專(zhuān)利名稱(chēng)：：分配空中接口上的頻率子信道的方法和無(wú)線資源分配設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于將無(wú)線通信系統(tǒng)空中接口上的頻率子信道分配給用戶的方法。
背景技術(shù)：
：在多載波系統(tǒng)，如OFDMA(正交頻分多址)傳輸系統(tǒng)中，將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分成多個(gè)并行數(shù)據(jù)流，每一個(gè)數(shù)據(jù)流用來(lái)調(diào)制一個(gè)單獨(dú)的子栽波。換句話說(shuō)，寬帶無(wú)線信道被劃分成多個(gè)窄帶頻率子載波，這些窄帶頻率子載波被分組為子信道，每個(gè)子載波被獨(dú)立調(diào)制，其中使用如QPSK、16QAM、64QAM或更高階調(diào)制以允實(shí)現(xiàn)每個(gè)子載波的更高數(shù)據(jù)速率。在這樣的系統(tǒng)中，子載波頻率或子信道可以^皮短期地(如全部2ms)分配給用戶信道，并且為每個(gè)用戶限定傳輸信道的每個(gè)子載波的調(diào)制階數(shù)也應(yīng)當(dāng)在同樣的短期基礎(chǔ)上被更新。存在不同的方式來(lái)增加系統(tǒng)的總吞吐量。也就是當(dāng)為用戶確定最合適的子載波或子信道時(shí)，用于這些子載波或子信道的最佳調(diào)制應(yīng)當(dāng)被適當(dāng)?shù)剡x取。僅當(dāng)在接收機(jī)處的信干比(SINR)足夠高以允許解調(diào)時(shí)，才使用更高的調(diào)制階數(shù)。其次，網(wǎng)絡(luò)為蜂窩無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)剡x擇頻率復(fù)用(reuse)，從而在小區(qū)中復(fù)用盡可能多的子信道而不會(huì)引起干擾。為了這一目的，小區(qū)可被劃分為扇區(qū)和子扇區(qū)，并且可用子信道集本身可以被劃分成多個(gè)子信道子集，如圖1所示，一個(gè)預(yù)定的子信道子集被用于小區(qū)的一個(gè)預(yù)定子扇區(qū)中。以基站BS為中心的小區(qū)被劃分為3個(gè)扇區(qū)A、B和C。每個(gè)扇區(qū)被進(jìn)一步劃分為3個(gè)子扇區(qū)Al.....A3,Bl.....B3,Cl.....C3。假定網(wǎng)絡(luò)中有N個(gè)可用的頻率子信道，可以組成3組子信道(0,nl),(nl,n2)，(n2,N),并且4姿照下面的方式分配給子扇區(qū)子信道組(0，nl)分配給子扇區(qū)Al、Bl、Cl中的用戶，子信道組(nl,n2)分配給子扇區(qū)A2、B2、C2中的用戶，子信道組(n2，N)分配給子扇區(qū)A3、B3、C3中的用戶。由于沒(méi)有同樣的子信道子組被用于小區(qū)的兩個(gè)相鄰部分中，因此這一固定的分配保證了較低的子扇區(qū)間干擾。由于全部頻率子信道在全部小區(qū)甚至每個(gè)小區(qū)的全部扇區(qū)中同時(shí)使用，因此這一分配方案是稱(chēng)為頻率復(fù)用1的方案。一旦為子扇區(qū)確定了頻率子組，就為位于相應(yīng)子扇區(qū)中的用戶分配該頻率子組中的一個(gè)或多個(gè)頻率子信道以用于與基站通信。本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步改進(jìn)頻率復(fù)用1的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的容量。
發(fā)明內(nèi)容這些目的及其他下面出現(xiàn)的目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的用于在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)將無(wú)線通信系統(tǒng)空中接口上的頻率子信道分配給用戶的方法以及根據(jù)權(quán)利要求9的無(wú)線資源分配設(shè)備來(lái)達(dá)到。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于在小區(qū)中更靈活地分配頻率子信道并同時(shí)確保較低的小區(qū)間和小區(qū)內(nèi)干擾。本發(fā)明進(jìn)一步的有利特征在從屬權(quán)利要求中限定。及附圖后，可以意識(shí)到本發(fā)明的其他特4i和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的頻率子信道分配方法；圖2a、圖2b、圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的頻率子信道分配方法；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的不同步驟的流程圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線資源分配設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式。具體實(shí)施例方式圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的頻率子信道分配方法，在本專(zhuān)利申請(qǐng)的"
