式計(jì)算 Dcal_dl＝SNRth(MCS)-SNRstats_dl和Dcal_ul＝SNRth(MCS)-SNRstats_ul 在計(jì)算第t幀信道分配時(shí)，Dcal_dl和Dcal_ul將被用來更新BDPPCdl(j，t)和BDPPCul(j，t) BDPPCdl(j，t*)＝BDPPCdl(j，t*)+Dcal_dl BDPPCul(j，t*)＝BDPPCul(j，t*)+Dcal_ul 一旦確定了BDPPCdl(j，t*)和BDPPCul(j，t*)，則在通信狀態(tài)下，在上行和下行鏈路所采用的信道分配算法與其在隨機(jī)接入狀態(tài)時(shí)相同(下行分配見圖6，上行見圖8)。為了便于運(yùn)算，信道信息需要從終端上報(bào)至基站。其中，上行發(fā)射功率BDPPCul(j，t*)、下行信號(hào)接收質(zhì)量SNRstats_ul(j，t*)、下行干擾電平ABIdl(j，t)、上行帶寬需求BWreq_up(j，t*)被周期性地上報(bào)給基站。信令交互如圖9所示。一旦完成了新的信道分配計(jì)算，新的信道分配及相應(yīng)參數(shù)將被發(fā)送到終端以啟動(dòng)信道重配進(jìn)程。信道分配及相應(yīng)參數(shù)包括所分配的下行/上行鏈路子信道的位置以及它們的MCS方式。
權(quán)利要求
1、在由一個(gè)或多個(gè)基站以及多個(gè)終端組成的無線通信系統(tǒng)中，無線資源被分割成多個(gè)資源塊，其中每個(gè)資源塊由一個(gè)或多個(gè)子信道組成，一種根據(jù)業(yè)務(wù)需求和信道條件來分配無線資源和確定發(fā)送參數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟
1.1接收一個(gè)或多個(gè)下行子信道；在終端側(cè)測(cè)量按資源塊確定的下行鏈路信道特征和下行鏈路干擾特征；
1.2終端向基站報(bào)告以下信息按資源塊確定的下行鏈路信道特征和下行鏈路的干擾特征；
1.3基站基于下行業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)資源狀態(tài)、按資源塊確定的信道和干擾特征，為終端決定一組新的下行子信道以及與之相關(guān)的發(fā)送參數(shù)；
1.4將新的信道分配命令發(fā)送至終端。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述每一個(gè)子信道包含一個(gè)或多個(gè)空符號(hào)作為干擾觀測(cè)窗，在這些空符號(hào)上無信號(hào)發(fā)射；每個(gè)子信道的干擾功率由其干擾觀測(cè)窗中的數(shù)據(jù)得到；相鄰基站在同一子信道上的干擾觀測(cè)窗位置不重合。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無線通信系統(tǒng)采用OFDMA-TDMA作為多址接入方式，每一個(gè)資源塊由多個(gè)子載波和多個(gè)符號(hào)周期組成，每一個(gè)子信道由多個(gè)子載波和與資源塊相同的多個(gè)符號(hào)周期組成。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無線通信系統(tǒng)采用CDMA-TDMA作為多址接入方法，每個(gè)資源塊由多個(gè)碼信道和多個(gè)符號(hào)周期組成，每個(gè)子信道包括至少一個(gè)碼信道和與資源塊相同的多個(gè)符號(hào)周期。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道特征至少包含信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)幅度(SQFM)；SQFM在空閑狀態(tài)下利用公共信道的信號(hào)或者在通信狀態(tài)下利用其專用信道的信號(hào)計(jì)算得出。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行鏈路干擾特征通過對(duì)一個(gè)資源塊中的所有下行鏈路子信道的干擾功率求取平均得出。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行鏈路干擾特征通過對(duì)一個(gè)資源塊中的分配給終端的下行鏈路子信道的干擾功率求取平均得出。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收于空閑狀態(tài)時(shí)執(zhí)行，且報(bào)告于隨機(jī)接入時(shí)執(zhí)行。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收和報(bào)告于正常通信狀態(tài)執(zhí)行。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)資源狀態(tài)至少有兩態(tài)功率短缺和子信道短缺；功率短缺用于指示剩余下行鏈路發(fā)送功率不足以支持剩余下行鏈路子信道；子信道短缺用于指示剩余下行鏈路發(fā)送功率可以支持遠(yuǎn)大于剩余的下行鏈路子信道數(shù)。
11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送參數(shù)至少包括調(diào)制編碼類型和編碼速率。
