一種多級軟時頻復用和資源分配的方法、設備和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種多級軟時頻復用和資源分配的方法、設備和系統(tǒng)，屬于無線通信領域。在現(xiàn)有的軟時頻復用技術(shù)當中，功率密度上限只有兩個等級，只能比較粗略地實現(xiàn)干擾模式的優(yōu)化。本發(fā)明將時頻資源分成多個資源組，每個資源組上都采用軟時頻復用技術(shù)，并采用多個功率密度上限等級，使得最高上限與最低上限在一個資源組，次高上限和上限門限在一個資源組，依次類推。本發(fā)明還揭示了多級軟時頻復用的具體實現(xiàn)方法，以及基于它的資源分配方法、設備和系統(tǒng)。本發(fā)明實現(xiàn)了無線通信系統(tǒng)干擾模式的進一步優(yōu)化，提升了無線通信系統(tǒng)的性能。
【專利說明】一種多級軟時頻復用和資源分配的方法、設備和系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于無線通信領域。
【背景技術(shù)】
[0002]LTE標準在制定之初提出了提高小區(qū)邊緣速率的要求。針對這一要求，業(yè)界提出了多種方案，其中比較著名的有軟頻率復用和分數(shù)頻率復用。目前，這些技術(shù)被廣泛研究和應用，并發(fā)展成為LTE的“小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)”這一關(guān)鍵技術(shù)特性，也就是ICIC (Inter cellinterference coordination)。
[0003]在分數(shù)頻率復用當中，所用的頻譜被劃分成兩部分，每個部分使用不同的復用因子。如圖1所示，頻譜的B1(=B11+B12+B13)部分采用復用因子3，而B2 + B3部分采用復用因子I。圖1當中的曲線表示發(fā)射機的發(fā)射功率密度的上限，發(fā)射機的功率密度可以小于等于這個上限，而不能超過這個上限。這條曲線也叫做功率密度模版(Power Density Mask),簡稱為Η)Μ。
[0004]復用因子為3的BI部分，所用頻段的發(fā)射功率密度上限比較高，可以覆蓋整個小區(qū)；而復用因子為I的Β2 + Β3部分，發(fā)射功率密度上限比較低，只覆蓋小區(qū)的內(nèi)部區(qū)域。分數(shù)頻率復用的覆蓋情況如圖2和圖3所示。圖2顯示的全向小區(qū)的情況，而圖3顯示的是三扇區(qū)的情況，二者是類似的。為了行文方便，在本發(fā)明當中，全向小區(qū)和扇區(qū)統(tǒng)一稱為小區(qū)。
[0005]圖2和圖3當中的頻段符號，也就是則1，812，813，82，83，放置于其覆蓋范圍最遠邊界的內(nèi)側(cè)。Β2，Β3放置于小區(qū)內(nèi)部，表示只能夠覆蓋小區(qū)的內(nèi)部區(qū)域，而Β11，Β12，Β13放置于小區(qū)邊緣，表示可以覆蓋整個小區(qū)，當然也可以覆蓋小區(qū)內(nèi)部，但是在小區(qū)內(nèi)部就不再標出了。
[0006]圖2和圖3給出的是規(guī)則的六邊形小區(qū)，小區(qū)的內(nèi)部表示為一個規(guī)則的圓形或者橢圓。在實際情況當中，由于無線傳播環(huán)境的復雜性，小區(qū)的形狀一般是不規(guī)則的，小區(qū)的內(nèi)部和邊緣的分界線也一般是一個復雜的形狀。
[0007]小區(qū)邊緣的干擾比較大，通過較大的復用因子3避免了相鄰小區(qū)的干擾，從而提高了信號的信噪干擾比(SINR);而小區(qū)內(nèi)部的干擾比較小，通過較小的復用因子I達到比較高的頻譜效率，因此分數(shù)頻率復用得到了人們的重視。
[0008]分數(shù)頻率復用適用于上行(信號由終端到基站)和下行(信號由基站到終端)。
[0009]分數(shù)頻率復用的主要缺點在于每個小區(qū)不能夠利用所有的頻譜，并且小區(qū)邊緣可以利用的頻譜比較少。
[0010]軟頻率復用技術(shù)在文獻“楊學志，一種在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)頻率軟復用的方法，CN1783861”當中提出，其功率密度模版如圖4所示，圖5和圖6顯示的是各個頻段的覆蓋情況。
[0011]在圖4所不的軟頻率復用技術(shù)不例當中，頻譜被劃分成了二段，記為Β1、Β2、Β3。每個小區(qū)選一個頻段設置一個比較高的功率密度上限，稱作主載波，可以覆蓋到整個小區(qū)。其他的頻段設置一個比較低的功率密度上限，稱作副載波，只能夠覆蓋小區(qū)的內(nèi)部區(qū)域。小區(qū)邊緣的用戶只能使用本小區(qū)的主載波，而小區(qū)內(nèi)部的用戶既可以使用主載波，也可以使用副載波。
[0012]如圖5或者圖6，在小區(qū)I當中BI是主載波，有較高的功率密度上限，可以覆蓋整個小區(qū)，而B2和B3是副載波，有較低的功率密度上限，只能夠覆蓋小區(qū)內(nèi)部區(qū)域。小區(qū)邊緣的用戶只能夠使用主載波BI，而小區(qū)內(nèi)部的用戶，既可以使用主載波BI，也可以使用副載波B2和B3。
[0013]在軟頻率復用技術(shù)當中，相鄰小區(qū)的主載波互不重疊，因此分屬于不同相鄰小區(qū)的邊緣用戶之間相互沒有干擾。在小區(qū)邊緣，與同頻復用相比雖然可用帶寬減少了，但是信干噪比得到比較大的提高，足以補償帶寬上的損失，通信速率還是可以得到比較大的提高。在小區(qū)內(nèi)部，本小區(qū)的信號比較強，而鄰區(qū)干擾比較小，所有的帶寬都可以得到利用，具有較高的頻譜效率。軟頻率復用克服了分數(shù)頻率復用的缺點，得到了廣泛的研究和應用，是目前ICIC領域的主流技術(shù)。
