專利名稱：時(shí)分雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)中上下行資源的分配方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信，尤其涉及時(shí)分雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)中上下行資源的分配方法和裝置。
背景技術(shù)：
在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，除了提供傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)以外，還要承載眾多的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有上下行需求不對(duì)稱的特點(diǎn)，在此情況下，對(duì)上下行業(yè)務(wù)仍分配相同的資源將會(huì)導(dǎo)致部分資源的浪費(fèi)，系統(tǒng)容量也會(huì)因單向(上行或下行)受限而大為降低。而且數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有突發(fā)的特點(diǎn)，這導(dǎo)致上下行業(yè)務(wù)量的比例關(guān)系也是動(dòng)態(tài)隨時(shí)間變化，預(yù)先估計(jì)其比例而做出的固定的不對(duì)稱資源分配方案也不能保證在任何時(shí)間都提供最佳的資源利用率。在時(shí)分雙工系統(tǒng)中，如TD-SCDMA，上下行業(yè)務(wù)可以在同一載波不同時(shí)隙中被承載，系統(tǒng)能夠改變承載上行或者下行業(yè)務(wù)的時(shí)隙數(shù)，從而改變上下行鏈路的傳輸能力。因此，在通信開(kāi)始時(shí)，固定的資源分配方案不能充分有效利用時(shí)分雙工系統(tǒng)的特性，不能保證系統(tǒng)資源的最優(yōu)配置而是系統(tǒng)的容量的最大。
為了充分利用時(shí)分雙工系統(tǒng)上下行時(shí)隙數(shù)目可調(diào)整的特性，需要一種方法和裝置，使得可以動(dòng)態(tài)改變系統(tǒng)的上下行資源比例，使上下行資源比例盡量與業(yè)務(wù)的上下行比例相匹配，能夠降低因業(yè)務(wù)需求的不對(duì)稱性而帶來(lái)的系統(tǒng)容量損失，增加系統(tǒng)的容量，提高頻譜利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種充分利用時(shí)分雙工系統(tǒng)上下行時(shí)隙數(shù)目可調(diào)整的特性的方法和裝置，可以動(dòng)態(tài)改變系統(tǒng)的上下行資源比例，使上下行資源比例盡量與業(yè)務(wù)的上下行比例相匹配。
本發(fā)明提供的一種時(shí)分雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)中上下行資源的分配方法，包括步驟獲取各小區(qū)上下行業(yè)務(wù)比例和負(fù)荷信息；計(jì)算多種分配方案下系統(tǒng)可用的資源總量；比較所述多種分配方案的系統(tǒng)可用資源總量，確定使系統(tǒng)可用資源總量最大的分配方案；比較所述優(yōu)化分配方案對(duì)應(yīng)的資源下上行比例與當(dāng)前系統(tǒng)采用的是否相同，若不同則根據(jù)所述優(yōu)化方案，設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換；相同時(shí)，不調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)時(shí)隙轉(zhuǎn)換。
可選地，所述設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換的步驟包括根據(jù)所述最大值重新設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)的時(shí)隙轉(zhuǎn)換。
優(yōu)選地，當(dāng)所述各小區(qū)中的小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比小于下行與上行業(yè)務(wù)量之比時(shí)，小區(qū)內(nèi)可用資源計(jì)算方法為C=Cdown+Cdown×1R.]]>可選地，當(dāng)小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比大于下行與上行業(yè)務(wù)量之比時(shí)，小區(qū)內(nèi)可用資源計(jì)算方法為C＝Cup×R+Cup。
優(yōu)選地，所述多小區(qū)組成的系統(tǒng)可用資源總量計(jì)算方法為Ctotal=Σi=1Nωi×Ci]]>其中，Cup為小區(qū)內(nèi)上行時(shí)隙容量之和；Cdown為小區(qū)內(nèi)下行時(shí)隙容量之和；R為下行與上行業(yè)務(wù)量之比；ωi為小區(qū)的加權(quán)值，是小區(qū)的負(fù)荷的函數(shù)。
可選地，計(jì)算所述小區(qū)可用資源時(shí)，如果該小區(qū)內(nèi)有交叉時(shí)隙出現(xiàn)，該時(shí)隙內(nèi)的可以資源數(shù)量需要乘以一個(gè)大于等于0，且小于等于1的系數(shù)，以此將交叉時(shí)隙內(nèi)的特殊干擾等效為容量的損失。
可選地，在沒(méi)有交叉時(shí)隙或不使用交叉時(shí)隙情況下，計(jì)算所有可行的分配方案獲得的系統(tǒng)可用資源總量，從中確定使系統(tǒng)可用資源總量最大的分配方案。