背景技術(shù)：
"部分已經(jīng)結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了描述。圖2a、圖2b、圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的頻率子信道分配方法。圖2a示出了包括使用全向天線的基站BS,圍繞該基站BS的小區(qū)和被該小區(qū)覆蓋的兩個(gè)用戶MS1、MS2的簡(jiǎn)化情況。根據(jù)本發(fā)明，確定所述用戶的角度位置。實(shí)踐中，對(duì)應(yīng)于角度位置0來(lái)選擇從基站BS出發(fā)的參考方向。用戶MS1、MS2的方向與該參考方向間的角度就是這個(gè)用戶的角度位置。在這個(gè)例子里，MS1的角度位置為al而MS2的角度位置a2。根據(jù)一個(gè)用戶本身的角度位置以及至少一個(gè)其他用戶的角度位置來(lái)給該用戶分配頻率子信道。在這一例子中，按照角度位置遞增確定用戶的順序。還要確定頻率子信道的順序。之后開(kāi)始進(jìn)行映射。按照頻率子信道的預(yù)定順序給順序中的第一個(gè)用戶分配一個(gè)或多個(gè)頻率子信道。在簡(jiǎn)單情況下，子信道的順序可以根據(jù)遞增頻率來(lái)限定。在簡(jiǎn)單情況下，只能為每個(gè)用戶分配一個(gè)頻率子信道。作為替代，可以根據(jù)用戶需求為每個(gè)用戶分配預(yù)定數(shù)目的頻率子信道?？梢愿鶕?jù)不在本發(fā)明范圍內(nèi)的公知方法在調(diào)度器處確定每個(gè)用戶需要的子信道的數(shù)目。圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)現(xiàn)方式，其包括三扇區(qū)(3-sectored)基站，每個(gè)扇區(qū)的角度為120°。本領(lǐng)域4支術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，本發(fā)明可以應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何N扇區(qū)基站，并且各扇區(qū)的角度大小可能互不相同。在這一實(shí)施例中，基站BS^皮扇區(qū)A、B和C包圍。為了說(shuō)明的目的，在每個(gè)扇區(qū)中有3個(gè)用戶可用，MSA1、MSA2、MSA34姿角度位置遞增排序在扇區(qū)A中，MSB1、MSB2、MSB3按角度位置遞增排序在扇區(qū)B中，MSC1、MSC2、MSC34安角度位置遞增排序在扇區(qū)C中。預(yù)定數(shù)目的子信道(這里是48個(gè))可用于通信，并且可以在全部3個(gè)扇區(qū)同時(shí)使用，從而得到頻率復(fù)用l的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)扇區(qū)中用戶的角度位置以及這一扇區(qū)中其他用戶的角度位置為這一用戶分配子信道。在這一實(shí)施例中，按照頻率遞增來(lái)分配頻率子信道。為具有最低角度位置的用戶MSA1分配最前面的16個(gè)子信道。為具有次低角度位置的用戶MSA2分配接下來(lái)的16個(gè)子信道。最后，為具有最高角度位置的用戶MSA3分配再接下來(lái)的16個(gè)子信道。在扇區(qū)B和C中重復(fù)同樣的過(guò)程。圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)有利實(shí)現(xiàn)方式，其包括三扇區(qū)基站，每個(gè)扇區(qū)的角度為120。。在這一實(shí)施例中，基站BS被扇區(qū)A、B和C包圍。為了說(shuō)明的目的，在每個(gè)扇區(qū)中有3個(gè)用戶，MSA1、MSA2、MSA3按角度位置遞增排序在扇區(qū)A中，MSB1、MSB2、MSB34姿角度位置遞增排序在扇區(qū)B中，MSC1、MSC2、MSC3按角度位置遞增排序在扇區(qū)C中。預(yù)定數(shù)目的子信道(這里是48個(gè))可用于通信，并且可以在全部3個(gè)扇區(qū)同時(shí)使用，從而得到頻率復(fù)用l的網(wǎng)絡(luò)。所定義的子信道組的數(shù)目與位于不同扇區(qū)中的用戶數(shù)目相同，這里為了簡(jiǎn)化的目的定義了3個(gè)組SCG1、SCG2、SCG3。