[0014]從這里也可以看出，軟頻率復用本質(zhì)上是一種網(wǎng)絡規(guī)劃技術(shù)，為每個小區(qū)的資源分配提供了一個約束框架。在這個約束框架下進行小區(qū)內(nèi)的資源分配，可以實現(xiàn)較好的干擾模式，提高整個網(wǎng)絡的性能。
[0015]軟頻率復用是從頻率維度劃分通信資源的，而與頻率并列的時間也是一種通信資源。如果把時間劃分成若干時間片，在每個時間片上設置不同的功率密度上限，就是軟時間復用技術(shù)；或者更一般地，把時間一頻率平面劃分成不同的區(qū)域，在時頻平面上定義功率密度模版，就形成軟時頻復用技術(shù)。
[0016]軟頻率復用的缺點在于每個小區(qū)的功率密度模版只有兩個等級，只是為小區(qū)內(nèi)的資源分配提供了一個比較粗略的約束，還有比較大的性能提升空間。如圖7的兩個相鄰小區(qū)，小區(qū)I的主載波為BI，副載波為B2，小區(qū)I邊緣有兩個終端ull和ul2，分別用和f2通信，4和4都屬于BI。ul2比ull更靠近小區(qū)邊緣，用更大的功率通信。小區(qū)2的主載波為B2，副載波為BI。小區(qū)2內(nèi)部有兩個終端u21和u22，也分別用和f2通信。u21比u22更靠近小區(qū)中心，用更小的功率通信。上行和下行都是如此。這樣形成的干擾模式是ull和u21相互干擾，ul2和u22相互干擾。
[0017]但是這是一種較差的干擾模式，較好的干擾模式如圖8所示。因為U12比ull更靠近小區(qū)邊緣，更加容易受到鄰區(qū)的干擾，因此較好的模式是把ul2與干擾小的u21配置在同一個頻率上，而把ull與干擾大的u22配置在同一個頻率上。這樣的話，傳播條件最差的用戶ul2受到的干擾最小，可以獲得更高的速率；而ul2造成的干擾最大，這個最大的干擾施加于傳播條件最好的用戶u21之上。相比于圖7的干擾模式，提升了小區(qū)邊緣的最低速率，而降低了小區(qū)中心的最高速率，對運營是有利的。
[0018]但是，在現(xiàn)有的軟頻率復用方案當中，由于只有兩個功率密度等級，無法提供更為精確的約束，一般無法實現(xiàn)這種較好的干擾模式，特別在比較復雜的網(wǎng)絡當中更是如此，系統(tǒng)的性能有較大的提升空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]為了進一步優(yōu)化軟頻率復用技術(shù)的干擾模式，提升網(wǎng)絡的性能，本發(fā)明提出一種在無線通信系統(tǒng)當中實現(xiàn)多級軟時頻復用和資源分配的方法、設備和系統(tǒng)。
[0020]本發(fā)明考慮的無線通信系統(tǒng)包含至少兩個相鄰的小區(qū)Ci (i = 1，2)，使用時頻資源S進行通信。在本發(fā)明當中，小區(qū)是一個地理區(qū)域，使用全部的時頻資源S。在實際的系統(tǒng)當中，即使在同一個地理區(qū)域，兩個不同的載波也可能形成兩個邏輯小區(qū)，有不同的小區(qū)標識。在本發(fā)明當中，這兩個邏輯小區(qū)屬于同一個小區(qū)。小區(qū)可以是全向小區(qū)，也可以是扇區(qū)。兩個小區(qū)相鄰，是指兩個小區(qū)具有重疊的覆蓋區(qū)域。因為要在不同的時頻資源上設置不同的功率密度，所以要求無線通信系統(tǒng)能夠?qū)r頻資源S劃分成若干個資源單元，每個資源單元是一個時間一頻率資源塊，可單獨地設置發(fā)射功率密度。
[0021]多級軟時頻復用技術(shù)方案為:
1.把時頻資源為S劃分成N個互不重疊的資源組，記為RGn(n=l, 2，…，N)，N是大于I的整數(shù)；每個資源組包含若干個資源單元；
2.在小區(qū)Ci(i = I, 2)，把RGn (n=l，2，…，N)劃分成互不重疊的兩部分，其中一部分設置功率密度上限h(i)n，稱為RGn的主子資源組；另外一部分設置功率密度上限l(i)n，稱為副子資源組；各個子資源組的功率密度上限滿足關(guān)系:l(i/ h(i\〈l(i)2/ h(i)2〈…〈I ⑴N/ h(i)N ( 1，并且如果 Ν=2，1ω2 Φ h(i)2 ；
3.發(fā)射機在所有的子資源組上的發(fā)射功率密度不超過該子資源組的功率密度上限；
4.相鄰小區(qū)在每個資源組上的主子資源組互不重疊。
[0022]在本發(fā)明當中，主子資源組和副子資源組合稱為子資源組；時頻資源S上的資源組和子資源組的劃分情況，以及每個子資源組的功率密度上限稱為PDM信息。
[0023]可以看出，在多級軟時頻復用技術(shù)的N個資源組當中，每一個資源組上都采用了軟時頻復用技術(shù)。每個資源組上的副載波和主載波的功率密度上限的比值I(i)n/ h(i)n，在兩個相鄰小區(qū)都隨資源組序號的增加而增大。也就是說，如果保持資源組的劃分方法，而只是重新指定資源組的序號，把兩個相鄰小區(qū)的1ωη/ h(i)n從小到大排序得到兩個序列，其對應的資源組序號序列是相同的。