優(yōu)選地，在允許交叉時(shí)隙出現(xiàn)的情況下，所述的使系統(tǒng)可用資源總量最大的資源分配方案的步驟包括按照負(fù)荷的大小對(duì)小區(qū)排序，負(fù)荷重的小區(qū)排在前面；獲取當(dāng)前的系統(tǒng)可用資源總量；從當(dāng)前排序最前的小區(qū)開(kāi)始調(diào)整小區(qū)的下上行時(shí)隙，判斷調(diào)整后的可用資源總量是否大于所述當(dāng)前的可用資源總量，如果大于，確認(rèn)所述調(diào)整，設(shè)定所述調(diào)整后的系統(tǒng)可用資源總量為當(dāng)前的系統(tǒng)可用資源總量，繼續(xù)執(zhí)行本步驟；如果小于或等于，設(shè)定當(dāng)前排序最前的小區(qū)的下一個(gè)小區(qū)為當(dāng)前排序最前的小區(qū)，判斷是否已達(dá)到預(yù)定的小區(qū)，如果達(dá)到，執(zhí)行完畢，否則，執(zhí)行從當(dāng)前排序最前的小區(qū)開(kāi)始調(diào)整小區(qū)的下上行時(shí)隙。
可選地，所述調(diào)整小區(qū)的下上行時(shí)隙的步驟包括判斷是否將時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)向著減小下上行容量比與下上行業(yè)務(wù)量比之差絕對(duì)值的方向移動(dòng)一個(gè)時(shí)隙，如果可以，移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)調(diào)整，如果不可以，設(shè)定當(dāng)前排序最前的小區(qū)的下一個(gè)小區(qū)為當(dāng)前排序最前的小區(qū)，執(zhí)行所述從當(dāng)前排序最前的小區(qū)開(kāi)始調(diào)整小區(qū)的下上行時(shí)隙的步驟。
本發(fā)明還提供一種時(shí)分雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)中上下行資源的分配裝置，包括測(cè)量參數(shù)處理裝置，算法數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)算裝置以及控制裝置；其中，所述測(cè)量參數(shù)處理裝置接收NodeB上報(bào)的測(cè)量參數(shù)，處理以獲得所需的小區(qū)的業(yè)務(wù)比例參數(shù)和負(fù)荷參數(shù)，存儲(chǔ)在所述算法數(shù)據(jù)庫(kù)中；所述算法數(shù)據(jù)庫(kù)中還記錄有小區(qū)當(dāng)前的時(shí)隙劃分方案；所述運(yùn)算裝置依據(jù)所述算法數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，計(jì)算優(yōu)化的時(shí)隙；所述控制根據(jù)所述優(yōu)化的時(shí)隙向NodeB發(fā)出控制指令，以改變小區(qū)的上下行時(shí)隙數(shù)。
可選地，所述運(yùn)算裝置依據(jù)所述算法數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，利用前述方法計(jì)算優(yōu)化的時(shí)隙。
優(yōu)選地，裝置還包括接口裝置，用于在小區(qū)的相鄰小區(qū)屬于其他的RNC時(shí)，所述控制裝置可以通過(guò)所述接口獲取其他RNC的信息，從而實(shí)現(xiàn)所述小區(qū)的優(yōu)化。
本發(fā)明提出的時(shí)隙上下行劃分方法是以系統(tǒng)容量最大化為優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)能夠兼顧重負(fù)荷小區(qū)的容量最大化?？紤]到高效使用交叉時(shí)隙內(nèi)資源有較高的難度，有的系統(tǒng)可能犧牲一定的資源利用率而選用無(wú)交叉時(shí)隙的方案，發(fā)明中提供了使用交叉時(shí)隙和不使用交叉時(shí)隙兩種優(yōu)化的上下行劃分方法。其中不使用交叉時(shí)隙的算法較簡(jiǎn)單，可以較為直接的找到優(yōu)化的分配方案。使用交叉時(shí)隙的算法需要在一個(gè)相當(dāng)大的空間尋找最優(yōu)分配方案，算法中給出了智能的最優(yōu)解搜索方法，可以將最優(yōu)解的搜索空間收縮在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)，使運(yùn)算量大為降低，易于在實(shí)際系統(tǒng)中采用。
利用本發(fā)明，能夠降低因業(yè)務(wù)需求的不對(duì)稱性而帶來(lái)的系統(tǒng)容量損失，增加系統(tǒng)的容量，提高頻譜利用率。


圖1所示為TD-SCDMA時(shí)分雙工-碼分復(fù)用系統(tǒng)的子幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2描繪了本發(fā)明的實(shí)施例一無(wú)交叉時(shí)隙情況下確定最優(yōu)化上下行資源分配方案的方法流程圖；圖3示出了本發(fā)明的實(shí)施例二允許出現(xiàn)交叉時(shí)隙情況下確定優(yōu)化的資源分配的方法流程圖；圖4示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二的方法的裝置的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員實(shí)施與理解本發(fā)明，下面分別參照附圖通過(guò)實(shí)施例描述本發(fā)明的方法和裝置。