SCG1包括最前面的16個(gè)子信道0到15,SCG2包括4婁下來(lái)的16個(gè)子信道16到31,SCG3包括再接下來(lái)的16個(gè)子信道32到47。根據(jù)扇區(qū)中用戶的角度位置以及這一扇區(qū)中其他用戶的角度位置，以及根據(jù)該基站的相鄰扇區(qū)中使用的子信道順序，為這一用戶分配子信道。在扇區(qū)A中，為具有最低角度位置的用戶MSA1分配SCG1。為具有次低角度位置的用戶MSA2分配SCG2。最后，為具有最高角度位置的用戶MSA3分配SCG3。在扇區(qū)B中，為MSB1分配SCG2，為MSB2分配SCG3，為MSB3分配SCG1。在扇區(qū)C中，為MSC1分配SCG3，為MSC2分配SCG1，為MSC3分配SCG2。當(dāng)所述該方法#:類(lèi)似地用于不同的相鄰小區(qū)中時(shí)，這一實(shí)施例具有減少小區(qū)間干擾的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，根據(jù)本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于小區(qū)中任何數(shù)目的扇區(qū)，小區(qū)中任何數(shù)目的用戶。此外，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，這些頻率子信道組可以是同樣大小或不同大小的。在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，如果扇區(qū)中有太多的用戶需要資源，則可以定義要同時(shí)服務(wù)的用戶組。優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)將屬于一個(gè)組的用戶的角度位置選擇為彼此相距盡可能遠(yuǎn)。將不同的用戶組調(diào)度在不同的時(shí)間間隔上。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的不同步驟的流程圖。步驟31包括確定被小區(qū)覆蓋的用戶相對(duì)于基站的角度位置。這可以^4居不同的方法來(lái)完成。一個(gè)解決方案包括使用上行鏈路天線陣列處理。執(zhí)行接收機(jī)算法，產(chǎn)生與用于在下行鏈路中使用波束控制進(jìn)行傳輸以便向用戶傳輸數(shù)據(jù)的波束方向圖相同的波束方向圖。優(yōu)選地，上行鏈路波束控制產(chǎn)生具有朝向當(dāng)前考慮的用戶的主瓣的特征波束形狀。這一主瓣的方向被用來(lái)確定當(dāng)前考慮的用戶的角度位置。在最強(qiáng)路徑的一個(gè)方向上產(chǎn)生具有一個(gè)顯著最大值的典型主瓣的這種波束控制算法，可以是稱(chēng)為"主分量"波束成形器的算法。要指出的是，在某些情況下可以使用上行鏈路接收算法如最大比合并(MRC)來(lái)確定角度位置。MRC可能會(huì)產(chǎn)生在信號(hào)到達(dá)的所有方向上具有不同增益的不同的波束。這僅可以用于如下情況，即不同波束中的一個(gè)相對(duì)于其他波束足夠大，以致于角度方向可以被明確i也識(shí)別出來(lái)。作為替代，可以通過(guò)其他手段如從用戶到基站的GPS位置報(bào)告來(lái)確定用戶的角度位置，該基站本身知道其自身的位置，可以容易地得出該用戶相對(duì)于該基站的角度位置。本領(lǐng)域4支術(shù)人員能夠理解，還可以應(yīng)用其4也已知方法。步驟32包括根據(jù)用戶的角度位置和被該小區(qū)覆蓋至少一個(gè)其他用戶的角度位置來(lái)選擇要分配給該用戶的至少一個(gè)頻率子信道。執(zhí)行頻率子信道到用戶的映射的一個(gè)容易的方式包括對(duì)需要分配子信道的用戶，按照它們相對(duì)于小區(qū)或小區(qū)的扇區(qū)中的參考點(diǎn)的角度位置遞增進(jìn)行排序。然后，同樣按照遞增頻率順序?qū)⒆有诺李l率分配給已排序的用戶列表。根據(jù)用戶的帶寬需求將一個(gè)或多個(gè)頻率子信道分配給每一個(gè)用戶。這些需求通常由調(diào)度算法根據(jù)用戶在連接請(qǐng)求階段所協(xié)商的帶寬進(jìn)行估計(jì)。頻率子信道到用戶的任何其他映射只要考慮了用戶彼此之間的相對(duì)位置而不是用戶相對(duì)于基站的絕對(duì)角度位置，就位于本發(fā)明的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，從基站出發(fā)，可以將小區(qū)劃分成預(yù)定數(shù)目的扇區(qū)。在每個(gè)扇區(qū)中，在扇區(qū)間干擾保持為低的情況下，可以將頻率子信道的整個(gè)頻譜分配給屬于這一扇區(qū)的用戶。上面描述的方法可以應(yīng)用于至少兩個(gè)扇區(qū)或每個(gè)扇區(qū)。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在每個(gè)扇區(qū)中按照同樣的順序分配頻率子信道。這一方法也被稱(chēng)為"角度排序"。