[0024]在實際的應用當中，合理的設置是較高的功率密度門限對應較大的覆蓋范圍，因此一般進一步要求1ω2々..< l(i)N<h(i)NSh' (i = I, 2)。這樣的設置使得一個小區(qū)功率密度上限最高/次高的資源與相鄰小區(qū)功率密度上限最低/次低的資源相互干擾，實現(xiàn)了優(yōu)化的干擾模式。在干擾受限的場景下，也就是干擾相比噪聲大很多的情況下，如果所有小區(qū)的某個資源組上的功率密度都放大一個相同的因子，也就是信號和干擾都放大相同的比例，并不會影響通信質(zhì)量。因此，在1(\≤l(i)2≤…≤l(i)N^h(i)
(i = 1，2)的基礎上，在1(\和h(i)n(i = l，2)上都乘以一個相同的放大因子，1ωη/ h(i)n保持不變，通信質(zhì)量也保持不變，但是功率密度上限的排序可能會被破壞，并出現(xiàn)功率密度上限高反而覆蓋范圍小的情況，造成功率浪費。
[0025]也可以進一步要求l'G⑴<b(i)<h(i)1 (i = I, 2)，其中a⑴和b⑴是h(i)n(n =2，3，…，N)和1ωη (η = 2，3，…，N)當中任意不同的兩個，就是說最少設置4個不同的功率密度門限。
[0026]軟頻率復用當中只有兩個功率密度等級，小區(qū)也被相應地劃分為小區(qū)邊緣和小區(qū)中心兩個區(qū)域。而在多級軟時頻復用當中，假如N = 2，小區(qū)邊緣又進一步被劃分成兩個區(qū)域，可以叫最邊緣和次邊緣區(qū)域，而小區(qū)中心也被劃分成兩個區(qū)域，可以叫最中心和次中心區(qū)域。一個小區(qū)最邊緣的終端分配功率密度上限最高的資源，而這個資源在相鄰小區(qū)的功率密度上限最低，只能分配給最中心的用戶，從前面的討論可以看出，這是較好的干擾模式，避免了最邊緣和次中心相互干擾的較差的干擾模式，提高了系統(tǒng)的性能。
[0027]從這個分析還可以看出，資源組的數(shù)目N越大，功率密度上限的等級越多，約束就越精細，干擾模式的匹配就越精確。
[0028]本發(fā)明所說的基站，是指形成和控制一個小區(qū)的系統(tǒng)設備或者功能，可能為一個設備節(jié)點，也可能分布于多個設備節(jié)點。
[0029]基站可以根據(jù)情況修改本小區(qū)的PDM參數(shù)設置。
[0030]多級軟時頻復用技術(shù)可以應用于上行和下行。
[0031]在應用于上行的情況下，基站將PDM信息在其形成的小區(qū)內(nèi)廣播。在上行的時候，終端需要PDM信息來控制發(fā)射機的發(fā)射功率密度，所以基站需要把PDM信息發(fā)送給終端。因為PDM信息可以認為是小區(qū)的配置參數(shù)，并且基本保持不變，所以作為系統(tǒng)消息從廣播信道發(fā)送是比較好的選擇。
[0032]和軟頻率復用類似，多級軟時頻復用技術(shù)所確定的PDM，為小區(qū)內(nèi)的資源分配提供了約束框架。為了實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)的資源分配，在每個小區(qū)，為所有的子資源組確定一個覆蓋范圍，并且為具有較高的功率密度上限的子資源組設置較大的覆蓋范圍。
[0033]基站持續(xù)地發(fā)射一個功率恒定的參考信號，終端對參考信號的接收強度記為RSRP ;為每個子資源組確定一個RSRP門限；對功率密度上限較高的子資源組設置較低的RSRP門限，對功率密度上限較低的子資源組設置較高的RSRP門限。
[0034]終端測量RSRP，并且報告給基站；對于一個終端，為其設置一個RSRP偏置量；終端報告的RSRP，用該偏置量進行修正后，與一個子資源組的RSRP門限比較，如果大于等于該門限，則判定該終端處于該子資源組的覆蓋范圍；把修正的RSRP和所有的子資源組的RSRP門限比較，建立覆蓋此終端的子資源組列表。
[0035]RSRP偏置量是終端的一個參數(shù)，當終端接入一個小區(qū)的時候報告給基站，并且基站可以修改終端的RSRP偏置量參數(shù)。
[0036]基站對所有的子資源組根據(jù)其RSRP門限大小排成一個序列；把序列當中RSRP門限小于等于修正后的終端RSRP的所有子資源組添加至覆蓋該終端的子資源組列表。采用排序的方法，可以比較快速地建立覆蓋一個終端的子資源組列表。
[0037]在移動通信系統(tǒng)當中，終端可能是移動的，覆蓋它的子資源組列表也會變化。因此終端可以周期性地測量RSRP，并且報告給基站，基站根據(jù)終端的RSRP測量報告更新覆蓋此終端的子資源組列表。
[0038]終端可以使用覆蓋該終端的子資源組，不能使用不覆蓋該終端的子資源組。
[0039]本發(fā)明的用戶是指終端與基站之間的一個數(shù)據(jù)通道，可以是上行或者下行，比如3GPP媒體接入控制(MAC)協(xié)議當中的一個邏輯信道。
[0040]本發(fā)明還揭示了一種基于多級軟時頻復用的資源分配方法，步驟為:為每個參與資源分配的終端建立覆蓋該終端的子資源組列表；對每個需要發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶，首先在覆蓋其終端的具有最小覆蓋范圍的子資源組當中分配資源；如果資源不夠，則在具有第二最小覆蓋范圍的子資源組當中分配資源，依次類推；如果此用戶獲得了所需的資源，則對下一個用戶重復這個過程，直到所有用戶獲得所需資源，或者沒有可分配的資源。[0041]為一個用戶分配資源，單從功能的角度來說，在任何一個覆蓋其終端的子資源組當中為其分配資源都可以。但是從系統(tǒng)性能的角度來說，如果把大覆蓋的子資源組過早地分配給小區(qū)中心的終端用戶，會導致小區(qū)邊緣的終端用戶沒有可分配資源，而小覆蓋的子資源組閑置不用的情況。所以優(yōu)先在覆蓋較小的子資源組當中為終端分配資源，這樣使得資源得到有效的利用，特別是在網(wǎng)絡負載比較大的情況下。
