用于最小化数据传输系统中的小区内干扰的方法

摘要

本发明涉及用于最小化包含调度器(2)的数据传输系统中小区内和/或小区间干扰的装置和方法。第一基站(BS)通过第一天线系统(Rx，Tx)接收来自第一小区(1)中的用户设备(UE1－UE4)的信息。调度器(2)识别每个用户的位置并且分配第一时隙(TS1)给第一小区(1)的第一小区部分(CS1)中至少一个用户设备(UE1)。调度器(2)也分配第一时隙给第一小区(1)的第二小区部分(CS2)中至少一个用户设备(UE3)。然后天线系统(Rx，Tx)从基站(BS)同时发送信息给被分配给第一时隙的所有用户设备(UE1，UE3)。

说明书

技术领域

本发明涉及用于最小化数据传输系统中的小区内和/或小区间干扰的装置和方法，其中所述数据传输系统包括通过与第一基站进行通信来管理至少第一小区的调度器，其中所述第一基站通过第一天线系统与第一小区中的多个用户设备进行通信，所述第一天线系统在覆盖该第一小区中的一定方向的一个或多个小区部分中有效。

背景技术

缩写词：

3GPP     第三代伙伴计划

HSDPA    高速下行链路分组接入

HS-TTI   高速传输时间间隔

HS-DATA  高速数据

UE       用户设备

RNC      无线网络控制器

第三代伙伴计划(3GPP)规范是用于第三代移动电话系统的标准。该系统支持对于不同用户使用不同的用户数据速率。对特定用户使用的发射功率由特定小区中的干扰电平、用户数据速率、信道质量和小区中数据传送的请求质量来确定。

HSDPA是作为3GPP标准的一部分的数据传输系统，并且主要用于尽力的(best effort)下行链路传送分组业务，即传送时延并不是关键的。

人们早已知道，基站(也叫作节点B)操作小区，并且位于节点B中的调度算法决定数据应传送给什么用户设备(UE)。UE可以是由步行或处于机动车辆中的人所操作的任何移动的或固定的设备。对于每个时隙即每个传输时间间隔(TTI)执行来自调度器的判决。对于具有多个小区的系统中的每个小区有一个基站以及如此的一个调度器。

调度器可以基于几个参数，例如数据等待时间、信道质量、UE能力以及重要数据的优先权。节点B可以并行地在TTI内传送数据到几个UE。

现有方案的问题是对于到特定UE的HSDPA信道的干扰。该干扰主要由热噪声、来自其它小区的发射功率、在小区内发射的专用信道功率、用于小区中除了HSDPA之外的公共信道功率、以及到小区中其它UE的发射的HSDPA功率组成。

为了最大化数据吞吐量，希望最小化在UE处出现的干扰。人们早已知道，这通过引入波束形成功能(即自适应天线系统)来实现。该自适应天线系统使用波束形成功能来覆盖仅一个或几个小区部分，其中小区部分按空间分割。这将减小来自其它小区以及来自现行小区的干扰，因为天线工作在一个或几个已确定的方向并且因此不以全向方式发射。在第一小区部分中的UE将不受第二小区部分中的传输的影响。而且，位于波束形成方向外面的邻近小区将不受该传输的影响。然而，如果在同一小区部分有多个UE，到不同UE的发射功率仍将干扰。例如，如果用户设备UE1和用户设备UE2占据同一小区部分并且如果节点B传送数据到这两个UE，那么这两个UE将相互干扰。

对于除了HSDPA信道之外的所有信道，RNC决定何时传送数据。这意味着，在那些其中UE处于同一方向即处于同一小区部分的情况下，在节点B中干扰不能避免。

因此，仍旧需要在包含多个用户设备的小区中更好地传送信息，这样当使用数据传输系统例如HSDPA时小区内干扰被最小化。

发明内容

本发明的目的是来弥补上面所述问题。该问题通过用于最小化数据传输系统中小区内和/或小区间干扰的装置和方法加以解决，其中所述数据传输系统包括通过与第一基站进行通信来管理至少第一小区的调度器，其中所述第一基站通过第一天线系统与第一小区中的多个用户设备进行通信，所述第一天线系统在覆盖该第一小区中的一定方向的一个或多个小区部分中有效，其中该方法包括步骤：