該方法確保了在扇區(qū)低角度區(qū)域中使用的子信道不同于在高角度范圍中使用的子信道。在應(yīng)用于三扇區(qū)基站的情況下，按照增加的角度位置向用戶分配子信道的過(guò)程是一樣的。扇區(qū)數(shù)目與分配給用戶的子信道的排序之間的關(guān)系見(jiàn)于下表中(可用子信道的總數(shù)為N):<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如果用戶均勻分布在角度范圍內(nèi)并且每個(gè)用戶使用同樣數(shù)目的子信道，這會(huì)導(dǎo)致與具有對(duì)應(yīng)于用戶數(shù)目的子扇區(qū)數(shù)目的固定子扇區(qū)化(fixedsubsectorization)同樣的表現(xiàn)。如果每個(gè)用戶的子信道數(shù)目不同，這會(huì)導(dǎo)致可以針對(duì)每個(gè)幀而變化的動(dòng)態(tài)子扇區(qū)化(dynamicsubsectorization)。這仍然能夠增加整體SINR。在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，如果為了基站扇區(qū)中的子信道分配，使用了不同的明確定義的子信道順序，則可以進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)干擾減少。該方法也稱(chēng)為"改變次序的角度排序"。扇區(qū)中的這些不同的順序?qū)τ谙到y(tǒng)中的每個(gè)基站站點(diǎn)可以是一樣的，而不會(huì)導(dǎo)致額外的干擾。子信道的優(yōu)選排序包括將頻率子信道范圍劃分為多個(gè)范圍，該多個(gè)范圍的數(shù)目等于圍繞基站的扇區(qū)的數(shù)目。通過(guò)改變相鄰扇區(qū)中使用的至少兩組頻率子信道的順序，得到根據(jù)扇區(qū)中用戶的角度位置將頻率子信道分配給用戶的順序。在這一實(shí)施例中，相對(duì)于上面描述的不改變頻率子信道順序的實(shí)施例，減少了扇區(qū)邊界處的干擾。此外，來(lái)自周?chē)镜母蓴_對(duì)扇區(qū)的中央部分的影響更小，從而進(jìn)一步改進(jìn)了吞吐量和覆蓋范圍。下面描述在這一總體思想范圍內(nèi)的改變次序的特定過(guò)程，該過(guò)程應(yīng)用于三扇區(qū)基站1-按照用戶相對(duì)于基站的角度對(duì)用戶進(jìn)行排序。2-在扇區(qū)1中，按照頻率子信道的遞增順序?qū)⒆有诺婪峙浣o用戶。3-在扇區(qū)2和3中，根據(jù)扇區(qū)序號(hào)來(lái)改變對(duì)用戶的子信道分配。在下表中給出扇區(qū)序號(hào)和用來(lái)分配給用戶的子信道的排序之間的關(guān)系(的可用子信道總數(shù)為N):根據(jù)用戶位置的角度值按升序?qū)σ峙涞淖有诺琅判蛏葏^(qū)ASChl…SChN/3SChN/3+l…SCh2N/3SCh2N/3+l…SChN扇區(qū)BSCh2N/3+l…SChNSChl…SChN/3SC固3+l…SCh2N/3扇區(qū)CSC固3+1…SCh2N/3SCh2N/3+l…SChNSChl…SChN/3用戶按遞增角度排序低角度>30°->高角度<150°在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，并且尤其是在有大量用戶的情況下，僅僅是這些用戶的子集被同時(shí)調(diào)度。用戶子集是在時(shí)域中劃分的。在簡(jiǎn)化的例子中，作為對(duì)將12個(gè)用戶調(diào)度在整個(gè)幀長(zhǎng)上的替代，可以將用戶分組成3個(gè)含有4個(gè)用戶的子集，然后將每個(gè)子集調(diào)度在1/3的幀長(zhǎng)上。按如下方式劃分成子集-對(duì)于要調(diào)度在幀中的用戶，按照它們相對(duì)于基站的角度進(jìn)行排序(例如，在120'的扇區(qū)中角度范圍為30°…150°)。-按照用戶相對(duì)于基站的角度的順序?qū)τ脩暨M(jìn)行編號(hào)(在這個(gè)例子中，從1到12,隨著相對(duì)于基站的角度遞增)-使用用戶編號(hào)1、4、7、IO構(gòu)成第一子集。-使用用戶編號(hào)2、5、8、ll構(gòu)成第二子集-使用用戶編號(hào)3、6、9、12構(gòu)成第三子集-對(duì)于這些子集中的每一個(gè)，應(yīng)用上述的"角度排序"或"改變次序的角度排序"。由于這一過(guò)程，相對(duì)于同時(shí)調(diào)度12個(gè)用戶的情況，增加了構(gòu)成一個(gè)子集的用戶間的角度間隔。這一過(guò)程并不限于12個(gè)用戶。通常，可以以同時(shí)調(diào)度的用戶數(shù)目U和子集數(shù)目S為參數(shù)來(lái)定義這一過(guò)程。如果的用戶總數(shù)為M，則通?？