專利名稱：一種無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)雙工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)雙工方法。
背景技術(shù)：
近年來，無線通信技術(shù)的發(fā)展非常迅速，在商用化進(jìn)程逐漸加快的同時，未來4G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)被提上議事日程。從技術(shù)層面講，未來的無線通信系統(tǒng)將會支持更高的傳輸速率，更大的傳輸容量；從消費(fèi)者的角度來講，未來的無線通信系統(tǒng)將會提供更豐富多彩、更加時尚的服務(wù)，讓消費(fèi)者無處不在地感受到無線接入的便捷。未來將是一個日益龐大的無線通信運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，如何保證它的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，以及高效地利用政府許可的寶貴的頻率資源是一個迫在眉睫的問題。雙工技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，它是無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)，它的重要性在于
1.實(shí)現(xiàn)了上下行鏈路資源的分割(或分配)，使其滿足傳輸?shù)男枰?br> 2.實(shí)現(xiàn)了上下行鏈路資源的隔離，降低彼此的干擾，保證傳輸?shù)恼＿M(jìn)行。
無線通信系統(tǒng)使用的雙工技術(shù)主要有2種頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)。頻分雙工(FDD)，操作時需要2個獨(dú)立的信道，一個信道用于傳送下行(基站到移動臺)信息， 另一個信道用來傳送上行(移動臺到基站)信息。2個信道之間存在一個保護(hù)頻段，用于防止鄰近的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間產(chǎn)生相互干擾。時分雙工(TDD)，只需要一個信道，無論向下還是向上傳送信息都采用這同一個信道。
系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)在不同時隙進(jìn)行發(fā)送和接收操作，它們之間不會產(chǎn)生相互干擾。目前的FDD雙工技術(shù)方案特點(diǎn)是
①上下行鏈路的頻率點(diǎn)一一對應(yīng)。在已有的系統(tǒng)中，一個上行鏈路的頻點(diǎn)固定地與一個下行鏈路的頻點(diǎn)組成一個頻率對。
②上下行鏈路的頻率資源相等。
③上下行鏈路之間需要頻率隔離帶。
從以上特點(diǎn)可以看出，傳統(tǒng)FDD雙工技術(shù)的單向鏈路的無線資源是固定的，當(dāng)傳輸非對稱型業(yè)務(wù)時，會出現(xiàn)某個單向鏈路的資源空閑，因此頻譜利用率較低。
相比FDD方案，TDD技術(shù)略有改進(jìn)。理論上，時分雙工系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)的情況動態(tài)的調(diào)整上下行時隙的分配，即上下行時隙的切換點(diǎn)是可變的。但可變切換點(diǎn)技術(shù)的利用會引入交叉時隙，即下行時隙小區(qū)周圍的小區(qū)使用的是上行時隙，由此帶來嚴(yán)重的交叉時隙干擾。因此，在目前TDSCDMA中，它的上下行鏈路時隙切換點(diǎn)的位置是固定的，不能隨意調(diào)整，沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的對業(yè)務(wù)的動態(tài)適配。