[0042]在本發(fā)明當中，資源分配的結(jié)果稱為資源分配信息。
[0043]基于多級軟時頻復用的資源分配方法可以應用于上行和下行。在應用于下行的時候，由于資源分配和數(shù)據(jù)發(fā)送都在基站，因此資源分配信息可以直接用來控制發(fā)射機發(fā)送用戶數(shù)據(jù)。在應用于上行的時候，資源分配在基站，而發(fā)射機在終端，因此基站把資源分配信息發(fā)送給終端，從而使得終端能夠在分配的資源上發(fā)射用戶數(shù)據(jù)。
[0044]還可以進一步設置功率密度模版，使得在C1和C2當中的至少一個小區(qū)，至少兩個主子資源組的資源序號相連。這里的資源序號指的是在分配資源的時候用來標識一個資源所用的序號。這樣做的好處是，如果一個終端需要在這兩個主子資源組上分配資源，對資源的標識會比較方便。特別是，如果所有的主子資源組的資源序號都連接在一起，那么副子資源組的資源序號的連續(xù)性也比較好，對資源的標識就更方便了。
[0045]本發(fā)明還揭示了一種在無線通信系統(tǒng)當中實現(xiàn)多級軟時頻復用的基站設備，稱為BS0，包含以下模塊和功能:
(1)發(fā)射模塊:持續(xù)地發(fā)射一個功率恒定的參考信號；
(2)接收模塊:接收終端發(fā)來的RSRP測量報告和RSRP偏置量，把修正后的RSRP測量報告發(fā)送給終端覆蓋子資源組列表生成模塊；
(3)PDM設置模塊:把時頻資源S劃分成N個不相互重疊的資源組，記為RGn(n=l, 2，…,N), N是大于I的整數(shù)，每個資源組包含若干個資源單元；把RGn (n=l, 2，…，N)劃分成互不重疊的兩部分，其中一部分設置功率密度上限hn，稱為RG1J^主子資源組；另外一部分設置功率密度上限In，稱為RGn的副子資源組；各個子資源組的功率密度上限滿足關(guān)系:l(i/
h'a'/ h(i)2〈…〈ιωΝ/ h(i)N<i，i(i)2< …< i⑴N<h⑴…⑴
并且如果Ν=2，1ω2 Φ h(i)2 ;把PDM信息發(fā)送給覆蓋門限生成模塊和發(fā)射模塊；
(4)覆蓋門限生成模塊:為每個子資源組確定一個RSRP門限；對功率密度上限較高的子資源組設置較低的RSRP門限，對功率密度上限較低的子資源組設置較高的RSRP門限；把RSRP門限信息發(fā)送給終端覆蓋子資源組列表生成模塊；
(5)終端覆蓋子資源組列表生成模塊:把修正后的終端RSRP與一個子資源組的RSRP門限比較，如果大于等于該門限，則判定該終端處于該子資源組的覆蓋范圍；把修正的終端RSRP和所有的子資源組的RSRP門限比較，建立覆蓋此終端的子資源組列表。
[0046]基站設備BSO在應用于下行的時候，稱為BSl，如圖9所示，還進一步包括以下模塊和功能:
(1)終端覆蓋子資源組列表生成模塊:對需要分配資源的終端，把覆蓋該終端的子資源組列表發(fā)送給資源分配模塊；
(2)資源分配模塊:對一個需要分配資源的用戶，首先在覆蓋其終端的具有最小覆蓋的子資源組當中分配資源，如果資源不夠，則在第二最小覆蓋的子資源組當中分配資源，依次類推；如果此用戶獲得了所需的資源，則對下一個用戶重復這個過程，直到所有需要資源的用戶獲得了所需資源，或者沒有可分配的資源；把資源分配信息發(fā)送給發(fā)射模塊；
(3)發(fā)射模塊:根據(jù)資源分配信息給用戶數(shù)據(jù)安排資源，發(fā)射用戶數(shù)據(jù)；控制發(fā)射機在所有的子資源組上的發(fā)射功率密度不超過其對應的功率密度上限。
[0047]當基站設備BSO應用于上行的時候，稱為BS2，如圖10所示，進一步包括以下模塊和功能:
(1)終端覆蓋子資源組列表生成模塊:對需要分配資源的終端，把覆蓋該終端的子資源組列表發(fā)送給資源分配模塊；
(2)資源分配模塊:對需要分配資源的用戶，首先在覆蓋其終端的具有最小覆蓋的子資源組當中分配資源，如果資源不夠，則在第二最小覆蓋的子資源組當中分配資源，依次類推；如果此用戶獲得了所需的資源，則對下一個用戶重復這個過程，直到所有需要資源的用戶獲得了所需資源，或者沒有可分配的資源；把資源分配信息發(fā)送給發(fā)射模塊；
(3)發(fā)射模塊:將PDM信息在小區(qū)內(nèi)廣播，把資源分配信息發(fā)送給終端。
[0048]本發(fā)明還揭示一種在無線通信系統(tǒng)當中實現(xiàn)多級軟時頻復用的終端設備，如圖11所示，包括如下模塊和功能:
(1)接收模塊:接收基站發(fā)射的參考信號，發(fā)送給測量模塊；接收基站廣播的PDM信息；接收資源分配信息JEPDM信息和資源分配信息發(fā)送給發(fā)射模塊；
(2)測量模塊:測量RSRP，并形成RSRP測量報告，發(fā)送給發(fā)射模塊；
(3)發(fā)射模塊:向基站發(fā)送RSRP測量報告和RSRP偏置量；根據(jù)資源分配信息給用戶數(shù)據(jù)安排資源，發(fā)射用戶數(shù)據(jù)；控制發(fā)射機在所有的子資源組上的發(fā)射功率密度不超過其對應的功率密度上限。
[0049]本發(fā)明還揭示了一種實現(xiàn)多級軟時頻復用的無線通信系統(tǒng)，包含至少兩個如前所述的實施多級軟時頻復用技術(shù)的基站設備(BSO、BSl或BS2)，形成兩個相鄰的小區(qū)，并且相鄰小區(qū)在每個資源組上的主子資源組互不重疊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1.分數(shù)頻率復用的功率密度模版。