在時(shí)分雙工系統(tǒng)中，如TD-SCDMA，上下行業(yè)務(wù)可以在同一載波不同時(shí)隙中被承載，系統(tǒng)能夠改變承載上行或者下行業(yè)務(wù)的時(shí)隙數(shù)，從而改變上下行鏈路的傳輸能力。在僅考慮一對(duì)收發(fā)信機(jī)時(shí)，可以根據(jù)上下行業(yè)務(wù)量的變換動(dòng)態(tài)分配承載上行或者下行業(yè)務(wù)的時(shí)隙數(shù)，獲得最優(yōu)的通信容量。但是，移動(dòng)通信系統(tǒng)是多個(gè)小區(qū)和多個(gè)收發(fā)信機(jī)同時(shí)工作，因此，在各小區(qū)的上下行業(yè)務(wù)比例不同的情況下，對(duì)于每個(gè)小區(qū)來(lái)說(shuō)，按本小區(qū)當(dāng)前業(yè)務(wù)的上下行比例關(guān)系劃分上下行時(shí)隙雖然可以獲得本小區(qū)的最大的容量。但是在TDD/CDMA系統(tǒng)中，當(dāng)相鄰小區(qū)的上下行時(shí)隙劃分不一致時(shí)，一些時(shí)隙可能在相鄰小區(qū)承載不同方向的業(yè)務(wù)，這些時(shí)隙通常稱作交叉時(shí)隙。研究發(fā)現(xiàn)，交叉時(shí)隙內(nèi)可能會(huì)有較強(qiáng)的基站-基站，終端-終端干擾出現(xiàn)，導(dǎo)致系統(tǒng)容量的損失。如果各小區(qū)獨(dú)立的進(jìn)行時(shí)隙上下行劃分，可能在許多小區(qū)之間出現(xiàn)交叉時(shí)隙，而交叉時(shí)隙引起的容量損失可能超過(guò)上下行時(shí)隙比例與上下行業(yè)務(wù)比例相適應(yīng)而獲得的容量增量，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)引起整體容量的下降。因此，需要以系統(tǒng)容量最大化為目標(biāo)，聯(lián)合考慮多個(gè)小區(qū)的狀態(tài)進(jìn)行時(shí)隙的上下行劃分。
另外，在考慮時(shí)隙上下行劃分方法時(shí)應(yīng)該對(duì)重負(fù)荷小區(qū)和輕負(fù)荷小區(qū)區(qū)別對(duì)待，因?yàn)橄嗤萘繐p失對(duì)不同負(fù)荷的小區(qū)來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致的呼損重負(fù)荷小區(qū)大于輕負(fù)荷小區(qū)。所以在時(shí)隙上下行劃分時(shí)要以系統(tǒng)容量的最大和重負(fù)荷小區(qū)容量的最大為優(yōu)化目標(biāo)。這兩個(gè)目標(biāo)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)矛盾，需要根據(jù)實(shí)際需求在二者間尋求平衡。
為了使系統(tǒng)上下行資源比例能夠動(dòng)態(tài)的與業(yè)務(wù)上下行比例相匹配，各小區(qū)上下行時(shí)隙的調(diào)整可以在RNC設(shè)備中周期的執(zhí)行，執(zhí)行周期應(yīng)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特性來(lái)設(shè)置，每次執(zhí)行調(diào)整操作時(shí)調(diào)用本發(fā)明提出的方法以確定出優(yōu)化的各小區(qū)時(shí)隙劃分方案。
在本發(fā)明的實(shí)施例中采用TD-SCDMA系統(tǒng)，圖1所示為TD-SCDMA時(shí)分雙工-碼分復(fù)用系統(tǒng)的子幀結(jié)構(gòu)示意圖。在TD-SCDMA時(shí)分雙工-碼分復(fù)用系統(tǒng)中，一個(gè)子幀中分成多個(gè)時(shí)隙，在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行碼分復(fù)用。TD-SCDMA系統(tǒng)的一個(gè)子幀包含7個(gè)常規(guī)時(shí)隙(Ts0-Ts6)，其中，Ts0總是分配給下行鏈路，而Ts1總是分配給上行鏈路。上行時(shí)隙和下行隙之間由轉(zhuǎn)換點(diǎn)分開(kāi)，每個(gè)子幀的Ts0-Ts6之間只有一個(gè)上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)(UL到DL)。通過(guò)移動(dòng)時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置可以調(diào)整上下行時(shí)隙的個(gè)數(shù)，改變上下行鏈路傳輸能力，在對(duì)稱及非對(duì)稱業(yè)務(wù)的情況下都能夠獲得較高的資源利用率。
本發(fā)明的實(shí)施例一描述了不使用交叉時(shí)隙的情況下，確定最優(yōu)化上下行時(shí)隙劃分方案的方法。在這個(gè)實(shí)施例中，為了避免交叉時(shí)隙的出現(xiàn)，在系統(tǒng)中各小區(qū)采用相同的時(shí)隙上下行劃分方案。雖然這樣做可能使得部分小區(qū)時(shí)隙上下行比例與業(yè)務(wù)上下行比例不一致，從而理論上導(dǎo)致系統(tǒng)容量損失，尤其在各小區(qū)間業(yè)務(wù)比例差別較大時(shí)，容量損失較大。但是在沒(méi)有交叉時(shí)隙的前提下，時(shí)隙上下行劃分方案簡(jiǎn)單，而且，沒(méi)有交叉時(shí)隙使干擾造成的容量損耗減少。在小區(qū)間業(yè)務(wù)比例差別不大或者技術(shù)上難以達(dá)到能夠高效使用交叉時(shí)隙內(nèi)資源的情況下，該實(shí)施例提供的方法是較好的選擇。該方法以各小區(qū)的上下行業(yè)務(wù)比例和業(yè)務(wù)量大小為輸入，以系統(tǒng)可用資源數(shù)量最大化為優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)兼顧重負(fù)荷小區(qū)的可用資源數(shù)量最大化，達(dá)到輸出最優(yōu)的各小區(qū)時(shí)隙上下行劃分方案。
為了簡(jiǎn)化描繪和便于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，首先給出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的算法所依據(jù)的假設(shè)及描述中要用到的參數(shù)說(shuō)明如下1)假設(shè)一個(gè)小區(qū)只有一路載波，一個(gè)小區(qū)有6個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙，其中至少有一個(gè)為上行時(shí)隙，至少有一個(gè)為下行時(shí)隙。各小區(qū)間沒(méi)有交叉時(shí)隙，即所有的小區(qū)采用一致的時(shí)隙上下行劃分方案。
