專利名稱：長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法
技術領域：
本發明屬于無線通信領域，特別涉及一種長期演進(LTE，Long Term Evolution) 時分(TDD，Time Division Duplex)系統中存在小區間交叉時隙干擾情況下的資源分配方法。
背景技術：
LTE采用正交頻分復用技術進行無線傳輸，其主要思想是將較寬的頻帶分為若干較窄的正交子載波，使得每個子載波具有正交性，從而很好的避免子載波間的干擾。同時， 快速傅里葉變換處理使得各子載波重疊排列，理論上接近奈奎斯特極限。LTE的資源復用率為1，每個小區均可以使用所有子載波頻率，因此相鄰小區間的同頻干擾較為嚴重。長期演進時分系統上行和下行傳輸是在時域上進行區分，上下行采用相同的頻率，且可以采用非成對的頻率，因此具有頻譜利用率高的特點。長期演進時分系統支持七種不同上下行比例的配置，各種配置具有不同的上下行時隙比例。在進行網絡配置時，可根據不同小區的業務類型進行適當的上下行比例配置，以達到較高的資源利用率。長期演進時分系統里的小區概念是指一個基站的覆蓋區域，相鄰基站的覆蓋區域我們稱之為相鄰小區。長期演進時分系統理論一般采用六邊形小區理論結構。另外，由于長期演進時分系統中的子載波數較多，所以在資源分配的時候一般按照子信道進行信道分配。子信道是指多組子載波的集合。長期演進時分系統的幀結構可設置不同的下行時隙和上行時隙，因此存在多種不同的下行/上行(DL/UL)比例的配置選項。從選項0到選項6，分別代表了 7種不同的DL/ UL比例選擇。選項0的幀結構是按照5ms時間為一循環，按照D，S，U，U，U的順序排列。其中D代表Ims的傳輸下行數據包時隙；S表示特殊時隙，僅傳輸控制或狀態信息；U表示上行數據傳輸時隙。可見，在選項0中，數據下行上行比例DL/UL為1:3。選項1中的數據傳輸順序是=D, S，U, U, D ；數據下行上行比例DL/UL為2:2。選項2中的數據傳輸順序是D， S，U，D，D，數據DL/UL比例為3:1。選項3_6是幀結構按照IOms為一個循環周期來進行的。 選項3的數據傳輸順序是=D, S，U，U，U，D，D，D，D，D，數據DL/UL比例為2:1。選項4的數據傳輸順序是=D, S，U，U，D，D，D，D，D，D，數據DL/UL比例為7:2。選項5的數據傳輸順序是=D, S，U，D，D，D，D，D，D，D，數據DL/UL比例為8:1。選項6的數據傳輸順序是D，S，U， U，U，D，S，U，U，D，數據 DL/UL 比例為 3:5。在長期演進時分系統組網的時候，原則上一個小區內的DL/UL比例是靜態確定的，系統運行過程當中一般不會動態調整DL/UL比例。但是，在相鄰的小區之間，會存在不同的DL/UL配置選項的情況存在。在長期演進系統中，由于所有小區的上下行按照不同的頻率發送和接收，故某一時刻所有小區同為上行發射，或者是下行發射。此干擾模式定義為異實體干擾當一移動臺接收信號時，其他基站會對之產生干擾，干擾為基站對移動臺干擾，因為此時所有的基站都是在發送狀態。類似的，基站接收某移動臺的信號時，此時只有移動臺在發送數據，使用同頻帶的其他移動臺會對基站的接收產生干擾，相應的干擾為移動臺對基站干擾。在長期演進時分系統中，全部小區的上下行采用同一個頻率進行發送接收。當臨近小區DL/UL比例不一致的時候，會存在同一個時隙在一個小區為下行而在另一個小區為上行，這就會產生上下行數據之間的干擾，也稱為交叉時隙干擾。特別是在邊界區域，當A 小區的一個用戶的發射正好跟B小區的另外一個用戶接收在同一時刻進行時，此時這種干擾將影響非常大。在此時刻，B小區的基站的發送信號會干擾到A小區的基站接收，從而影響A小區用戶發送給基站信息的正確接收。另外，如果A小區的用戶和B小區的用戶距離很近，都在小區邊緣，則在交叉時隙的時間內，A小區用戶的信號發射還會對B小區用戶的信號接收產生干擾。