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，也提高了用戶對下行的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，?dǎo)致了上下行鏈路信息傳輸?shù)姆菍ΨQ特性，解決未來無線通信上下行鏈路傳輸?shù)姆菍ΨQ性，設(shè)計(jì)高效的利用頻率資源方法、滿足非對稱上下行鏈路傳輸方法是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)雙工方法，該方法解決現(xiàn)階段以及未來無線通信系統(tǒng)中存在的頻率資源短缺且通信業(yè)務(wù)量需求日益增加的問題，以及在上下行鏈路傳輸?shù)姆菍ΨQ性鏈路傳輸?shù)臈l件下，動態(tài)帶寬的分配的問題，提高了頻帶使用效率，實(shí)現(xiàn)了上下行鏈路非對稱性傳輸分配。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)雙工方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟
A、確定上行和下行鏈路單位帶寬；
B、確定上行和下行頻率池；
C、用戶單元向自適應(yīng)頻率資源管理平臺申請頻帶帶寬信息；
D、所述自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收用戶單元的頻帶帶寬信息并建立帶寬連接;
E、所述自適應(yīng)頻率資源管理平臺分配空閑頻點(diǎn)給用戶單元，并根據(jù)用戶單元的帶寬需求動態(tài)調(diào)整帶寬；
F、用戶單元在頻點(diǎn)資源使用完畢后，發(fā)送拆除鏈接申請信息；
G、所述自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收到拆除鏈接申請，將頻點(diǎn)收回。
其中，所述步驟A中，根據(jù)一個區(qū)域的上下行速率之比統(tǒng)計(jì)值來確定上、下行鏈路的單位帶寬；所述上行鏈路分配5KHz單位帶寬，所述下行鏈路分配IKHz單位帶寬。
其中，所述步驟B中，將上行鏈路按上行單位帶寬劃分成上行可用頻點(diǎn)，上行鏈路的可用頻點(diǎn)組成上行頻率池；將下行鏈路按上行單位帶寬劃分成下行頻點(diǎn)，下行鏈路的可用頻點(diǎn)組成下行頻率池。
其中，從上行頻率池中挑選出一組空閑頻點(diǎn)組成一個上行頻率簇；從下行頻率池中挑選出一組空閑頻點(diǎn)組成一個下行頻率簇；一個上行頻率簇與一個下行頻率簇構(gòu)成一個雙工頻率使用對。
其中，所述可用頻 點(diǎn)包括空閑頻點(diǎn)和已用頻點(diǎn)；所述可用頻點(diǎn)是指在一個國家無委授權(quán)的頻率范圍內(nèi)被劃分后的所有頻點(diǎn)；所述空閑頻點(diǎn)是指頻率池中未被分配給用戶的頻點(diǎn)。
其中，所述步驟C中，所述用戶單元利用單位帶寬向自適應(yīng)頻率資源管理平臺發(fā)出頻帶申請，并向自適應(yīng)頻率資源管理平臺申請頻帶帶寬信息。
其中，所述頻帶帶寬信息包括傳輸方向、傳輸業(yè)務(wù)類型、需求帶寬。
其中，所述步驟E中，從頻率池中選取需求帶寬的空閑頻點(diǎn)分配給用戶單元，用戶單元獲得頻點(diǎn)開始傳輸信息；
若同時執(zhí)行從上行和下行鏈路業(yè)務(wù)，則自適應(yīng)頻率資源管理平臺分別從上行和下行頻率池中選取空間頻點(diǎn)，組成一組頻率對，完成上行和下行鏈路傳輸；
對已建立帶寬連接的用戶，自適應(yīng)頻率資源管理平臺根據(jù)用戶帶寬需求動態(tài)調(diào)整帶寬。
其中，所述步驟G中，所述自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收到拆除鏈接申請，及時將頻點(diǎn)收回，并在頻率池中記錄為空閑頻點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)帶寬的動態(tài)分配。
與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是
1、本發(fā)明在傳統(tǒng)方法上增加了用戶單元頻帶申請，用戶單元頻帶需要申請，有效的節(jié)約了非使用狀態(tài)下，被分配帶寬，達(dá)到即用即申請；自適應(yīng)頻率資源管理平臺，可快速鏈接和拆除用戶帶寬需求，將頻帶資源實(shí)時，及時回收，保證了用戶有空閑頻段的使用，用戶可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，從頻率池中選取不同數(shù)目頻點(diǎn)組成上行和下行頻率簇，實(shí)現(xiàn)了上下行鏈路頻點(diǎn)的自由分配；增加了用戶單元申請釋放頻點(diǎn)，及時釋放頻點(diǎn)，以便別的用戶使用，自適應(yīng)頻率資源管理平臺的有效分配，最后使整個發(fā)明的技術(shù)方案合理實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)。
