CN101300782B - 无线电信*** - Google Patents

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Abstract

在此描述了用于在无线电信***中控制从用户设备(3)到接入点(5)的上行链路传输的方法。每个接入点都限定通信小区，并且该方法包括：在接入点(5)处监视上行链路中的干扰，当所监视的干扰超过第一预定水平时在该接入点处执行干扰控制动作，在接入点(5)处监视这样的控制动作的发生，并且如果这样的发生的次数超过预定水平，则在电信***的中央控制器(11)处执行关于多个小区的干扰控制动作，该中央控制器可操作来控制多个接入点(5)。

Description

无线电信***
技术领域
本发明涉及无线电信***，并且特别地但非唯一地涉及演进通用陆地无线电接入(Universal Terrestrial Radio Access UTRA)无线电信***。
背景技术
附图的图1中示出了非常简化的无线电信***1。用户设备3可操作来以无线方式经由空中接口7与接入点5进行通信。将会很容易意识到，图1中示出的设备仅仅旨在解释无线***的操作，而不应被理解为具有限制性。特别地，可以通过本领域技术人员所公知的任意适当的方式来提供移动用户设备3和接入点5，而不应该将其限于附图的图1中所示出的设备。
在从移动用户设备3到接入点5的上行链路中，传输是由用户设备3通过使用基于竞争(contention-based)的信道或者使用调度(scheduled)信道来执行的。在基于竞争的传输中，接入点5在共享物理信道上向用户设备3传送调度信息(物理信道等)。在基于调度的传输中，接入点5在专用信道上向用户设备3传送调度信息。关键点在于，接入点5控制着上行链路中数据分组的调度。
需要高频谱效率的无线***优选地需要允许在邻近小区或小区群中重用(reuse)信道。例如，所谓的“1-重用”***是这样的***，其中每个小区都能够使用全范围信道。“3-重用”***将3个小区聚合(group)在一起以用于信道分配的目的。因此，在这样的***中，邻近小区中不同的用户设备3可使用相同的上行链路副载波/块频率(chunk frequency)。
当用户设备3在小区中以高功率进行传送和/或接近于相邻小区时，来自于用户设备3的传输很可能会在相邻小区中引起过多干扰。这会导致恶劣的上行链路宏分集性能。很明显，这是不希望看到的，原因在于其会引起整体性能的下降和/或容量降低。
上行链路小区间干扰的问题是公知的，并且已提出了若干种解决方案。已知的“无线电资源管理(RRM)”技术包括：
·动态信道分配(DCA)；
·部分负载(fractional load FL)；
·负载均衡(load balancing LB)；
动态信道分配是一种用于减少小区内干扰和小区间干扰的强大技术。现有的DCA技术没有考虑对干扰(interferer)的长期管理。也就是，现有的DCA技术通过在短时间尺度上向用户设备分配/重新分配副载波频率，如此使得干扰水平(interference level)保持在接近最优值来缓解(mitigate)干扰问题。重要方面在于，“最优”常常是在假设DCA技术范围内的业务分布(traffic distribution)和给定用户设备的情况下来定义的。也就是，以下超出现有DCA技术的范围：
·考虑更长期的干扰事件，例如在某些副载波频率上重复发生的严重干扰(high interference)。
·通过不同无线电接入节点之间的交互来执行动作，所述动作旨在均衡邻近小区间的负载以使得干扰的根本原因得以缓解。
部分负载是一种减少小区间干扰的公知技术。通常，FL是指在每个小区中仅使用可用副载波的子集，由此降低不同用户设备使用相同副载波的概率的技术。实际上，FL建立了大于1的重用***，这使其不适用于演进UTRA网络。
演进UTRA网络也能够被称为超级3G(S3G)网络。第三代合作伙伴计划(3GPP)当前对未来无线网络技术进行标准化。
负载均衡是一种论证严密(well-documented)的技术。基本思想是在蜂窝***的小区和扇区间分布负载，如此使得多小区/扇区资源得以充分利用。LB本质上与负载的定义相关，原因在于其产生尝试在***中分布负载的实际算法的基础。例如，LB能够通过强制切换(handover)来重新分配用户设备，以使得高负载小区中引入的(incoming)上行链路业务中的部分由较低负载小区来“接管”。在这些解决方案中，LB触发事件常常是表征负载(引入的比特率、所使用的副载波或其他无线电资源)的某种度量，而不是表征不希望出现的事件(例如所测得的其他短期事件的高干扰水平)的频繁发生的度量。
以下论文中描述了这些公知技术：