[0051]圖2.分數(shù)頻率復用各頻段的覆蓋范圍，全向小區(qū)場景。
[0052]圖3.分數(shù)頻率復用各頻段的覆蓋范圍，三扇區(qū)場景。
[0053]圖4.軟頻率復用的功率密度模版。
[0054]圖5.軟頻率復用各頻段的覆蓋范圍，全向小區(qū)場景。
[0055]圖6.軟頻率復用各頻段的覆蓋范圍，二扇區(qū)場景。
[0056]圖7.軟頻率復用較差的干擾模式。
[0057]圖8.軟頻率復用較好的干擾模式。
[0058]圖9.在下行實現(xiàn)多級軟時頻復用的基站設備的結(jié)構(gòu)框圖。
[0059]圖10.在上行實現(xiàn)多級軟時頻復用的基站設備的結(jié)構(gòu)框圖。
[0060]圖11.在無線通信系統(tǒng)當中實現(xiàn)多級軟時頻復用的終端設備的結(jié)構(gòu)框圖。
[0061]圖12A.時頻平面從頻率維度劃分成四組資源單元。
[0062]圖12B.時頻平面從時間維度劃分成四組資源單元。
[0063]圖12C.時頻平面從時間頻率兩個維度劃分成四組資源單元。[0064]圖13.多級軟時頻復用的功率密度模版，兩資源組，兩相鄰小區(qū)。
[0065]圖14.多級軟時頻復用的各子資源組的覆蓋范圍，兩資源組，兩相鄰小區(qū)。
[0066]圖15.多級軟時頻復用的各子資源組的覆蓋范圍，兩資源組，分層小區(qū)場景。
[0067]圖16.多級軟時頻復用的功率密度模版，三資源組，兩相鄰小區(qū)。
[0068]圖17.多級軟時頻復用的各子資源組的覆蓋范圍，三資源組，兩相鄰小區(qū)。
[0069]圖18.多級軟時頻復用的功率密度模版，兩資源組，三相鄰小區(qū)。
[0070]圖19.多級軟時頻復用的各子資源組的覆蓋范圍，兩資源組，三相鄰全向小區(qū)。
[0071]圖20.多級軟時頻復用的各子資源組的覆蓋范圍，兩資源組，三相鄰扇區(qū)。
【具體實施方式】
[0072]時間和頻率是無線通信系統(tǒng)的資源，本發(fā)明當中的無線通信系統(tǒng)所用的時頻資源標記為S。在通常的情況下，S可以為一個時頻平面BXT。這里的B是無線通信系統(tǒng)所用的頻譜，可以是一段連續(xù)的頻譜，也可以是幾段不連續(xù)的頻譜。而T是一段時間，一般來說是連續(xù)的。也可以不連續(xù)，但是不連續(xù)的情況比較少見。
[0073]多數(shù)無線通信系統(tǒng)采用把時間資源劃分成等長的時間片(稱為幀)的方式進行通信。比如LTE系統(tǒng)的幀長為10ms，一幀又進一步劃分成10個Ims的子幀，因此在時間維度，子幀可以作為資源單元的劃分粒度；在頻率的維度，一方面每個載波有一定的寬度，比如WCDMA系統(tǒng)的載波帶寬為5MHz，LTE的載波帶寬有1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz和20MHz 6種帶寬，因此載波的寬度可以作為資源單元的劃分粒度。
[0074]對于基于OFDM技術(shù)的無線通信系統(tǒng)，在一個載波的范圍內(nèi)，還可以在頻率的維度劃分為更小的子載波，比如LTE的子載波寬度為15kHz。為了避免資源的分配過于零散，LTE里面資源分配的基本單位是12個子載波，也就是180kHz，那么180kHz可以作為LTE系統(tǒng)的資源單元在頻率上的劃分粒度。
[0075]一個資源單元可以選擇為一個頻率維度的劃分粒度X時間維度的劃分粒度，能單獨設置發(fā)射功率密度。
[0076]通常的情況下，S為一個時頻平面BXT。但是在一些情況下，時頻平面BXT當中的一部分用于一些專門的用途。比如在LTE當中，一部分時頻資源用作了公共參考信號(CRS)0在這種情況下，S可以是時頻平面BXT的一部分。在LTE的例子當中，S是時頻平面當中去掉CRS占用資源的剩余部分。
[0077]時頻資源S可以有不同的劃分方式。如圖12A、圖12B和圖12C，分別把時頻平面BXT從頻率維度、時間維度和時間頻率兩個維度劃分成四組資源單元B1、B2、B3、B4，每組可以包括一個或者多個資源單元。
[0078]B1、B2、B3、B4四組資源單元當中的每一個，可以是連續(xù)的一整塊資源，也可以是不連續(xù)的幾塊時頻資源。
[0079]多級軟時頻復用的一種實施方式是,把時頻平面BXT劃分成兩個資源組，第一資源組包含BI和B2，第二資源組包含B3和B4。在小區(qū)1，BI和B3是主子資源組，B2和B4是副子資源組。在小區(qū)2，B2和B4是主子資源組，BI和B3是副子資源組。在兩個小區(qū)，一般情況下，設置各個子資源組覆蓋范圍不同，功率密度上限不相等，滿足關(guān)系:l(i)1<l(i)2<h(i)2<h(i)1，(i=l，2)。如果以為基準，各個功率密度上限的相對增益可以取為-12dB，-8dB, -4dB, OdB, 的取值可根據(jù)小區(qū)的覆蓋大小來確定，例如可以取45dBm/20MHzo圖13是這種實施方式的功率密度模版，圖14是兩個相鄰小區(qū)的場景下的各個子資源組的覆蓋范圍。在一些特殊的場合，也可以取等號，比如= W1，Iai1 = l(i)2<h(i)2<h(i)10 如果 1'〈1' =(1=1, 2)，則方案就退化成分數(shù)頻率復
用(Iii)1 = O)或者軟頻率復用與同頻復用的組合(Iii)1關(guān)O)。