2、本發(fā)明有效解決頻率動態(tài)帶寬的分配，提高了頻率使用效率，解決了上下行鏈路非對稱性傳輸分配。


圖1是本發(fā)明提供的上下行鏈路單位帶寬劃分模型圖2是本發(fā)明提供的上下行鏈路單位帶寬頻點(diǎn)劃分模型圖3是本發(fā)明提供的無線通信系統(tǒng)由用戶和管理平臺實(shí)現(xiàn)頻率資源的有效利用流程圖4是本發(fā)明提供的無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)雙工方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明在傳統(tǒng)方法上增加了用戶頻帶申請單元，用戶單元頻帶需要申請，有效的節(jié)約了非使用狀態(tài)下，被分配帶寬，達(dá)到即用即申請；自適應(yīng)頻率資源管理平臺，可快速鏈接和拆除用戶帶寬需求，將頻帶資源實(shí)時，及時回收，保證了用戶有空閑頻段的使用，用戶可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，從頻率池中選取不同數(shù)目頻點(diǎn)組成上行和下行頻率簇，實(shí)現(xiàn)了上下行鏈路頻點(diǎn)的自由分配；增加了用戶單元申請釋放頻點(diǎn)，及時釋放頻點(diǎn)，以便別的用戶使用，自適應(yīng)頻率資源管理平臺的有效分配，最后整個發(fā)明的合理實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)。
本發(fā)明提供的無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)雙工方法流程圖如圖4所示，包括下述步驟
A、本發(fā)明上下行鏈路單位帶寬劃分模型圖如圖1所示，本發(fā)明根據(jù)一個區(qū)域長期的上下行速率之比統(tǒng)計(jì)值來確定上行、下行鏈路的單位帶寬，電力無線通信系統(tǒng)中由于上行業(yè)務(wù)較多，所以上行分配較寬的單位帶寬，下行分配單位帶寬遠(yuǎn)小于上行單位帶寬，單位帶寬是一個很窄的基頻，基頻的整數(shù)倍組成了下行帶寬或上行帶寬。如上行分配5KHz單位帶寬，下行分配IKHz單位帶寬，下行帶寬遠(yuǎn)小于上行帶寬，在上下鏈路傳輸過程中，滿足較小單位頻帶的組合，滿足由業(yè)務(wù)引起的非對稱鏈路傳輸帶寬需求。
B、本發(fā)明上下行鏈路單位帶寬頻點(diǎn)劃分模型圖如圖2所示，將所有上行(下行)頻率按上行(下行)單位帶寬劃分成上行(下行)頻點(diǎn)，所有上行(下行)鏈路 的可用頻點(diǎn)組成上行(下行)頻率池；從上行(下行)頻率池中挑選出一組空閑頻點(diǎn)組成一個上行(下行)頻率簇。頻率簇中頻點(diǎn)數(shù)非固定，一個上行頻率簇與一個下行頻率簇構(gòu)成一個雙工頻率使用對。如圖2中fa0、fal、fa2、fan等組成了上行頻率池，而fb0、fbl、fb2、fbn等組成了下行頻率池?？捎妙l點(diǎn)包括空閑頻點(diǎn)和已用頻點(diǎn)；可用頻點(diǎn)是指在一個國家無委授權(quán)的頻率范圍內(nèi)被劃分后的所有頻點(diǎn)；空閑頻點(diǎn)是指頻率池中未被分配給用戶的頻點(diǎn)。
C、用戶單元利用單位帶寬向自適應(yīng)頻率資源管理平臺發(fā)出頻帶申請，向自適應(yīng)頻率資源管理平臺申請頻帶帶寬信息。頻帶帶寬信息主要包括傳輸方向、傳輸業(yè)務(wù)類型、需求帶寬。
D、自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收到用戶單元的頻帶申請信息，迅速與用戶單元建立帶寬鏈接。
E、從頻率池中選取需求數(shù)目的空閑頻點(diǎn)分配給用戶單元，用戶單元獲得頻點(diǎn)開始傳輸信息，若同時從才上下行鏈路業(yè)務(wù)，自適應(yīng)頻率資源管理平臺將分別從上下行頻率池中選取空間頻點(diǎn)，組成一組頻率對，完成上下行鏈路傳輸；對已經(jīng)建立連接的用戶，頻帶管理平臺可以根據(jù)用戶需求動態(tài)，不斷調(diào)整帶寬。
F、用戶在頻點(diǎn)資源使用完畢后，發(fā)送拆除鏈接申請信息。