2)單個(gè)時(shí)隙的容量為1(容量歸一化)；3)小區(qū)內(nèi)上行容量為小區(qū)內(nèi)上行時(shí)隙容量之和記為Cup；4)小區(qū)內(nèi)下行容量為小區(qū)內(nèi)下行時(shí)隙容量之和記為Cdown；5)小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比為V＝Cdown/Cup；6)下行業(yè)務(wù)量記為Sdown；7)上行業(yè)務(wù)量記為Sup；8)下行與上行業(yè)務(wù)量之比為R＝Sdown/Sup；通過(guò)在系統(tǒng)中計(jì)算小區(qū)的上下行容量及業(yè)務(wù)量和其比值，可以獲得各小區(qū)可用資源總量。首先，為了方便理解和表示，利用小區(qū)內(nèi)的下行容量，上行容量和下行業(yè)務(wù)量與上行業(yè)務(wù)量之比構(gòu)造一個(gè)參數(shù)C，以表示小區(qū)內(nèi)可用資源總量。小區(qū)內(nèi)可用資源總量C排除了因單向受限而不可用的資源，反映了在當(dāng)前業(yè)務(wù)比例情況下各小區(qū)的真正負(fù)載能力。在本發(fā)明的實(shí)施例一中，通過(guò)下列方法構(gòu)造該參數(shù)1)當(dāng)小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比V小于下行與上行業(yè)務(wù)量之比R，即V＜R時(shí)，這時(shí)，系統(tǒng)容量受限于下行容量；滿足公式1)C=Cdown+Cdown×1R............1)]]>2)當(dāng)小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比V大于下行與上行業(yè)務(wù)量之比R，即V≥R時(shí)，系統(tǒng)容量受限于下行容量；滿足公式2)C＝Cup×R+Cup…………2)我們僅以V＜R的情況為例(V＞R可以以相同方法獲得)，說(shuō)明如何獲得有關(guān)這些參數(shù)的公式。在V＜R時(shí)，小區(qū)內(nèi)的最大可用資源總量受限于下行容量，而上行資源中的一部分因?yàn)閱蜗?下行)受限成為不可用的資源。
a)假設(shè)下行業(yè)務(wù)量等于下行容量，即Sdown＝Cdownb)當(dāng)下行業(yè)務(wù)量為Sdown等于Cdown時(shí)，因?yàn)橄滦信c上行業(yè)務(wù)量之比為R，所以上行業(yè)務(wù)量Sup等于Cdown/R；c)此時(shí)Cup＝Cdown/V；d)因?yàn)閂＜R，所以Cup＞Sup；e)此時(shí)下行業(yè)務(wù)量等于下行容量，上行業(yè)務(wù)量小于上行容量，如果業(yè)務(wù)量再增大，雖然上行資源還有剩余但是因?yàn)橄滦匈Y源已耗盡，小區(qū)已不能再接納新業(yè)務(wù)，剩余的上行資源成為不可用的資源。
綜上所述，在V＜R情況下，當(dāng)Sdown等于Cdown的時(shí)候，小區(qū)內(nèi)下行可用資源已被耗盡，被占用的上行資源數(shù)量為Cdown/R，所以在當(dāng)前業(yè)務(wù)比例下，小區(qū)可用資源總量應(yīng)為 上面，我們確定了獲取小區(qū)可用資源總量的方法，下面我們利用系統(tǒng)中每個(gè)小區(qū)的可用資源總量，獲取系統(tǒng)可用資源總量。
系統(tǒng)內(nèi)可用資源總量如下式所示 上式中N為系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)數(shù)，Ci為小區(qū)i內(nèi)的可用資源總量，ωi為小區(qū)的加權(quán)值，在這個(gè)實(shí)施例中，它由小區(qū)的負(fù)荷確定，負(fù)荷重的小區(qū)ω較大。通過(guò)為負(fù)荷重的小區(qū)賦予高的權(quán)值，使得時(shí)隙的上下行分配方案有利于提高重負(fù)荷小區(qū)的可用資源總量。在這個(gè)實(shí)施例中，我們把小區(qū)分為三種類型，重負(fù)荷，中等負(fù)荷和輕負(fù)荷，相同類型的小區(qū)有相同的權(quán)值。
應(yīng)該知道，如果不要求兼顧重負(fù)荷小區(qū)的可用資源數(shù)量極大化，則只需取所有ωi為1。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，綜合考察系統(tǒng)內(nèi)所有小區(qū)的狀況，以Ctotal最大化為優(yōu)化目標(biāo)，可以得出的最優(yōu)的時(shí)隙上下行劃分方案。
在不使用交叉時(shí)隙的情況下，各小區(qū)的上下行時(shí)隙劃分一致，即所有小區(qū)有相同的上下行時(shí)隙比例，如果只考慮下行大于等于上行的情況，對(duì)單載波的TD-SCDMA系統(tǒng)來(lái)說(shuō)時(shí)隙下上行劃分比例共有5/1、4/2和3/3三種取值?？煞謩e計(jì)算三種取值情況下各小區(qū)的可用資源總量及系統(tǒng)可用資源總量，系統(tǒng)可用資源總量最大的方案即不使用交叉時(shí)隙算法的最佳解。
圖2描繪了本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)各小區(qū)的可用資源劃分的方法的流程圖。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該方法在RNC中執(zhí)行，對(duì)RNC控制區(qū)域內(nèi)的小區(qū)聯(lián)合進(jìn)行優(yōu)化分配上下行時(shí)隙。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員知道，這個(gè)方法可以在系統(tǒng)的任何有處理能力的部分執(zhí)行。