-第一基站通过第一天线系统接收来自第一小区中的用户设备的信息；

-第一基站传送该信息给调度器；

-调度器识别第一小区中的每个用户设备；

-调度器识别每个用户位于哪个小区部分中；

-调度器分配第一时隙给第一小区的第一小区部分中至少一个用户设备；

-调度器也分配第一时隙给第一小区的第二小区部分中至少一个用户设备；

-天线系统从基站同时发送信息给被分配给第一时隙的所有用户设备。

本发明的优点是，小区内和/或小区间的干扰被最小化，这引起了当基站BS传送数据到用户设备UE即下行链路或当UE传送数据到BS即上行链路时需要更小的功率。进一步的优点是，这将也引起网络中的更小的干扰，这反过来引起可以提高网络中的整个数据的吞吐量。这里，小区间干扰指的是多个小区之间的干扰，并且小区内干扰指的是小区内的干扰。

在下行链路的情况中，由天线系统从基站发送到被分配给第一时隙的所有用户设备的信息，指的是预定给UE以接收和使用的信息。例如，消息或控制信号告诉UE听取由BS发送出的下面的信息。

在上行链路的情况中，由天线系统从基站发送到被分配给第一时隙的所有用户设备的信息，指的是指示或允许UE发送信息到BS的信息。例如，被发送到UE的信息可以是用于传送的许可标记的形式，或是任何其它的合适的控制信号。BS然后发信号给下行链路，关于允许哪个UE来传送。以这种方式，BS可以最小化上行链路干扰。这样处理的好处将如以前那样，主要在使用自适应天线方案的基站中可以看到。

本发明优选地用于数据传输中，比如已知的HSDPA，但也可以用于其中数据(优选为数据分组)在用户设备和基站之间进行传送的不同的系统中。然而，为了进一步解释本发明，参考HSDPA系统。

HSDPA是其中节点B(基站BS)确定将被传送的数据量、何时传送以及使用的发射功率的一种业务。

每个时隙有一个新的HSDPA传输。这对应于一个2ms的高速-时间传输时间间隔(HS-TTI)。本发明涉及时隙以及在HSDPA系统中的时隙指的是传输时间间隔(TTI)。本发明并不局限于2ms的时隙，而是可以使用另外的时间间隔。

根据本发明，调度器在优选地由调度器确定的小区内干扰的基础上将小区分割成小区部分，所述确定是该调度器通过使用关于每个用户设备位于小区内何处的空间信息来进行的。优选地，根据本发明的调度器在关于例如传送速率等和/或最小小区间和小区内干扰的最佳的基础上将小区分成小区部分。

通过使用有关每个用户设备UE位于小区内何处(即在哪个小区部分中)的空间信息，可能确定如果执行到两个UE的传送将出现的小区内干扰。由于HSDPA调度器确定何时数据应该被发送到UE，它也可以最小化小区内干扰。这可以通过向不同小区部分内的UE传送来执行，这样在同一时隙(HS-TTI)内不引起小区内干扰。

根据本发明，调度器优选地在小区内和/或小区间干扰的基础上分配时隙给用户设备，所述干扰由调度器通过使用有关每个用户设备位于小区内何处的空间信息来确定。优选地，调度器在关于例如传送速率等和/或最小小区间和小区内干扰的最优的基础上分配时隙。

不考虑出现的小区内干扰的调度器可以例如在一个HS-TTI内传送HS-DATA到第一用户设备UE1和第二用户设备UE2，并且在下一个HS-TTI内传送HS-DATA到第三用户设备UE3和第四用户设备UE4。然而，当UE1和UE2位于同一小区部分内(即同一方向)并且UE3和UE4位于同一小区部分内时，这将引起到UE1的发射功率将与到UE2的发射功率相互干扰并且反之亦然的问题。对于UE3和UE4同样适用。相对干扰而言，这将不是传送数据到这四个UE的最佳方式。

根据本发明，考虑出现的小区内干扰以及哪个调度器可以决定何时传送数据到UE的调度器，给出了如下的传送方案：

在一个HS-TTI内HS-DATA传送到UE1和UE3，并且在下一个HS-TTI内HS-DATA传送到UE2和UE4。

因此，根据本发明的一个实施例，在每个小区部分中仅一个用户设备被分配给第一时隙，这样天线系统发送信息给每个小区部分中的仅一个用户设备。

这将引起最小化小区内干扰的好处，并且与无该特征的调度器相比因此需要更少的功率来传送数据到所有四个UE。

然而，在本发明的另一个实施例中，在同一小区部分中的多个UE(即一个UE子集)被分配给与另一个小区部分内的多个UE相同的时隙。例如在至少第一小区部分中的两个用户设备被分配给同一时隙。该情形不像给每个小区部分分配仅一个UE那样最佳，但是与分配给更大数量UE相比仍旧给出减小的小区内干扰。