·IEEE Personal Communications(个人通信)，第10-31页，1996年6月，I Katzela和M Naghshineh，“Channel AssignmentsSchemes for Cellular Mobile Telecommunications Systems：AComprehensive Survey”；
·IEEE Trans.Wireless Comm.(传输无线通信)，第3卷，第5号，第1556-1575页，2004年9月，Y J Zhang和K Ben Latalef“Multi-user Adaptive Subcarrier-and-Bit Allocation WithAdaptive Cell Selection for OFDM Networks”；
·IEEE International Conference on Communications(国际通信会议)(ICC)2004，Y J Zhang和K Ben Latalef，“Adaptive ResourceAllocation and Scheduling for Multi-user Packet-based OFDMNetworks”；
·IEEE Infocom 2003，S Das，H Viswana than，G Rittenhouse，“Dynamic Load Balancing Through Coordinated Scheduling in PacketData Systems”；
·IEEE Globecom 2004，A Sang，X Wang，R D Gitlin，“AloadAware Handoff and Cell-site Selection Scheme in Multi-cell PacketData Systems”；
·ACM Mobicom 2004，A Sang，X Wang，R D Gitlin，“CoordinatedLoad Balancing，Handoff/Cell-site Selection and Scheduling inMulti-cell Packet Data Systems”。
总之，现有技术没有提供以下解决方案：
·当某些副载波上的干扰水平变高时(短时间尺度问题)提供对干扰的快速解决/减少；
·根据短时间尺度事件采取预先动作(anticipatory action)，以防止这样的不希望的事件发生；
·避免不必要/不希望的长期动作。这很重要，原因在于不必要的负载均衡动作，例如增加不必要切换的概率，会增加传输网络负载，并且甚至会引起不希望的“乒乓”效应；
·确保不同无线电接入节点(例如接入点和中央控制器)之间的协调交互以控制上行链路干扰。
发明内容
本发明的基本概念总结为以下两个方面：
·允许短期和长期无线电资源管理(RRM)技术彼此交互。也就是，应在更长时间尺度上考虑短期事件(某些副载波处的高干扰水平)。
·使长期(负载均衡)动作取决于不希望的事件的实际发生而非依赖于所测得的负载值设备3s。其基本原理是，要求采取动作的是某些事件的实际发生，而非小区中的总负载。
基本思想是，中央控制器(例如无线电网络控制器(RNC))指示接入点监视所有频率载波或块上的上行链路干扰，如此使得***中所有频率上的干扰水平均处于可接受的水平内。存在着两种主要的待执行的动作：短期和长期。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在无线电信***中控制从用户设备到接入点的上行链路传输的方法，每个接入点都限定通信小区，所述方法包括在接入点处监视上行链路信道中的干扰，当在预定的第一时间段T1上所监视的干扰超过第一预定水平时在所述接入点处执行干扰控制动作，所述接入点处的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道，在所述接入点处监视这样的控制动作的发生，并且如果在预定的第二时间段T2上这样的发生的次数超过预定水平，T2＞＞T1，则在所述电信***的中央控制器处执行关于多个小区的干扰控制动作，所述中央控制器可操作来控制多个接入点，其中所述中央处理器处的控制动作包括中止信道，或者中止选定数目的信道，所述方法还包括：当在预定的第三时间段T3上在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些或所有的控制动作。