[0080]時頻平面BXT也可以采用其他的劃分資源組的方法，比如第一資源組包含BI和B3,第二資源組包含B2和B4。在小區(qū)1，選擇B1、B2為主子資源組，B3、B4為副子資源組，而在小區(qū)2，選擇B3、B4為主子資源組，B1、B2為副子資源組。這樣的實施方法可以使得功率密度上限相近的子資源組連在一起。在一個終端需要在兩個及以上功率密度上限相近的子資源組當中分配資源的時候，連續(xù)的資源有利于資源的標識和分配。比如BI的資源序號維I?50，B2的資源序號為51?100， 40?80這樣的標記就能表達跨兩個子資源組的資源分配。如果B1、B2的資源序號不相連，就需要分兩段分別表達，比較麻煩。
[0081]這兩個小區(qū)的功率密度模版的組合模式可以在一條曲線上的多個小區(qū)上拓展，形成在一條線形區(qū)域上的覆蓋，也就是這樣的方式重復兩個小區(qū)的PDM:小區(qū)1，小區(qū)2，小區(qū)1，小區(qū)2，小區(qū)1，小區(qū)2。
[0082]圖13的功率密度模版也可以應用于如圖15的分層小區(qū)結(jié)構(gòu)。在這個結(jié)構(gòu)當中，小區(qū)I是宏小區(qū)，用于廣覆蓋，而小區(qū)2是微小區(qū)，用于廣覆蓋盲點或者熱點區(qū)域，其小區(qū)半徑比較小，并完全處于或者部分處于小區(qū)I的覆蓋范圍內(nèi)。
[0083]時頻資源S可以劃分成更多的資源組。比如圖16所示的功率密度模版當中，劃分成三個資源組。第一資源組包含BI和B6，第二資源組包含B2和B5，第三資源組包含B3和B4。在小區(qū)1， B1、B2、B3是主子資源組，B6、B5、B4是副子資源組。在小區(qū)2，B6、B5、B4是主子資源組，B1、B2、B3是副子資源組。在兩個小區(qū)，功率密度上限都滿足關(guān)系:i)2<l(i)3<h(i)3<h(i)2<h(i)1，(i=l，2)。如果以h'作為基準，各個功率密度上限的相對增益可以取為-15dB，-12dB, -9dB, -6dB, -3dB, OdB。可以看到，在這個功率密度模版當中，子資源組的功率密度上限是隨資源單元的序號單調(diào)變化的。在兩個相鄰小區(qū)的場景下，各個子資源組的覆蓋范圍如圖17所示。
[0084]還可以進一步提高資源組的數(shù)量。劃分的資源組數(shù)量越多，功率密度上限的等級就越多，干擾模式就會更加優(yōu)化，使得系統(tǒng)的性能提高。但是資源組的數(shù)量過多容易引起資源的碎片化，給資源分配帶來麻煩。
[0085]多級軟時頻復用更典型的應用在于平面覆蓋。圖18所示的是應用于平面上三相鄰小區(qū)的多級軟時頻復用技術(shù)的功率密度模版。時頻資源S被劃分成六組資源單元B1、B2、B3、B4、B5、B6，劃分成兩個資源組，第一資源組包含B1、B2、B3，第二資源組包含B4、B5、B6。在小區(qū)1，BI和B4是主子資源組，其他的是副子資源組。在小區(qū)2，B2和B5是主子資源組，其他的是副子資源組。在小區(qū)3，B3和B6是主子資源組，其他的是副子資源組。在三個小區(qū)，功率密度上限都滿足關(guān)系:，(i=l，2，3)。圖19是全向小區(qū)場景下各個子資源組的覆蓋范圍，圖20是三扇區(qū)場景下各個子資源組的覆蓋范圍。
[0086]在平面覆蓋當中，雖然不能做到功率密度上限隨著資源單元序號單調(diào)上升或者下降，但是仍然可以使得主子資源組連接在一起，方便資源的標識和分配。比如，第一資源組包含B1、B3、B5，第二資源組包含B2、B4、B6。在小區(qū)1，BI和B2是主子資源組，其他的是副子資源組。在小區(qū)2，B3和B4是主子資源組，其他的是副子資源組。在小區(qū)3，B5和B6是主子資源組，其他的是副子資源組。
[0087]三個小區(qū)的功率密度模版的組合模式可以在平面上進行拓展，從而覆蓋整個平面。
[0088]在此實施例當中，在每個資源組，主子資源組占1/3的比例。也可以選擇其他的比例，比如1/4，以滿足不規(guī)則小區(qū)或者是立體組網(wǎng)的要求。
[0089]基站可以改變本小區(qū)的PDM設置，從而適應業(yè)務、流量分布、無線傳播環(huán)境等方面的變化。
[0090]因為不同的子資源組上的發(fā)射功率密度上限不同，所以其覆蓋范圍也不同。因此基站需要確定一個終端是否在一個子資源組的覆蓋范圍之內(nèi)，從而確定該終端是否可以使用該子資源組。
[0091]基站持續(xù)地發(fā)射一個功率恒定的參考信號，這個參考信號可以有不同的選擇。比如在LTE系統(tǒng)當中，公共參考信號CRS可以作為參考信號的選擇。在一些系統(tǒng)里面，也可以選擇小區(qū)的廣播信道或者同步信道作為參考信號。
[0092]終端對參考信號的接收強度RSRP，一般選擇為對參考信號的接收功率，單位一般采用dBm。因為參考信號的發(fā)射功率是恒定的，因此終端越靠近小區(qū)邊緣，接收到的RSRP就越小，因此可以把RSRP作為終端在小區(qū)當中的位置的表征。因為上行和下行在大尺度衰落上具有相關(guān)性，因此 這種方法在上下行都適用，但是在具體的數(shù)值上可能有所不同。
[0093]為每個子資源組設置一個RSRP門限，這個RSRP門限，在地理上對應圍繞基站天線的一條曲線，該曲線包圍的區(qū)域就是該子資源組的覆蓋范圍。功率密度上限比較高的子資源組，其覆蓋范圍也比較大，在覆蓋的遠端終端接收的RSRP比較小，所以應該設置比較小的RSRP門限。
[0094]對于不同的終端，其接收或者發(fā)射的處理能力有可能不同，因此可以在終端測量的RSRP的基礎上，另外設置一個偏置量，一般用dB表示。用該偏置量對終端的RSRP進行修正后，再與子資源組的RSRP門限去比較。對于處理能力強的終端，可以把RSRP向增大的方向去修正，從而使得該終端可以在更大的區(qū)域內(nèi)使用一個子資源組；對處理能力弱的終端，可以把RSRP向減小的方向去修正，從而使得該終端使用該資源組的區(qū)域減小。如果不對RSRP進行修正，相當于RSRP偏置量為OdB，是一個特列。