在這個(gè)方法中，首先，獲取各小區(qū)業(yè)務(wù)上下行比例。然后，取時(shí)隙下上行比例為5/1，利用公式1或2計(jì)算系統(tǒng)可用資源總量，為了表示的方便，記為T1。取時(shí)隙下上行比例為4/2，計(jì)算系統(tǒng)可用資源總量，記為T2。取時(shí)隙下上行比例為3/3，計(jì)算系統(tǒng)可用資源總量，記為T3。在計(jì)算獲取了T1、T2和T3后，比較T1、T2和T3的大小，記錄三者中最大值所對(duì)應(yīng)的時(shí)隙上下行劃分比例。判斷記錄的時(shí)隙上下行比例是否與系統(tǒng)當(dāng)前采用的相同，如果相同，方法完成，如果不同，按照記錄的比例重新設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)的時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)后，完成該方法。
上面，描繪了不使用交叉時(shí)隙的上下行時(shí)隙劃分方法，為了考慮系統(tǒng)在各小區(qū)業(yè)務(wù)差別很大的情況，下面在本發(fā)明的實(shí)施例二中描述了使用交叉時(shí)隙的上下行時(shí)隙劃分方法。
實(shí)施例二的方法在允許交叉時(shí)隙出現(xiàn)的情況下根據(jù)各小區(qū)的業(yè)務(wù)比例劃分上下行時(shí)隙，使各小區(qū)資源上下行比例更為貼近業(yè)務(wù)上下行比例?？紤]到交叉時(shí)隙中強(qiáng)干擾的影響，將其簡(jiǎn)化等效為交叉時(shí)隙內(nèi)容量的損失，因?yàn)樵诨贑DMA的系統(tǒng)中干擾的增加就意味著接納能力的下降，即容量的減少。因此，可以量化考察交叉時(shí)隙內(nèi)強(qiáng)干擾對(duì)系統(tǒng)容量的影響。如果在確定一個(gè)小區(qū)的時(shí)隙劃分時(shí)，只依據(jù)該小區(qū)內(nèi)業(yè)務(wù)上下行比例，可能使得在該小區(qū)和相鄰小區(qū)中出現(xiàn)交叉時(shí)隙，而交叉時(shí)隙引入的容量損失可能超過(guò)上下行時(shí)隙比例與上下行業(yè)務(wù)比例相適應(yīng)而獲得的容量增量，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)引起整體容量的下降。這就需要以系統(tǒng)容量最大化為目標(biāo)，聯(lián)合考慮多個(gè)小區(qū)的狀態(tài)進(jìn)行時(shí)隙的上下行劃分。
下面根據(jù)實(shí)施例二的條件，描述如何實(shí)現(xiàn)實(shí)施例二的方法的。在這個(gè)實(shí)施例中的方法中用到的條件和參數(shù)如下1)假設(shè)一個(gè)小區(qū)只有一路載波，一個(gè)小區(qū)有6個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙，至少有一個(gè)為下行時(shí)隙，至少有一個(gè)為下行時(shí)隙。
2)簡(jiǎn)化交叉時(shí)隙的影響，把交叉時(shí)隙中出現(xiàn)的較大的干擾轉(zhuǎn)化為該時(shí)隙容量的損失，設(shè)非交叉時(shí)隙的容量為1，下行交叉時(shí)隙的容量為α，上行交叉時(shí)隙的容量為β，其中0≤α≤1，0≤β≤1；3)小區(qū)內(nèi)下行與上行時(shí)隙數(shù)之比為K＝下行時(shí)隙數(shù)量/上行時(shí)隙數(shù)量；4)小區(qū)內(nèi)上行容量為小區(qū)內(nèi)上行時(shí)隙容量之和記為Cup；5)小區(qū)內(nèi)下行容量為小區(qū)內(nèi)下行時(shí)隙容量之和記為Cdown；6)小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比為V＝Cdown/Cup；7)下行與上行業(yè)務(wù)量之比為R＝下行業(yè)務(wù)量/上行業(yè)務(wù)量；在這個(gè)實(shí)施例中，認(rèn)為交叉時(shí)隙的容量是一個(gè)小于1的數(shù)，這是交叉時(shí)隙里的強(qiáng)干擾導(dǎo)致的容量損失在算法中的體現(xiàn)，考慮到上行交叉時(shí)隙和下行交叉時(shí)隙強(qiáng)干擾的特性不同，所以分別假設(shè)下行交叉時(shí)隙的容量為α，上行交叉時(shí)隙的容量為β。交叉時(shí)隙容量的大小受到物理層技術(shù)，無(wú)線資源管理方法的影響，另外小區(qū)覆蓋范圍，以及與該小區(qū)出現(xiàn)交叉時(shí)隙的相鄰小區(qū)的數(shù)目也是直接的影響因素?？梢該?jù)此為各小區(qū)確定α和β值。在獲得上行時(shí)隙容量之和時(shí)，該小區(qū)內(nèi)每個(gè)承擔(dān)上行任務(wù)的交叉時(shí)隙容量按β來(lái)計(jì)算；在求取下行時(shí)隙容量時(shí)，該小區(qū)內(nèi)每個(gè)承擔(dān)下行任務(wù)的交叉時(shí)隙容量按α來(lái)計(jì)算。
根據(jù)上面的條件，可以獲得各小區(qū)可用資源總量，在實(shí)施例二中，各小區(qū)可用資源總量的計(jì)算方法及推導(dǎo)與不使用交叉時(shí)隙(實(shí)施例一)的情況相同，計(jì)算得到小區(qū)可用資源總量排除了因單向受限而不可用的資源，能夠反映在當(dāng)前業(yè)務(wù)比例情況下各小區(qū)的真正負(fù)載能力。
1)當(dāng)小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比小于下行與上行業(yè)務(wù)量之比，即V＜R時(shí) 2)當(dāng)小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比大于下行與上行業(yè)務(wù)量之比，即V≥R時(shí)