G、自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收到拆除鏈接申請，及時將頻點(diǎn)收回，在頻率池中記錄為空閑頻點(diǎn)，以便其他用戶的使用。
本發(fā)明無線通信系統(tǒng)由用戶和管理平臺實(shí)現(xiàn)頻率資源的有效利用流程圖如圖3 所示，圖3采用的系統(tǒng)中，整個服務(wù)區(qū)將被劃分為不同的區(qū)群，每個區(qū)群由一系列小區(qū)組成，如A小區(qū)、B小區(qū)、N小區(qū)組成，并受控于一個高層的自適應(yīng)頻率資源管理平臺。整個區(qū)群共享一個公共的上行(下行)頻率池，而自適應(yīng)頻率資源管理平臺可以根據(jù)每個小區(qū)的實(shí)際業(yè)務(wù)狀況，從頻率池中選取不同數(shù)目的頻點(diǎn)組成頻率簇以供使用。圖3所示A、B小區(qū)提出拆除鏈接申請，自適應(yīng)頻率資源管理平臺響應(yīng)并及時的回收釋放給小區(qū)的頻點(diǎn)，將釋放后的頻點(diǎn)在頻率池中標(biāo)記為空閑頻點(diǎn)。N小區(qū)提出頻率申請并發(fā)送頻率需求信息，自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收到頻率申請，系統(tǒng)內(nèi)部分析并響應(yīng)申請與N小區(qū)建立連接，從上下行頻率池中選取不同數(shù)目的頻點(diǎn)，組成2個頻率簇與一個下行頻點(diǎn)構(gòu)成一個雙工頻率使用對，完成頻率的動態(tài)分配。
根據(jù)小區(qū)負(fù)載的大小自適應(yīng)頻率資源管理平臺響應(yīng)不同的上下行頻點(diǎn)的分配方案，以上方案就適用于普通的負(fù)載的小區(qū)。自適應(yīng)頻率資源管理平臺從頻率池中選取一個上行頻率簇來對應(yīng)一個下行頻點(diǎn)。這種分配方法適用于區(qū)群中的小區(qū)負(fù)載較大、業(yè)務(wù)非對稱特性不明顯的情況，每個小區(qū)使用頻率池中的所有頻率，避免由于缺少頻率資源，而引起系統(tǒng)阻塞，提高了系統(tǒng)頑健性。若從頻率池中選取一個上行頻率簇來對應(yīng)一個下行頻率簇 (擁有2個頻點(diǎn))。在這種情況下，所有的小區(qū)采用相同的上行頻率簇，而下行則擁有2個頻點(diǎn)。這種分配方法適用于區(qū)群中存在高負(fù)載的非對稱業(yè)務(wù)，系統(tǒng)預(yù)先分配的下行頻率資源完全被使用，系統(tǒng)又分配一個下行頻點(diǎn)，這樣做可以更好的支持非對稱業(yè)務(wù)，滿足未來移動通信系統(tǒng)的需求。
本發(fā)明相對于傳統(tǒng)`系統(tǒng)給所有小區(qū)分配相同的資源，上、下行鏈路的單位帶寬的劃分，上下行頻率池的組成，從上、下性頻率池中選取需求頻點(diǎn)數(shù)，多個頻點(diǎn)的組合，自適應(yīng)頻率資源管理平臺能夠靈活的建立與拆除用戶的鏈接，可以根據(jù)小區(qū)的負(fù)載分配相應(yīng)的頻率資源，靈活的實(shí)現(xiàn)了頻率資源的動態(tài)分配，滿足了上下行鏈路不對稱業(yè)務(wù)與頻點(diǎn)需求的不對稱性，提高了資源利用率，同時由于各小區(qū)上下行使用不同的頻率，減小了同頻干擾，提聞了系統(tǒng)容量。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或 者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 A、確定上行和下行鏈路單位帶寬； B、確定上行和下行頻率池； C、用戶單元向自適應(yīng)頻率資源管理平臺申請頻帶帶寬信息； D、所述自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收用戶單元的頻帶帶寬信息并建立帶寬連接； E、所述自適應(yīng)頻率資源管理平臺分配空閑頻點(diǎn)給用戶單元，并根據(jù)用戶單元的帶寬需求動態(tài)調(diào)整帶寬； F、用戶單元在頻點(diǎn)資源使用完畢后，發(fā)送拆除鏈接申請信息； G、所述自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收到拆除鏈接申請，將頻點(diǎn)收回。
2.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，所述步驟A中，根據(jù)一個區(qū)域的上下行速率之比統(tǒng)計(jì)值來確定上、下行鏈路的單位帶寬；所述上行鏈路分配5KHz單位帶寬，所述下行鏈路分配IKHz單位帶寬。