由于用戶移動臺的發射功率較低，而且一般當移動臺之間的距離較近的時候才有較大的干擾，所以移動臺對移動臺的干擾一般不是交叉時隙的主要干擾。而基站對基站之間的干擾是交叉時隙干擾的主要組成。對于基站之間的交叉時隙干擾而言，由于基站的天線高度比較高，基站的發射功率一般較大，故這種干擾是很大的。它會嚴重降低上行信道的信干比，影響系統的容量。由于基站是全頻率發射的，所以基站之間的交叉時隙干擾不能通過頻率域調度進行避免。而現有的軟頻率復用技術不能直接解決這個問題，需要根據LTE TDD的特點提出合適的資源調度方法來解決或改善這個問題。已有的公開報道的小區間交叉時隙干擾抑制的方法是基于靜音交叉時隙的方案。 它是在有統一中心調度的情形下，當兩個相鄰小區使用到交叉時隙時，即同一個時隙在一個小區用于上行，而在另一個小區用于下行時，通過協調中心統一調度讓其中一個小區退出使用這個時隙，即讓這小區在此時隙靜默，不發送數據來防止干擾。這樣的方法明顯地降低了多小區總體的無線資源利用率。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種長期演進時分系統避免交叉時隙干擾的資源分配方法，解決相鄰小區采用不同的DL/UL比例而產生的交叉時隙干擾，有效提高系統總體性能。技術方案為解決上述技術問題，本發明提出一種長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，所述方法包括以下步驟
步驟一將所有需要進行調度的用戶按照路徑損耗從大到小的順序進行排列；需要調度的上行用戶和下行用戶分開排列；
步驟二 根據信道優先級進行資源的優先級分配；優先分配非交叉時隙；優先分配高優先級的子信道；上行和下行的資源分配方法相同；
步驟三確定發送功率；優先級為1的子信道全功率發送，其他子信道半功率發送，交叉時隙全部為半功率發送。優選的，所述步驟一之前還包括以下步驟
步驟A 判斷是否達到新的調度周期，若是，則執行步驟B，否則，繼續等待； 步驟B 同等優先級的用戶和子信道的分配算法采用最大載干比算法進行調度。優選的，調度周期的定義為相鄰兩個特殊子幀中間的所有時隙。
優選的，所述步驟一中包括
判斷上行或下行調度用戶隊列是否為空，若否，則分別對上行調度隊列和下行調度隊列進行步驟二 ；若是，則只對非空的調度隊列執行步驟二。優選的，步驟一和步驟二之間包括
根據相鄰小區采用的下行/上行比例，確定本小區一個調度周期內的交叉時隙和非交叉時隙位置。優選的，所述步驟二中，通過如下方法為用戶分配所需的可用子信道
若存在可用非交叉時隙，則將非交叉時隙的子信道按照優先級進行排序，為當前用戶分配優先級最高的子信道；
若只存在交叉時隙，則將交叉時隙的信道按照優先級進行排序，為當前用戶分配優先級最高的子信道；
優選的，子信道分為3個不同優先級的子信道組，從低頻率到高頻率分為優先級為1的第一子信道組，優先級為2的第二子信道組，優先級為3的第三子信道組；子信道的分配按照優先級1到優先級2，再到優先級3的順序進行子信道組的分配。優選的，步驟二和步驟三之間包括
判斷上行或下行隊列及可用信道是否為空，若隊列非空且相應方向上存在可用子信道，則繼續步驟二 ；否則結束此方向的子信道分配，進行步驟三。有益效果本發明的有益效果是在不影響正常時隙的資源分配效率和公平的基礎上，極大降低交叉時隙干擾的影響，提高多小區的總體傳輸性能。
圖1是本發明所述方法的整體流程圖。圖2是交叉時隙干擾示意圖。圖3是子信道優先級示意圖。圖4是具體的資源分配流程圖。圖5是用戶發射功率分配流程圖。
具體實施例方式下面將參照附圖對本發明進行說明。本發明提供的長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法包括以下步驟
步驟一將所有需要進行調度的用戶按照路徑損耗從大到小的順序進行排列；需要調度的上行用戶和下行用戶分開排列；