根据本发明的另一方面，提供了一种供无线电信***使用的接入点，所述无线电信***包括可操作来通过上行链路向接入点传送数据的至少一个用户设备，限定相应小区的多个接入点，和可操作来控制多个接入点的中央控制器，所述接入点包括信道干扰控制单元，所述信道干扰控制单元可操作来监视上行链路信道中的干扰，当在预定的第一时间段T1上在该小区中所监视的干扰超过第一预定水平时执行针对相关联的小区的干扰控制动作，其中针对相关联的小区的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道，监视这样的针对相关联的小区的控制动作的发生，并且如果在预定的第二时间段T2上这样的发生的次数超过预定水平，T2＞＞T1，就将控制交给中央控制器，所述中央控制器可操作来执行关于多个小区的干扰控制动作，这些干扰控制动作包括中止信道，或者中止选定数目的信道，所述操作点还可操作来当在预定的第三时间段T3上在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些或所有的控制动作。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在无线电信***中控制多个接入点的控制器，所述无线电信***包括至少一个用户设备和限定相应小区的多个接入点，所述接入点可操作来监视上行链路信道中的干扰，当在预定的第一时间段T1上所监视的干扰超过第一预定水平时在所述接入点处执行干扰控制动作，所述接入点处的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道，所述接入点还用于监视这样的控制动作的发生，如果在预定的第二时间段T2上这样的发生的次数超过预定水平，T2＞＞T1，所述接入点便向所述控制器发出需要所述控制器干预的指示，所述控制器包括干扰控制单元，所述干扰控制单元可操作来响应于从接入点接收到所述指示而执行关于多个小区的控制动作，这样的控制动作用于减少至少一个小区中的干扰，并包括中止信道，或者中止选定数目的信道，其中，当在预定的第三时间段T3上在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，至少一些或所有的控制动作被终止。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线电信***，包括：至少一个用户设备；限定相应小区的多个接入点，用户设备可操作来在由接入点限定的上行链路上向所述接入点传送数据；和中央控制器，可操作来控制多个接入点，其中至少一个接入点可操作来监视上行链路信道中的干扰，当在预定的第一时间段T1上在该小区中所监视的干扰超过第一预定水平时执行针对相关联的小区的干扰控制动作，其中所述接入点或每个接入点的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道，监视这样的控制动作的发生，并且如果在预定的第二时间段T2上这样的发生的次数超过预定水平，T2＞＞T1，则将控制交给所述中央控制器，所述中央控制器可操作来执行关于多个小区的干扰控制动作，其中所述中央控制器的控制动作包括中止信道，或者中止选定数目的信道，所述***还可操作来当在预定的第三时间段T3上在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些控制动作。
附图说明
图1图示了无线电信***。
图2图示了一种体现本发明的一个方面的蜂窝无线电信***。
图3图示了一种体现本发明的另一方面的方法。
具体实施方式
本发明所解决的问题能够被总结如下。
考虑具有重用-1的多小区蜂窝***。用户设备在***的覆盖区域内随机分布，并且每个用户设备都想要在上行链路中传送数据。任务是设计一种机制(算法和支持控制平面信令(control plane signaling))，该机制将用户设备动态分配到接入点并且向用户设备分配信道(例如副载波频率)以使得小区间干扰被最小化，如此，总的***容量得以最大化。
图2中简单地图示出这样的***，其中中央控制器11(例如无线电网络控制器(RNC))操作以控制多个接入点AP1...AP51...5n。每个接入点5m限定了通信小区(communication cell)5，其中执行与相应的用户设备3m的通信。
在每个小区中，接入点5m通过向有关的用户设备分配上行链路的一个或多个信道(例如频率载波/块)来调度来自于用户设备3m的传输。所述接入点处于中央控制器11的控制之下。相同的信道能够被用于相邻小区中，因此当位于小区边缘上的用户设备3m需要以高功率进行传送时，会在相邻小区中产生干扰。这导致恶劣的上行链路宏分集性能。
中央控制器11向每个接入点5m指示每个信道所允许的上行链路干扰。每个接入点在由中央控制器11所指定的第一时间段(T1)上测量每个信道上的上行链路干扰(所接收的信道强度(RSS)，信号与干扰噪声比(SINR)等)。当上行链路干扰在第一时间段(T1)上增加超过所允许的限度(limit)时，有关的接入点就采取短期动作以减少干扰。如果干扰持续，那么中央控制器11就采取长期动作来减少干扰。
对第一时间段T1的限定确定了干扰控制技术的保守(conservative)程度。该时间段越短，信道干扰的报告就越频繁。因此，对于相对短的时间段T1，接入点所进行的控制干扰水平的干预的次数会相对较高。