C＝Cup×R+Cup…………6)根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，可以獲得系統(tǒng)可用資源總量，這也與實(shí)施例一相同。其中，N為系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)數(shù)，Ci為小區(qū)i內(nèi)的可用資源總量。
Ctotal=Σi=1Nωi×Ci............7)]]>綜合考察系統(tǒng)內(nèi)所有小區(qū)的狀況，以Ctotal最大化為優(yōu)化目標(biāo)，可以得出的最優(yōu)的時(shí)隙上下行劃分方案。在本發(fā)明的實(shí)施例中，只考慮下行業(yè)務(wù)量大于等上行業(yè)務(wù)量的情況下，各小區(qū)時(shí)隙下上行比例K取值共有三種5/1、4/2和3/3。在可以使用交叉時(shí)隙的情況下，各個(gè)小區(qū)的上下行比例取值可以不同，所以每一組(K1，K2，……KN)的取值組合對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)隙劃分方案。(K1，K2，……KN)的取值組合共有3N種，每種組合對(duì)應(yīng)一個(gè)Ctotal值，要通過(guò)全局搜索尋找使Ctotal最大的時(shí)隙上下行分配方案，需要進(jìn)行3N次計(jì)算。如果在一個(gè)RNC控制的區(qū)域來(lái)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，一個(gè)RNC支持的小區(qū)數(shù)N可以超過(guò)1000，那么3N次的全局搜索是不可接受的。
為了綜合解決運(yùn)算量和系統(tǒng)最優(yōu)的矛盾，本發(fā)明的實(shí)施例中采用犧牲一定的全局最優(yōu)性能，將最優(yōu)解的搜索空間壓縮在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)，從而得到可以在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的較優(yōu)化的搜索方法。
圖3示出了本發(fā)明的實(shí)施例二采用交叉時(shí)隙在RNC中的執(zhí)行的系統(tǒng)資源分配的方法的流程。該方法概括如下首先，獲取各小區(qū)的上下行業(yè)務(wù)比例及負(fù)荷信息。然后，1)按照負(fù)荷的大小對(duì)RNC控制的小區(qū)排序，負(fù)荷重的小區(qū)排在前面。
2)計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)下的Ctotal記為CMAX。
3)選擇排在待調(diào)整隊(duì)列最前面的小區(qū)，即從待調(diào)整隊(duì)列中選取排在最前的小區(qū)。
4)在所選小區(qū)內(nèi)判斷是否能夠?qū)r(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)向著減小V與R之差絕對(duì)值的方向移動(dòng)一個(gè)時(shí)隙，如果可以則執(zhí)行5)，如果不可以則執(zhí)行7)。比如V＜R時(shí)，當(dāng)前的時(shí)隙1，時(shí)隙2和時(shí)隙3是上行時(shí)隙，時(shí)隙4，時(shí)隙5和時(shí)隙6是下行時(shí)隙，此時(shí)應(yīng)試著向著增加下行時(shí)隙數(shù)的方向移動(dòng)時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，使得時(shí)隙1和時(shí)隙2為上行時(shí)隙，時(shí)隙3到時(shí)隙6為下行時(shí)隙。但是如果V＜R時(shí)，當(dāng)前時(shí)隙1是上行時(shí)隙，時(shí)隙2-時(shí)隙6是下行時(shí)隙，此時(shí)就已經(jīng)不能向增加下行時(shí)隙數(shù)的方向移動(dòng)時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)了。
5)在假設(shè)移動(dòng)了時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)的狀態(tài)下重新計(jì)算Ctotal。由于該小區(qū)時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)的移動(dòng)，該小區(qū)上下行資源數(shù)量發(fā)生變化，另外該小區(qū)和相鄰小區(qū)交叉時(shí)隙狀態(tài)可能變化，該小區(qū)實(shí)際可用資源和相鄰小區(qū)實(shí)際可用資源數(shù)量會(huì)發(fā)生變化，如果計(jì)算得到的Ctotal≤CMAX則執(zhí)行7)，如果Ctotal≥CMAX則執(zhí)行6)；6)將Ctotal的值賦給CMAX，執(zhí)行在該小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)的操作，更新時(shí)隙狀態(tài)及相鄰小區(qū)時(shí)隙狀態(tài)(判斷改變后是否是交叉時(shí)隙)，再執(zhí)行4)；7)從小區(qū)隊(duì)列中選擇下一個(gè)V與R之差滿足調(diào)整條件的小區(qū)執(zhí)行操作3)，若已到小區(qū)隊(duì)列末尾則結(jié)束。
該算法其實(shí)是用局部的最優(yōu)解來(lái)代替全局的最優(yōu)解，因?yàn)槊看握{(diào)整操作根據(jù)正調(diào)整小區(qū)的業(yè)務(wù)比例嘗試移動(dòng)改變時(shí)隙劃分，這樣的改變會(huì)使相鄰小區(qū)的交叉時(shí)隙狀態(tài)發(fā)生變化，原來(lái)是交叉時(shí)隙的，在改變以后可能不再是交叉時(shí)隙，原來(lái)不是交叉時(shí)隙的，在改變以后可能成為交叉時(shí)隙。因此，每次調(diào)整操作只會(huì)影響正調(diào)整小區(qū)及其相鄰小區(qū)的可用資源總量，從中找出使這些小區(qū)可用資源總量最多的方案，通過(guò)多次迭代(對(duì)每個(gè)小區(qū)進(jìn)行一次改變時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)的嘗試)，可以找到接近最優(yōu)解的劃分方案。