梢园慈缦路绞綐?gòu)成子集<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線資源分配設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式。該無(wú)線資源分配設(shè)備包括用于確定被小區(qū)覆蓋的用戶相對(duì)于屬于所述小區(qū)的基站的角度位置的裝置41，以及與裝置41相連的用于根據(jù)所述用戶相對(duì)于所述基站的角度位置選擇至少一個(gè)要分配給所述用戶的頻率子信道的裝置42。如果不是獨(dú)立的，則該無(wú)線資源分配設(shè)備可以是調(diào)度器或幀構(gòu)造器或網(wǎng)絡(luò)中其他任何合適設(shè)備的一部分。權(quán)利要求1.一種用于在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)將無(wú)線通信系統(tǒng)空中接口上的頻率子信道分配給用戶的方法，多個(gè)頻率子信道可用于屬于小區(qū)的基站與被所述小區(qū)覆蓋的需要頻率子信道分配的用戶間的通信，所述方法包括如下步驟-確定被小區(qū)覆蓋的用戶相對(duì)于所述小區(qū)中的參考點(diǎn)的角度位置；-根據(jù)用戶的角度位置和至少一個(gè)其他用戶的角度位置，選擇至少一個(gè)要分配給所述用戶的頻率子信道。2.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中從屬于所述小區(qū)的基站出發(fā)將小區(qū)劃分成預(yù)定數(shù)目的扇區(qū)，多個(gè)子信道可在所述小區(qū)的至少兩個(gè)扇區(qū)同時(shí)^f吏用，所述方法獨(dú)立地應(yīng)用于所述至少兩個(gè)扇區(qū)。3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中根據(jù)用戶的角度位置為其分配所述頻率子信道的順序在所述至少兩個(gè)扇區(qū)中是相同的。4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中通過(guò)改變相鄰扇區(qū)使用的至少兩組頻率子信道的順序，得到根據(jù)扇區(qū)中用戶的角度位置為其分配所述頻率子信道的順序。5.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中選擇被所述小區(qū)覆蓋的所述用戶的子集并且在所述預(yù)定時(shí)間4殳的一部分上應(yīng)用所述方法，所述選擇是根據(jù)所述用戶的角度位置而做出的。6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中子集中用戶的角度位置差高于預(yù)定門(mén)限。7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述基站處進(jìn)行接收時(shí)，通過(guò)上行鏈路天線陣列處理算法得到所述用戶的所述角度位置。8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法用于OFDM無(wú)線通信系統(tǒng)中。9.一種適合于在無(wú)線通信系統(tǒng)中用于在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)將空中接口上的頻率子信道分配給用戶的無(wú)線資源分配設(shè)備，多個(gè)頻率子信道可用于屬于小區(qū)的基站與被所述小區(qū)覆蓋的需要頻率子信道分配的用戶間的通信，所述無(wú)線資源分配設(shè)備包括-用于確定被小區(qū)覆蓋的用戶相對(duì)于屬于所述小區(qū)的基站的角度位置的裝置；-用于根據(jù)所述用戶的角度位置和至少一個(gè)其他用戶的角度位置，選擇至少一個(gè)要分配給所述用戶的頻率子信道的裝置。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)將無(wú)線通信系統(tǒng)空中接口上的頻率子信道分配給用戶的方法，多個(gè)頻率子信道可用于屬于小區(qū)的基站與被所述小區(qū)覆蓋的需要頻率子信道分配的用戶間的通信。根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括如下步驟確定被小區(qū)覆蓋的用戶相對(duì)于所述小區(qū)中的基站的角度位置；根據(jù)用戶的角度位置和至少一個(gè)其他用戶的角度位置，選擇至少一個(gè)要分配給所述用戶的頻率子信道。文檔編號(hào)H04W16/10GK101577919SQ20091020399公開(kāi)日2009年11月11日申請(qǐng)日期2009年5月5日優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日發(fā)明者H·哈爾鮑爾,S·紹爾申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