在又一个实施例中，调度器通过与上面的第一基站或一第二基站进行通信也管理第二小区，其中所述第一或第二基站通过第一天线系统或第二天线系统与第二小区内的多个用户设备进行通信，所述第一或第二天线系统在覆盖第二小区中的特定方向的一个或多个小区部分中有效，其中该方法包括步骤：

-第一基站或第二基站通过第一或第二天线系统接收来自第二小区中的用户设备的信息；

-第一或第二基站传送该信息给调度器；

-调度器识别第二小区中的每个用户设备；

-调度器识别每个用户位于哪个小区部分中；

-调度器分配第一时隙给第二小区的第一小区部分中至少一个用户设备；

-调度器也分配第一时隙给第二小区的第二小区部分中至少一个用户设备。

在该实施例中，有多个替换方案：

1.第二小区由管理第一小区的同一基站来管理，并且天线系统是用于第一小区的同一天线系统。

2.第二小区由管理第一小区的同一基站来管理，但是使用第二天线系统。

3.第二小区由第二基站来管理，但是天线系统是用于第一小区的同一天线系统。

4.第二小区由使用第二天线系统的第二基站来管理。

然而，在实施例(替换方案1-4)中，天线系统从基站同时发送信息给被分配第一时隙的所有用户设备。这里，可以有不同小区内的UE以及被分配给同一时隙的不同小区部分。

根据本发明的该实施例，调度器在小区内和/或小区间干扰的基础上将第一小区和第二小区分割成小区部分，其中所述干扰由调度器通过使用有关每个UE位于不同小区内何处的空间信息来确定。优选地，调度器在关于例如传送速率等和/或最小小区间和小区内干扰的最佳的基础上将小区分割成小区部分。

而且，调度器优选地在最小小区内和/或小区间干扰的基础上分配时隙给用户设备，其中所述干扰由调度器通过使用有关每个UE位于不同小区内何处的空间信息来确定。优选地，调度器在关于例如传送速率等和/或最小小区间和小区内干扰的最佳的基础上分配时隙。

调度器此外可以使它的用于分配时隙的选择是基于多个参数的，例如：

-对于各个UE的信道质量

-对于特定数据的优先权

-可得到的影响

-空闲时间

-被传送的数据量

所有参数对调度器有关对于每个时隙要传送哪个UE数据而做出的选择有影响。

本发明的该实施例的优点是小区内和小区间干扰都被最小化，引起当传送数据给用户设备UE时需要更少的功率。进一步的优点在于，这将还引起网络中的更少的干扰，这反过来引起网络中的整体数据吞吐量可以被提高。

根据本发明的一个实施例，天线系统包含使用波束形成功能发射到每个小区部分的自适应天线。

根据本发明的一个实施例，调度器使用到达方向(DOA)用来识别用户设备的位置。该技术是从现有技术中熟知的。

而且，本发明使用按时间发生顺序排列的时隙序列，以便让天线系统同时向该系统中被分配给同一时隙的所有用户设备发射。

在一个实施例中，调度器被放置在基站(对于小区来说的节点)中并且确定在HSDPA传送的情况中何时传送数据给UE。然后调度器可以选择UE来最小化小区内干扰。如上所述，如果用于不同小区的调度器合作，例如交换功率设置和UE位置，则甚至可以最小化小区间干扰。这也可以被视作一个调度器处理几个小区。

在另一个实施例中，调度器被放置除所述基站中之外的不同位置。调度器然后与一个或多个基站进行通信，从而来最小化小区内和小区间的干扰。调度器也可以被放置在一个基站中但与多个基站进行通信。

下面将进一步解释HSDPA，作为可如何构建根据本发明的数据传输系统的例子。

高速下行链路分组接入(HSDPA)是W-CDMA下行链路中的基于分组的数据业务，在W-CDMA下行链路上的5MHz的带宽上数据传送高达8-10Mbps。HSDPA实现包括自适应调制和编码(AMC)、混合自动请求(HARQ)、快速小区搜索、以及高级接收机设计。