步驟二 根據子信道優先級進行資源的優先級分配；優先分配非交叉時隙；優先分配高優先級的子信道；上行和下行的資源分配方法相同；
步驟三確定發送功率；優先級為1的子信道全功率發送，其他子信道半功率發送，交叉時隙全部為半功率發送。所述步驟一之前還包括以下步驟
步驟A 判斷是否達到新的調度周期，若是，則執行步驟B，否則，繼續等待；步驟B 同等優先級的用戶的子信道分配算法選擇最大載干比算法進行調度。調度周期的定義為相鄰兩個特殊時隙中間的所有時隙。所述步驟一中包括
判斷上行或下行調度用戶隊列是否為空，若否，則分別對上行調度隊列和下行調度隊列進行步驟二 ；若是，則只對非空的調度隊列執行步驟二。步驟一和步驟二之間包括
根據相鄰小區采用的DL/UL比例，確定本小區一個調度周期內的交叉時隙和非交叉時隙位置。所述步驟二中，通過如下方法為用戶分配所需的可用子信道
若存在可用非交叉時隙，則將非交叉時隙的信道按照優先級進行排序，為當前用戶分配優先級最高的子信道；
若只存在交叉時隙，則將交叉時隙的子信道按照優先級進行排序，為當前用戶分配優先級最高的子信道。待分配的子信道分為3個不同優先級的子信道組，從低頻率到高頻率分為優先級為1的子信道組1，優先級為2的子信道組2，優先級為3的子信道組3 ；子信道的分配按照優先級1到優先級2，再到優先級3的順序進行子信道組的分配。相鄰小區有不同的子信道優先級定義。所述步驟二還進一步包括更新可用信道的數目及調度用戶序列。步驟二和步驟三之間包括
判斷上行或下行隊列及可用子信道是否為空，若隊列非空且相應方向上存在可用子信道，則繼續步驟二 ；否則結束此方向的信道分配，進行步驟三。如圖1所示，是本發明所述方法的整體流程圖，該方法是在根據事先配置的每個調度周期內進行的，具體包括以下步驟
步驟101 判斷是否達到新的調度周期，若是，則執行步驟102，否則執行步驟105 ； 步驟102 選擇調度算法；采用最大載干比算法。步驟103 根據調度算法的結果及用戶反饋的路徑損耗信息，分別對需要調度的上行和下行用戶按照路徑損耗由大到小的順序進行排列。若只有單一方向上的用戶需要調度，則只排列此方向上的用戶，另一方向直接結束此次資源分配過程。步驟104 分別對此調度周期中需要調度的上行和下行用戶進行資源分配與調度；具體方法如圖4所示步驟；
步驟105 更新用戶的等待時間，結束此次調度及資源分配流程。圖2表示出了兩個相鄰小區之間的交叉時隙干擾情況。小區A(I)的5ms時間無線幀⑶的上下行順序是D，S，U, U, U的順序排列。其中D代表Ims的傳輸下行數據包時隙；S表示特殊時隙，僅傳輸控制或狀態信息；U表示上行數據傳輸時隙。小區A(I)的DL/ UL比例為1:3。而小區B (2)的5ms時間無線幀(3)的上下行順序是D，S，U，D，D的順序排列。小區B(2)的DL/UL比例為3:1。從圖2可以看到，小區A(I)和小區B(2)在時隙3和時隙4上的上下行方向不一樣，在這個兩個時隙上存在交叉時隙(5)干擾。另外，我們定義一個調度周期(4)是兩個特殊子幀S之間的所有時隙。本發明的資源分配方法將按照圖2中的調度周期(4)來進行循環調度分配。圖3是本發明對子信道優先級的定義，三個相鄰的小區采用不同的信道優先級。將全部可用頻率分成正交的三組，分別組成子信道組1、子信道組2和自信道組3。 相鄰的三個小區在進行資源分配時采用不同的信道分配優先級。其中小區A從低頻率到高頻率分為優先級為1的子信道組1，優先級為2的子信道組2，優先級為3的子信道組3 ；子信道的分配按照優先級1到優先級2，再到優先級3的順序進行子信道組的分配。圖4是本發明對上行或下行用戶進行資源分配的流程圖，具體包括以下步驟 步驟401:判斷上行(下行)用戶序列是否為空，若是，則執行步驟411結束此方向上
的資源分配，若否，則執行步驟402 ；