短期动作由接入点5m自主执行，其避免或最小化在后续的帧/调度回合(turn)期间对这样的信道(其干扰高于指定限度)的使用。更具体地，接入点5m禁止对这样的信道的使用，或者在这些信道上仅向用户设备3m分配预定的最小比特率(Rmin)。另一种可能性是接入点5m以某一概率(P1)对这样的信道进行调度。概率P1确定了在小区中分配给定信道的概率。例如，零值概率意味着该信道被阻止。随着概率值的增加，该信道重用的机会增加。P1能够由接入点5自身来设置，或者可以由中央控制器11来设置。
接入点所执行的短期动作能够被视为单独的小区控制动作。也就是，接入点对其自身小区内的信道进行控制以便减少该小区中的干扰。这种控制的副作用可能是相邻小区中的干扰也被减少。
一种用于接入点传送信道控制信息的直接方式是广播这样的信道的指示标记(例如，使用：+1；不使用：0；使用最小速率：-1)或传输概率(P2)。由此，用户设备或者不被允许在这些信道上进行传送，或者被允许以某一最小比特率(Rmin)进行传送，或者被允许以某一概率(P2)进行传送。P2能够由接入点5自身来设置，或者可以由中央控制器11来设置。
当由于上行链路干扰在第二时间段T2(T2＞＞T1)上大于指定限度的缘故接入点5必须反复执行短期动作时，执行以下动作。
接入点5m将该事件E1(即，与干扰水平高于限度的那些载波有关的信息)报告给中央控制器11，中央控制器11又执行负载均衡机制，例如在一些小区中临时中止(suspend)那些信道的使用，或者设置那些信道能够被使用的某一概率(P3)。中央控制器11能够采用以下选择中的任何一个来中止对这样的信道的使用。
中央控制器11可以中止总干扰在某一限度之上的信道。
中央控制器11可以仅中止M个被报告的信道中的N个最差信道(M≥N)。
中央控制器11因而采取用于在适当数目小区的范围内控制信道的多小区控制动作。
接入点5m还能够就所有信道或者中央控制器11所指定的信道的选择而周期性地向中央控制器11报告上行链路干扰。在这种情况下，控制器也可以指定报告周期。
中央控制器11恢复对干扰状况得以改善的信道的使用。如果接入点5m在另一时间段T3上没有报告事件E1，则中央控制器11就能够推断信道上的干扰减少。另一种可能性是接入点5m明确地向中央控制器11指示先前被中止的信道上的干扰减少。
图3是图示体现本发明的另一方面的方法中的步骤的流程图。在步骤A，接入点5m监视上行链路信道中的干扰水平。如果干扰水平被确定(步骤B)为高于预定水平达预定时间段T1，则接入点5m采取短期信道控制策略(事件E1)以减少有关信道上的干扰(步骤C)。
如果确定(步骤D)在预定时间段T2期间信道已经要求来自接入点的控制达预定次数或更多，则所述接入点通知中央控制器11需要更长期的干扰控制(事件E2)。
当事件E2发生时，接入点在下一调度回合期间控制对特定副载波的上行链路调度，并且向中央控制器11报告干扰事件的数目已经超过阈值。优选地，在向中央控制器11报告期间，接入点阻止有关信道上的传输。响应于从接入点处接收到的通知，中央控制器11触发多小区动作。特别地，中央控制器11能够中止对一些小区中受影响的副载波的使用。
如果在多小区控制期间没有另外的干扰事件发生(步骤F)，则对这样的事件的计数被复位(步骤G)，并且由接入点报告给中央控制器11。
当上行链路干扰处于预定水平之下至少达预定义的时间段T3时，接入点向中央控制器报告该事件。
在定义第二事件E2的发生中，第二时间段T2起重要作用。T2指示这样的间隔，其间必须发生至少预定水平的E1事件以使得第二事件E2得以发生。T2是在从当前时刻回到过去T2的范围内变动的滑动窗。***的该“存储(memory)”越长，E2实际被触发的可能性就越大。此外，如果T2大，则***趋于保守，原因在于(被报告给控制器11的)E2在接入点和控制器这二者中触发动作。
时间段T2有效地测量这样的时间，在该时间下特定副载波必须“良好”(也就是，没有E1事件)以使得复位事件(步骤G)得以发生。(被报告给中央控制器的)复位事件是对特定副载波处于“良好状况(goodcondition)”的指示。
·所提出的机制需要AP与RNC之间接口上的信令。
·该机制需要具有无线电信息的主/集中式(centralized)节点，例如中央控制器。
·所提出的机制还能够适用于具有与主接入点的网状链路(meshlink)的分布式无线电接入网络(RAN)体系结构。这样的主接入点是提供中央控制器的全部或部分功能的逻辑实体。
·每个载波的上行链路干扰将保持在限度之内，从而提高了***容量。上行链路干扰在具有频率重用-1的***中很关键，其通过所提出的协调负载均衡法来缓解。
·所提出的解决方案的特定优势在于上行链路宏分集(软切换)将会可行，原因在于在不同接入点从相同用户设备3接收的信号将不会被过多干扰影响(mask)。