在第三代伙伴计划(3GPP)中，已经发展了包括HSDPA的标准。3G系统用于提供具有广泛业务的全球移动性，包括电话、寻呼、消息传送、因特网和宽带数据。所有的HSDPA为其一部分的3G标准处于持续的发展中。这样的发展的例子是使用HSDPA或上行链路。

UMTS提供电信业务(象语音或SMS)和承载业务，其提供了在接入点之间进行信息转送的能力。在会话或连接建立时以及在进行中的会话或连接期间，可能协商和重新协商承载业务的特性。

UMTS网络由三个相互作用的域组成：核心网络(CN)、UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)和用户设备(UE)。核心网络的主要功能是为用户业务来提供交换、路由和转接。核心网络也包含数据库和网络管理功能。

UTRAN为用户设备提供空中接口接入方法。基站指的是节点B并且节点B的控制设备称作无线网络控制器(RNC)。

核心网络被分割到电路交换和分组交换域中。

当引入新业务和特征时，核心网络的结构可以改变。

为UTRAN空中接口选择宽带CDMA技术。UMTS W-CDMA是直接序列CDMA系统，其中用户数据与从W-CDMA扩频码获得的准随机比特相乘。在UMTS中，除了信道化之外，码还用于同步和加扰。W-CDMA具有两种基本操作模式：频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。

节点B(基站)的功能是：

-空中接口传送/接收

-调制/解调

-CDMA物理信道编码

-微分集

-错误传送

-闭环功率控制

-HSDPA数据的调度

RNC的功能是：

-无线资源控制

-接纳控制

-信道分配

-功率控制设置

-移交控制

-宏分集

-加密

-分段/重组

-广播信令

-开环功率控制

UMTS标准不以任何方式限制用户设备的功能性。终端对于节点B作为空中接口的配对部分来工作。

附图简述

下面本发明将根据多个附图进行描述，其中：

图1示意性示出了根据本发明的装置，其中各自包含四个用户设备的两个小区由基站来管理；

图2示意性示出了在从多个用户设备到所述基站的小区内通信之后在根据图1的基站中的内部程序上的框图。

图3示意性示出了从基站到被分配在第一时隙的用户设备的通信程序，并且其中；

图4示意性示出了从基站到被分配在第二时隙的用户设备的通信程序。

具体实施例

图1示意性示出了根据本发明的装置，其中第一小区1由基站BS来管理。第一小区1包含四个用户设备UE1、UE2、UE3和UE4。基站BS包含自适应天线(如图2所示，用Tx指示)，用来在覆盖一个或多个小区部分CS的更优选的方向上发送出信号。在图1中，天线Tx(图2)在第一小区1中发送信息到两个小区部分CS1和CS2。在小区部分CS1中存在用户设备UE1和UE2，并且在小区部分CS2中存在用户设备UE3和UE4。

图1也包含由基站BS来管理的第二小区6。该第二小区6包含四个用户设备UE1、UE2、UE3和UE4。自适应天线(如图2所示，用Tx指示)用来在覆盖也在第二小区中的一个或多个小区部分CS1、CS2的优选的方向上发送出信号。在图1中，天线Tx在第二小区6中发送信息到两个小区部分CS1和CS2中。在小区部分CS1中存在用户设备UE1和UE2，并且在小区部分CS2中存在用户设备UE3和UE4。

图2示意性示出了在从用户设备UE1、UE2、UE3和UE4到根据图1的所述基站BS的小区内通信之后，调度器2中的内部程序上的框图，其中调度器2用于管理第一小区1以及由此管理基站BS。在图2中，用户设备UE1、UE2、UE3和UE4通过发送数据分组形式的信号给接收该信号的接收天线Rx而与基站BS进行通信。天线Rx包含用于从UE转发所述信号到比较装置3的装置。

调度器2包含比较装置3，用来确定到达方向(DOA)，即用户设备占据哪一小区部分CS1、CS2。

在确定了用户设备UE1、UE2、UE3和UE4的位置之后，调度器2组织用户设备以便以第一小区1内的最小小区内干扰来应答每个用户设备。调度器2因此指派用户设备UE1、UE2、UE3和UE4到它们各自的小区部分CS1或CS2。图2示出了UE1和UE2被分派给CS1以及UE3和UE4被分派给CS2。