12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述決定方法包括為每種調(diào)制/編碼方式，從一個(gè)或多個(gè)下行鏈路資源塊中選取一組可用的下行鏈路子信道，以使得具有相對(duì)更高可用性度量的資源塊中的子信道被優(yōu)先選用，直到所需的下行鏈路帶寬被滿足或者直至所有可用子信道被用盡；計(jì)算所有資源塊內(nèi)的每個(gè)子信道所需發(fā)送功率；基于系統(tǒng)資源狀態(tài)來決定一種調(diào)制/編碼分配方式及其對(duì)應(yīng)的一組下行鏈路子信道。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所有資源塊內(nèi)的每個(gè)子信道所需發(fā)送功率包括
a.對(duì)于隨機(jī)接入后的初始信道分配，下行的計(jì)算至少基于下行信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)的幅度和下行鏈路干擾特征；
b.對(duì)于通信狀態(tài)下的信道分配，下行的計(jì)算至少基于下行功率控制下所發(fā)功率以及下行信號(hào)實(shí)際接收質(zhì)量和期望接收質(zhì)量之差。
14、在由一個(gè)或多個(gè)基站以及多個(gè)終端組成的無線通信系統(tǒng)中，無線資源被分割成多個(gè)資源塊，其中每個(gè)資源塊由一個(gè)或多個(gè)子信道組成，一種根據(jù)業(yè)務(wù)需求和信道條件來分配無線資源和確定發(fā)送參數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟
14.1終端向基站報(bào)告以下信息按資源塊確定的上行鏈路發(fā)送特征和上行鏈路帶寬請(qǐng)求；
14.2基站基于上行業(yè)務(wù)需求、按資源塊確定的上行信道和干擾特征，為終端決定一組新的上行子信道以及與之相關(guān)的發(fā)送參數(shù)；
14.3將新的信道分配命令發(fā)送至終端。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述上行鏈路發(fā)送特征包括發(fā)送隨機(jī)接入時(shí)發(fā)射信號(hào)所用發(fā)送功率的信息或通信狀態(tài)時(shí)到當(dāng)前幀為止的多幀內(nèi)在專用上行鏈路子信道發(fā)送功率的統(tǒng)計(jì)值。
16、根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送參數(shù)至少包括調(diào)制編碼類型和編碼速率。
17、根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述決定方法包括為每種調(diào)制/編碼方式，從一個(gè)或多個(gè)上行鏈路資源塊中選取一組可用的上行鏈路子信道，以使得具有相對(duì)更高可用性度量的資源塊中的子信道被優(yōu)先選用，直到所需的上行鏈路帶寬被滿足或者直至所有可用子信道被用盡；計(jì)算所有資源塊內(nèi)的每個(gè)子信道所需發(fā)送功率；基于系統(tǒng)資源狀態(tài)來決定一種調(diào)制/編碼分配方式及其對(duì)應(yīng)的一組上行鏈路子信道。
18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所有資源塊內(nèi)的每個(gè)子信道所需發(fā)送功率包括
a.對(duì)于隨機(jī)接入后的初始信道分配，上行的計(jì)算至少基于下行信號(hào)質(zhì)量波動(dòng)幅度和上行鏈路干擾特征；
b.對(duì)于通信狀態(tài)下的信道分配，上行的計(jì)算至少基于上行功率控制下所發(fā)功率以及上行信號(hào)實(shí)際接收質(zhì)量和期望接收質(zhì)量之差。
19、根據(jù)權(quán)利要求12和17所述的方法，其特征在于，所述可用性度量是資源塊對(duì)應(yīng)的可用發(fā)送功率相對(duì)于按該資源塊確定的平均干擾功率與按該資源塊確定的單個(gè)子信道所需發(fā)送功率的乘積之比。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種無線通信系統(tǒng)中信道和信號(hào)發(fā)送參數(shù)聯(lián)合分配的方法，主要步驟包括(1)在終端側(cè)測(cè)量按資源塊確定的下行鏈路信道特征和下行鏈路干擾特征；(2)終端向基站報(bào)告按資源塊確定的下行鏈路信道特征和干擾特征，或者按資源塊確定的上行鏈路發(fā)送特征和帶寬請(qǐng)求；(3)基站基于下/上行業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)資源狀態(tài)、按資源塊確定的信道和干擾特征，為終端決定一組新的下/上行子信道以及與之相關(guān)的發(fā)送參數(shù)；(4)將新的信道分配命令發(fā)送至終端。本發(fā)明提出的方法根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求和系統(tǒng)信道條件來分配無線資源和確定發(fā)送參數(shù)，可以大大優(yōu)化系統(tǒng)性能和效率。
文檔編號(hào)H04W72/04GK101409921SQ20071017570
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
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