上述方法優(yōu)先嘗試調(diào)整重負(fù)荷小區(qū)的時(shí)隙劃分方案，體現(xiàn)了兼顧重負(fù)荷小區(qū)可用資源總量最大化的設(shè)計(jì)思想。所以該算法雖然得到的不是一個(gè)全局最優(yōu)解，卻是一個(gè)綜合考慮多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)的劃分方案。
如果通過(guò)全局搜索確定最優(yōu)解需要計(jì)算3N次Ctotal，按照上述方法則只需要計(jì)算N(小區(qū)數(shù))次Ctotal，運(yùn)算量大為減少，可以快速搜尋到優(yōu)化解，適于在實(shí)際設(shè)備中采用。
本領(lǐng)域一般技術(shù)人員應(yīng)該知道，雖然本發(fā)明中的時(shí)隙上下行劃分方法是針對(duì)單載波的情況下提出的，即系統(tǒng)中各小區(qū)采用相同的一路載波。但是該方法可以很容易的推廣到多載波的情況。因?yàn)榻徊鏁r(shí)隙的影響主要是在相同載波相鄰小區(qū)中，在不同載波間的影響較小，所以多載波情況下，各路載波可以獨(dú)立的按照該方法進(jìn)行時(shí)隙劃分。同時(shí)該方法也適用于其它時(shí)分雙工/碼分復(fù)用的系統(tǒng)。
圖4示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二的方法的裝置的原理示意圖。該裝置工作在RNC中，由測(cè)量參數(shù)處理裝置，算法數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)算裝置以及控制裝置組成。測(cè)量參數(shù)處理裝置接收NodeB上報(bào)的測(cè)量參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)處理得到算法所需要的各小區(qū)的業(yè)務(wù)比例參數(shù)和衡量負(fù)荷的參數(shù)，存儲(chǔ)在算法數(shù)據(jù)庫(kù)中。算法數(shù)據(jù)庫(kù)中還需要記錄各小區(qū)當(dāng)前的時(shí)隙劃分方案。運(yùn)算裝置依據(jù)算法數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)計(jì)算優(yōu)化的時(shí)隙上下行劃分方案，這個(gè)運(yùn)算的裝置利用上面討論的方法，計(jì)算時(shí)隙的劃分方案，具體的計(jì)算步驟上面已詳細(xì)討論，這里不詳細(xì)描繪。然后，將時(shí)隙的劃分方案提供給控制裝置?？刂蒲b置可以根據(jù)計(jì)算裝置提供的優(yōu)化方案向NodeB發(fā)出控制指令，從而改變各小區(qū)的上下行時(shí)隙數(shù)。另外，如果有小區(qū)的相鄰小區(qū)屬于其他的RNC，控制裝置可以通過(guò)Iur接口獲取其他RNC的信息，從而完成該小區(qū)優(yōu)化方案的計(jì)算。
雖然通過(guò)實(shí)施例描繪了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)分雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)中上下行資源的分配方法，包括步驟獲取各小區(qū)上下行業(yè)務(wù)比例和負(fù)荷信息；計(jì)算多種分配方案下系統(tǒng)可用的資源總量；比較所述多種分配方案的系統(tǒng)可用資源總量，確定使系統(tǒng)可用資源總量最大的分配方案；比較所述優(yōu)化分配方案對(duì)應(yīng)的資源下上行比例與當(dāng)前系統(tǒng)采用的是否相同，若不同則根據(jù)所述優(yōu)化方案，設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換；相同時(shí)，不調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)時(shí)隙轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換的步驟包括根據(jù)所述最大值重新設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)的時(shí)隙轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述各小區(qū)中的小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比小于下行與上行業(yè)務(wù)量之比時(shí)，小區(qū)內(nèi)可用資源計(jì)算方法為C=Cdown+Cdown×1R;]]>當(dāng)小區(qū)內(nèi)下行與上行容量之比大于下行與上行業(yè)務(wù)量之比時(shí)，小區(qū)內(nèi)可用資源計(jì)算方法為C＝Cup×R+Cup；所述多小區(qū)組成的系統(tǒng)可用資源總量計(jì)算方法為Ctotal=Σi=1Nωi×Ci]]>其中，Cup為小區(qū)內(nèi)上行時(shí)隙容量之和；Cdown為小區(qū)內(nèi)下行時(shí)隙容量之和；R為下行與上行業(yè)務(wù)量之比；ωi為小區(qū)的加權(quán)值，是小區(qū)的負(fù)荷的函數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，計(jì)算所述小區(qū)可用資源時(shí)，如果該小區(qū)內(nèi)有交叉時(shí)隙出現(xiàn)，該時(shí)隙內(nèi)的可用資源數(shù)量需要乘以一個(gè)大于等于0，且小于等于1的系數(shù)，以此將交叉時(shí)隙內(nèi)的特殊干擾等效為容量的損失。