调度器2然后为第一小区中的每个用户设备分配时隙TS，其中UE1和UE3被分配给第一时隙TS1以及其中UE2和UE4被分配给第二时隙TS2。

在分配时隙TS1和TS2给用户设备之后，调度器2使用装置4来提供信息给预定用于小区1中的每个用户设备的数据分组5。该应答数据分组5用小区部分CS和时隙号码TS来索引，从而给小区中的每个用户设备一个独特的标识。如果有数据要传送到特定UE的话，通过专用信道HS-SCCH来通知UE。数据分组5然后被转发到能够在特定/正确的CS中发送数据5的发送天线Tx。

图3示意性示出了从基站BS到被分配在第一时隙TS1的第一小区1内用户设备UE1和UE3的通信程序。如图2和3所示，到用户设备UE1的应答数据分组5被索引为“CS1，TS1”，并且到用户设备UE3的应答数据分组5被索引为“CS2，TS1”。该索引示出了在这两个数据分组5中的信息在同一时隙TS1中被发送，但发送到不同的小区部分CS1和CS2。以这种方式，到UE1的信号与到UE3的信号不相干扰，因为它们处于不同的方向。

此外，图4示意性示出了从基站到被分配在第二时隙TS2的第一小区1中的用户设备UE2和UE4的通信程序。如图2和4所示，到用户设备UE2的应答数据分组5被索引为“CS1，TS2”，并且到用户设备UE3的应答数据分组5被索引为“CS2，TS2”。该索引示出了在这两个数据分组5中的信息在同一时隙TS2中被发送，但发送到不同的小区部分CS1和CS2。以这种方式，到UE2的信号与到UE4的信号不相干扰，因为它们处于不同的方向。

调度器2因此通过使用空间和时间而分离第一小区1中的用户设备，其中空间指的是不同的小区部分，并且其中时间指的是不同的时隙。

本发明不应当被视作受限于上述例子，但是可以在权利要求的范围内变化。例如，调度器2可以根据上面的方案管理多个小区，这样小区之间的干扰(即小区间干扰)以及小区内干扰被最小化。应答数据分组然后被用指示应答分组要发往的小区的索引来进一步索引。而且，调度器不必是BS的一部分，但是可以是与系统中的一些或全部的BS进行通信的一个独立部分。

图1-4可适合用于阐明在调度器2管理两个小区1和6时的这一事实。如上所述，图2示出了管理第一小区1的调度器，但是同一方案也可以用于第二小区6。在图1中的第二小区6中的用户设备UE1-UE4然后与基站BS进行通信。

调度器2识别第二小区中的用户设备UE1-UE4以及它们位于何处。调度器识别第一小区1和第二小区6的用户设备以及它们位于哪个小区部分CS1或CS2中。调度器然后根据图2分配第一时隙TS1给用户设备UE1和UE3。

调度器2然后用小区号码(例如C1或C6)和相应的CS和分配的TS来索引应答数据分组。给第二小区1中的用户设备UE1的应答数据分组然后被索引为“C6，CS1，TS1”，并且给用户设备UE3的应答数据分组被索引为“C6，CS2，TS1”。该索引显示了在这两个数据分组中的信息在同一时隙TS1中被发送，但是被发送到不同的小区部分CS1和CS2。以这种方式，到UE1的信号与到UE3的信号不相干扰，因为它们处于不同的方向。然而，UE3可以位于第一小区1的CS2中并且到UE3的应答数据分组然后将被索引为“C1，CS2，TS1”。以这种方式，到UE1的信号与到UE3的信号不相干扰，因为它们处于不同的小区中。

关于小区的索引当然不必被标记为C1或C2，而是可以以任何适合的方式来标记。例如，如果第一小区由第一基站BS1来管理并且第二小区由第二基站BS2来管理，可以通过标记其根据哪个基站将被使用而进行索引。例如，到第一小区1中的用户设备UE1的应答数据分组然后相应地被索引为“BS1，CS1，TS1”。

此外，上面的索引不应被视作限制，而是仅仅作为应答数据分组可如何被索引的例子，即这里索引TS、BS和CS仅为了清晰起见而使用，但是在权利要求的范围内可以使用不同的标记。

此外，代替上面的一个基站，第二小区可以由第二基站来管理。调度器然后管理两个基站以及因此管理两个相应的小区。调度器然后分割小区并且分配时隙，这样根据本发明可以获得最小的小区内和小区间干扰。