3.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，所述步驟B中，將上行鏈路按上行單位帶寬劃分成上行可用頻點(diǎn)，上行鏈路的可用頻點(diǎn)組成上行頻率池；將下行鏈路按上行單位帶寬劃分成下行頻點(diǎn)，下行鏈路的可用頻點(diǎn)組成下行頻率池。
4.如權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，從上行頻率池中挑選出一組空閑頻點(diǎn)組成一個上行頻率簇；從下行頻率池中挑選出一組空閑頻點(diǎn)組成一個下行頻率簇；一個上行頻率簇與一個下行頻率簇構(gòu)成一個雙工頻率使用對。
5.如權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，所述可用頻點(diǎn)包括空閑頻點(diǎn)和已用頻點(diǎn)；所述可用頻點(diǎn)是指在一個國家無委授權(quán)的頻率范圍內(nèi)被劃分后的所有頻點(diǎn)；所述空閑頻點(diǎn)是指頻率池中未被分配給用戶的頻點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，所述步驟C中，所述用戶單元利用單位帶寬向自適應(yīng)頻率資源管理平臺發(fā)出頻帶申請，并向自適應(yīng)頻率資源管理平臺申請頻帶帶寬信息。
7.如權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，所述頻帶帶寬信息包括傳輸方向、傳輸業(yè)務(wù)類型、需求帶寬。
8.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，所述步驟E中，從頻率池中選取需求帶寬的空閑頻點(diǎn)分配給用戶單元，用戶單元獲得頻點(diǎn)開始傳輸信息； 若同時執(zhí)行從上行和下行鏈路業(yè)務(wù)，則自適應(yīng)頻率資源管理平臺分別從上行和下行頻率池中選取空間頻點(diǎn),組成一組頻率對,完成上行和下行鏈路傳輸； 對已建立帶寬連接的用戶，自適應(yīng)頻率資源管理平臺根據(jù)用戶帶寬需求動態(tài)調(diào)整帶寬。
9.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)雙工方法，其特征在于，所述步驟G中，所述自適應(yīng)頻率資源管理平臺接收到拆除鏈接申請，及時將頻點(diǎn)收回，并在頻率池中記錄為空閑頻點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)帶寬的動態(tài)分配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng)中動態(tài)帶寬分配的自適應(yīng)雙工方法，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)1)根據(jù)一個區(qū)域長期的上下行速率之比統(tǒng)計(jì)值來確定上、下行鏈路的單位帶寬；2)將所有上行(下行)頻率按上行(下行)單位帶寬劃分成上行(下行)頻點(diǎn)，所有上行(下行)鏈路的可用頻點(diǎn)組成上行(下行)頻率池；3)用戶單元建立頻帶申請系統(tǒng)，向自適應(yīng)頻率資源管理平臺申請頻帶帶寬信息；4)建立自適應(yīng)頻率資源管理平臺，一是快速鏈接和拆除符合用戶帶寬需求的業(yè)務(wù)平臺，二是對于已經(jīng)建立的業(yè)務(wù)；5)用戶單元申請釋放頻點(diǎn)，用戶單元發(fā)出拆除連接的請求，及時釋放頻點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)頻率動態(tài)帶寬的分配，提高了頻率使用效率，解決了上下行鏈路非對稱性傳輸分配。
文檔編號H04W28/20GK103037447SQ20121056283
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者臧志斌, 李麗麗, 歐清海, 富志偉, 賀金紅, 何清素, 余斌 申請人:深圳市國電科技通信有限公司, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司