[0095]RSRP偏置量可以作為終端的一個參數(shù)存儲在手機當中，當接入到一個小區(qū)的時候?qū)⒃搮?shù)報告給基站。如果終端不報告RSRP偏置量，基站可缺省地設置為OdB。基站在認為有必要的時候，可以修改終端的RSRP偏置量。
[0096]對每一個需要通信的終端，建立覆蓋它的所有的子資源組列表，列表當中的資源是可以分配給這個終端的，而不在此列表當中的資源不能分配給此終端。子資源組列表可以通過用終端修正后的RSRP與每個子資源組的RSRP門限比較來建立。
[0097]由于每個子資源組的功率密度上限是基本不變的，它們的RSRP門限也基本不變，
因此可以用排序的方法比較快速的建立覆蓋一個終端的子資源組列表。比如系統(tǒng)共有6
個子資源組，它們的RSRP門限從小到大排列為:
【權(quán)利要求】
1.一種在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，所述無線通信系統(tǒng)包含至少兩個相鄰小區(qū)Ci (i = 1，2)，使用的時頻資源為S，并將時頻資源S劃分成若干個資源單元，每個資源單元是一個時間一頻率資源塊，可單獨地設置發(fā)射功率密度，其特征是: (a)把時頻資源為S劃分成N個互不重疊的資源組，記為RGn(n=l,2,…，N)，N是大于I的整數(shù)；每個資源組包含若干個資源單元； (b)在小區(qū)Ci(i = I, 2)，把RGn (n=l，2，…，N)劃分成互不重疊的兩部分，其中一部分設置功率密度上限h(i)n，稱為RGn的主子資源組；另外一部分設置功率密度上限l(i)n，稱為副子資源組；各個子資源組的功率密度上限滿足關(guān)系:l(i/ h(i\〈l(i)2/ h(i)2〈…〈I ⑴N/ h(i)N ( 1，并且如果 Ν=2，1ω2 Φ h(i)2 ； (c)發(fā)射機在所有的子資源組上的發(fā)射功率密度不超過該子資源組的功率密度上限； Cd)相鄰小區(qū)在每個資源組上的主子資源組互不重疊。
2.如權(quán)利要求1所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是:I⑴(i = I, 2)。
3.如權(quán)利要求2所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: !⑴^已⑴ <b ⑴〈11('(1 = 1，2)，其中 a ⑴和 b⑴是 h(i)n (η = 2，3，...，N)和 1ωη (η =2，3，…，N)當中任意不同的兩個。
4.如權(quán)利要求2 所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 在每個小區(qū)，為所有的子資源組確定一個覆蓋范圍，為具有較高的功率密度上限的子資源組設置較大的覆蓋范圍。
5.如權(quán)利要求4所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 基站持續(xù)地發(fā)射一個功率恒定的參考信號，終端對參考信號的接收強度記為RSRP ;為每個子資源組確定一個RSRP門限；對功率密度上限較高的子資源組設置較低的RSRP門限，對功率密度上限較低的子資源組設置較高的RSRP門限。
6.如權(quán)利要求5所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 終端測量RSRP，并且報告給基站；為該終端設置一個RSRP偏置量，并用該偏置量修正終端報告的RSRP ;基站把修正后的終端RSRP與一個子資源組的RSRP門限比較，如果大于等于該門限，則判定該終端處于該子資源組的覆蓋范圍；通過把修正后的RSRP與所有的子資源組的RSRP門限比較，建立覆蓋此終端的子資源組列表。
7.如權(quán)利要求6所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 基站對所有的子資源組根據(jù)其RSRP門限大小排成一個序列；把序列當中RSRP門限小于等于一個終端修正后的RSRP的所有子資源組添加至覆蓋該終端的子資源組列表。
8.如權(quán)利要求6所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 終端周期性地測量RSRP，并且報告給基站； 基站根據(jù)終端的RSRP測量報告更新覆蓋此終端的子資源組列表。
9.如權(quán)利要求6所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 終端可以使用覆蓋該終端的子資源組，不能使用不覆蓋該終端的子資源組。
10.如權(quán)利要求6所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 一種基于多級軟時頻復用的資源分配方法，為每個參與資源分配的終端建立覆蓋該終端的子資源組列表；對每個需要發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶，首先在覆蓋其終端的具有最小覆蓋范圍的子資源組當中分配資源；如果資源不夠，則在具有第二最小覆蓋范圍的子資源組當中分配資源，依次類推；如果此用戶獲得了所需的資源，則對下一個用戶重復這個過程，直到所有用戶獲得所需資源，或者沒有可分配的資源。