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在沒(méi)有交叉時(shí)隙或不使用交叉時(shí)隙情況下，計(jì)算所有可行的分配方案獲得的系統(tǒng)可用資源總量，從中確定使系統(tǒng)可用資源總量最大的分配方案。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在允許交叉時(shí)隙出現(xiàn)的情況下，所述的使系統(tǒng)可用資源總量最大的資源分配方案的步驟包括按照負(fù)荷的大小對(duì)小區(qū)排序，負(fù)荷重的小區(qū)排在前面；獲取當(dāng)前的系統(tǒng)可用資源總量；從當(dāng)前排序最前的小區(qū)開(kāi)始調(diào)整小區(qū)的下上行時(shí)隙，判斷調(diào)整后的可用資源總量是否大于所述當(dāng)前的可用資源總量，如果大于，確認(rèn)所述調(diào)整，設(shè)定所述調(diào)整后的系統(tǒng)可用資源總量為當(dāng)前的系統(tǒng)可用資源總量，繼續(xù)執(zhí)行本步驟；如果小于或等于，設(shè)定當(dāng)前排序最前的小區(qū)的下一個(gè)小區(qū)為當(dāng)前排序最前的小區(qū)，判斷是否已達(dá)到預(yù)定的小區(qū)，如果達(dá)到，執(zhí)行完畢，否則，執(zhí)行從當(dāng)前排序最前的小區(qū)開(kāi)始調(diào)整小區(qū)的下上行時(shí)隙。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述調(diào)整小區(qū)的下上行時(shí)隙的步驟包括判斷是否將時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)向著減小下上行容量比與下上行業(yè)務(wù)量比之差絕對(duì)值的方向移動(dòng)一個(gè)時(shí)隙，如果可以，移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)調(diào)整，如果不可以，設(shè)定當(dāng)前排序最前的小區(qū)的下一個(gè)小區(qū)為當(dāng)前排序最前的小區(qū)，執(zhí)行所述從當(dāng)前排序最前的小區(qū)開(kāi)始調(diào)整小區(qū)的下上行時(shí)隙的步驟。
8.時(shí)分雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)中上下行資源的分配裝置，包括測(cè)量參數(shù)處理裝置，算法數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)算裝置以及控制裝置；其中，所述測(cè)量參數(shù)處理裝置接收NodeB上報(bào)的測(cè)量參數(shù)，處理以獲得所需的小區(qū)的業(yè)務(wù)比例參數(shù)和負(fù)荷參數(shù)，存儲(chǔ)在所述算法數(shù)據(jù)庫(kù)中；所述算法數(shù)據(jù)庫(kù)中還記錄有小區(qū)當(dāng)前的時(shí)隙劃分方案；所述運(yùn)算裝置依據(jù)所述算法數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，計(jì)算優(yōu)化的時(shí)隙；所述控制裝置根據(jù)所述優(yōu)化的時(shí)隙向NodeB發(fā)出控制指令，以改變小區(qū)的上下行時(shí)隙數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述運(yùn)算裝置依據(jù)所述算法數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，利用如權(quán)利要求1-7的方法計(jì)算優(yōu)化的時(shí)隙。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，還包括接口裝置，用于在小區(qū)的相鄰小區(qū)屬于其他的RNC時(shí)，所述控制裝置可以通過(guò)所述接口獲取其他RNC的信息，從而實(shí)現(xiàn)所述小區(qū)的優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種時(shí)分雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)中上下行資源的分配方法和裝置。該方法包括步驟獲取各小區(qū)上下行業(yè)務(wù)比例和負(fù)荷信息；計(jì)算多種分配方案下系統(tǒng)可用的資源總量；比較所述多種分配方案的系統(tǒng)可用資源總量，確定使系統(tǒng)可用資源總量最大的分配方案；比較所述優(yōu)化分配方案對(duì)應(yīng)的資源下上行比例與當(dāng)前系統(tǒng)采用的是否相同，若不同則根據(jù)所述優(yōu)化方案，設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換；相同時(shí)，不調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)時(shí)隙轉(zhuǎn)換。利用本發(fā)明，能夠降低因業(yè)務(wù)需求的不對(duì)稱性而帶來(lái)的系統(tǒng)容量損失，增加系統(tǒng)的容量，提高頻譜利用率。
文檔編號(hào)H04W28/16GK1547414SQ200310117190
公開(kāi)日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月5日
發(fā)明者劉洋, 洋 劉 申請(qǐng)人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司, 上海大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司