Claims (8)

1.一种用于在无线电信***中控制从用户设备(3)到接入点(5)的上行链路传输的方法，每个接入点都限定通信小区，所述方法包括在接入点(5)处监视上行链路信道中的干扰，当在预定的第一时间段T1上所监视的干扰超过第一预定水平时在所述接入点处执行干扰控制动作，所述接入点处的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道，在所述接入点(5)处监视这样的控制动作的发生，并且如果在预定的第二时间段T2上这样的发生的次数超过预定水平，T2＞＞T1，则在所述电信***的中央控制器(11)处执行关于多个小区的干扰控制动作，所述中央控制器可操作来控制多个接入点(5)，其中所述中央处理器处的控制动作包括中止信道，或者中止选定数目的信道，所述方法还包括：当在预定的第三时间段T3上在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些或所有的控制动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二预定水平等于所述第一预定水平。
3.一种供无线电信***使用的接入点，所述无线电信***包括可操作来通过上行链路向接入点传送数据的至少一个用户设备，限定相应小区的多个接入点，和可操作来控制多个接入点的中央控制器，所述接入点包括信道干扰控制单元，所述信道干扰控制单元可操作来监视上行链路信道中的干扰，当在预定的第一时间段T1上在该小区中所监视的干扰超过第一预定水平时执行针对相关联的小区的干扰控制动作，其中针对相关联的小区的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道，监视这样的针对相关联的小区的控制动作的发生，并且如果在预定的第二时间段T2上这样的发生的次数超过预定水平，T2＞＞T1，就将控制交给中央控制器，所述中央控制器可操作来执行关于多个小区的干扰控制动作，这些干扰控制动作包括中止信道，或者中止选定数目的信道，所述接入点还可操作来当在预定的第三时间段T3上在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些或所有的控制动作。
4.根据权利要求3所述的接入点，其中所述第二预定水平等于所述第一预定水平。
5.一种用于在无线电信***中控制多个接入点的控制器，所述无线电信***包括至少一个用户设备和限定相应小区的多个接入点，所述接入点可操作来监视上行链路信道中的干扰，当在预定的第一时间段T1上所监视的干扰超过第一预定水平时在所述接入点处执行干扰控制动作，所述接入点处的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道，所述接入点还用于监视这样的控制动作的发生，如果在预定的第二时间段T2上这样的发生的次数超过预定水平，T2＞＞T1，所述接入点便向所述控制器发出需要所述控制器干预的指示，所述控制器包括干扰控制单元，所述干扰控制单元可操作来响应于从接入点接收到所述指示而执行关于多个小区的控制动作，这样的控制动作用于减少至少一个小区中的干扰，所述控制动作包括中止信道或者中止选定数目的信道，其中，当在预定的第三时间段T3上在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，至少一些或所有的控制动作被终止。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中所述第二预定水平等于所述第一预定水平。
7.一种无线电信***，包括：
至少一个用户设备；
限定相应小区的多个接入点，用户设备可操作来在由接入点限定的上行链路上向所述接入点传送数据；和
中央控制器，可操作来控制多个接入点，其中至少一个接入点可操作来监视上行链路信道中的干扰，当在预定的第一时间段T1上在该小区中所监视的干扰超过第一预定水平时执行针对相关联的小区的干扰控制动作，其中所述接入点或每个接入点的控制动作包括阻止使用信道、使信道的使用最小化、为信道分配预定的最小比特率和/或以预定概率调度信道，监视这样的控制动作的发生，并且如果在预定的第二时间段T2上这样的发生的次数超过预定水平，T2＞＞T1，则将控制交给所述中央控制器，所述中央控制器可操作来执行关于多个小区的干扰控制动作，其中所述中央控制器的控制动作包括中止信道，或者中止选定数目的信道，所述***还可操作来当在预定的第三时间段T3上在小区中所监视的干扰降到第二预定水平之下时，终止至少一些控制动作。
8.根据权利要求7所述的***，其中所述第二预定水平等于所述第一预定水平。
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