11.如權(quán)利要求2所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 在C1和C2當中的至少一個小區(qū)，至少兩個主子資源組的資源序號相連。
12.如權(quán)利要求2所述的在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的方法，其特征是: 應用于上行；基站將PDM信息在其形成的小區(qū)內(nèi)廣播。
13.一種在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多級軟時頻復用的基站設備，其特征是，包含以下模塊和功能: 發(fā)射模塊:持續(xù)地發(fā)射一個功率恒定的參考信號； 接收模塊:接收終端發(fā)來的RSRP測量報告和RSRP偏置量，發(fā)送給終端覆蓋子資源組列表生成模塊； PDM設置模塊:把時頻資源S劃分成N個不相互重疊的資源組，記為RGn(n=l，2，…，N)，N是大于I的整數(shù)，每個資源組包含若干個資源單元JERGn (n=l, 2，…，N)劃分成互不重疊的兩部分，其中一部分設置功率密度上限hn，稱為RGn的主子資源組；另外一部分設置功率密度上限In，稱為RGn的副子資源組；各個子資源組的功率密度上限滿足關(guān)系=I1 ( I2≤…(1N ShNS-Sh2Sh1, I'/ h'U'/ h(i)2〈…〈l(i)N/ h(i)N< 1，并且如果 Ν=2，l(i)2幸h(i)2 ;把PDM信 息發(fā)送給覆蓋門限生成模塊和發(fā)射模塊； 覆蓋門限生成模塊:為每個子資源組確定一個RSRP門限；對功率密度上限較高的子資源組設置較低的RSRP門限，對功率密度上限較低的子資源組設置較高的RSRP門限；把RSRP門限信息發(fā)送給終端覆蓋子資源組列表生成模塊； 終端覆蓋子資源組列表生成模塊:把終端報告的RSRP用該終端的RSRP偏置量進行修正，把修正后的RSRP與一個子資源組的RSRP門限比較，如果大于等于該門限，則判定該終端處于該子資源組的覆蓋范圍；把修正后的RSRP和所有的子資源組的RSRP門限比較，建立覆蓋此終端的子資源組列表；對所有參與通信的終端建立覆蓋該終端的子資源組列表。
14.如權(quán)利要求13所述的一種在無線通信系統(tǒng)當中實現(xiàn)多級軟時頻復用的基站設備，其特征是: 應用于下行； 包括以下模塊和功能: 終端覆蓋子資源組列表生成模塊:對所有參與通信的終端，把覆蓋該終端的子資源組列表發(fā)送給資源分配模塊； 資源分配模塊:對每個需要發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶，首先在覆蓋其終端的具有最小覆蓋的子資源組當中分配資源，如果資源不夠，則在第二最小覆蓋的子資源組當中分配資源，依次類推；如果此用戶獲得了所需的資源，則對下一個用戶重復這個過程，直到所有用戶獲得了所需資源，或者沒有可分配的資源；把資源分配信息發(fā)送給發(fā)射模塊； 發(fā)射模塊:把資源分配信息發(fā)送給終端；根據(jù)資源分配信息給用戶數(shù)據(jù)安排資源，發(fā)射用戶數(shù)據(jù)；控制發(fā)射機在所有的子資源組上的發(fā)射功率密度不超過其對應的功率密度上限。
15.如權(quán)利要求13所述的一種在無線通信系統(tǒng)當中實現(xiàn)多級軟時頻復用的基站設備，其特征是: 應用于上行； 包括以下模塊和功能: 終端覆蓋子資源組列表生成模塊:對所有參與通信的終端，把覆蓋該終端的子資源組列表發(fā)送給資源分配模塊； 資源分配模塊:對每個需要發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶，首先在覆蓋其終端的具有最小覆蓋的子資源組當中分配資源，如果資源不夠，則在第二最小覆蓋的子資源組當中分配資源，依次類推；如果此用戶獲得了所需的資源，則對下一個用戶重復這個過程，直到所有用戶獲得了所需資源，或者沒有可分配的資源；把資源分配信息發(fā)送給發(fā)射模塊； 發(fā)射模塊:將PDM信息在小區(qū)內(nèi)廣播，把資源分配信息發(fā)送給終端。
16.一種在無線通信系統(tǒng)當中實現(xiàn)多級軟時頻復用的終端設備，其特征是，包括如下模塊和功能: 接收模塊:接收基站發(fā)射的參考信號，發(fā)送給測量模塊；接收基站廣播的PDM信息和資源分配信息，并發(fā)送給發(fā)射模塊； 測量模塊:測量RSRP，并形成RSRP測量報告，發(fā)送給發(fā)射模塊； 發(fā)射模塊:向基站發(fā)送RSRP測量報告和RSRP偏置量；根據(jù)資源分配信息給用戶數(shù)據(jù)安排資源，發(fā)射用戶數(shù)據(jù) ；控制發(fā)射機在所有的子資源組上的發(fā)射功率密度不超過其對應的功率密度上限。
17.一種實現(xiàn)多級軟時頻復用的無線通信系統(tǒng)，其特征是: 包含至少兩個如權(quán)利要求13、14或15所述的實施多級軟時頻復用技術(shù)的基站設備，形成兩個相鄰的小區(qū)； 相鄰小區(qū)在每個資源組上的主子資源組互不重疊。
【文檔編號】H04L27/26GK103906247SQ201410082468
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月28日
【發(fā)明者】楊學志 申請人:楊學志