步驟402 按照路徑損耗將所述上行(下行)用戶由大到小的順序遍歷所述用戶序列； 步驟403 判斷當前用戶是否已經分配資源，若是，則執行步驟408，否則，執行步驟
404 ；
步驟404 判斷當前非交叉時隙是否還有可用子信道，若是，則執行步驟405，否則，執行步驟409 ；
步驟405 將當前非交叉時隙中優先級最高的一個子信道分配給此用戶。步驟406 更新目前可用子信道的數目及上行(下行)用戶序列；
步驟407 判斷遍歷是否完成，若是，則執行步驟411，若否，則執行步驟408 ； 步驟408 指向下一個需要調度的用戶，即繼續遍歷需要調度的上行(下行)用戶序列， 執行步驟403 ；
步驟409 判斷交叉時隙的可用子信道數是否為空，若是，則執行步驟411，若否，則執行步驟410 ；
步驟410 將當前交叉時隙中優先級最高的一個子信道分配給此用戶。步驟411 根據用戶分配的信道優先級確定此用戶的發射功率，具體分配流程如圖5所示；
步驟412 結束此方向資源分配流程。圖5是本發明的用戶發射功率分配的流程圖，具體包括以下步驟 步驟501 分別對上行或下行已分配資源的用戶進行功率的分配；
步驟502 判斷此用戶是否為下行用戶，若是，則進行步驟503，否則，執行步驟507 ； 步驟503 判斷此用戶所分配的子信道資源優先級是否為1，若是，則執行步驟504，否則，執行步驟505;
步驟504 設定此用戶為全功率發送，即優先級為1的子信道全功率發送； 步驟505 設定此用戶為半功率發送，即優先級非1的子信道半功率發送； 步驟506 判斷遍歷是否完成，若是，則執行步驟508，若否，則執行步驟507 ； 步驟507 指向下一個已分配資源的用戶，即繼續遍歷已分配資源的用戶序列，執行步驟 501 ；
步驟508 結束此次功率分配流程。
權利要求
1.一種長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟步驟一將所有需要進行調度的用戶按照路徑損耗從大到小的順序進行排列；需要調度的上行用戶和下行用戶分開排列；步驟二 根據信道優先級進行資源的優先級分配；優先分配非交叉時隙；優先分配高優先級的子信道；上行和下行的資源分配方法相同；步驟三確定發送功率；優先級為1的子信道全功率發送，其他子信道半功率發送，交叉時隙全部為半功率發送。
2.根據權利要求1所述的長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于，所述步驟一之前還包括以下步驟步驟A 判斷是否達到新的調度周期，若是，則執行步驟B，否則，繼續等待；步驟B 同等優先級的用戶和子信道的分配算法采用最大載干比算法進行調度。
3.根據權利要求2所述的長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于，調度周期的定義為相鄰兩個特殊子幀中間的所有時隙。
4.根據權利要求1所述的長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于，所述步驟一中包括判斷上行或下行調度用戶隊列是否為空，若否，則分別對上行調度隊列和下行調度隊列進行步驟二 ；若是，則只對非空的調度隊列執行步驟二。
5.根據權利要求1所述的長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于在執行完步驟一后，根據相鄰小區采用的下行/上行比例，確定本小區一個調度周期內的交叉時隙和非交叉時隙位置。
6.根據權利要求1所述的長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于，所述步驟二中，通過如下方法為用戶分配所需的可用子信道若存在可用非交叉時隙，則將非交叉時隙的子信道按照優先級進行排序，為當前用戶分配優先級最高的子信道；若只存在交叉時隙，則將交叉時隙的信道按照優先級進行排序，為當前用戶分配優先級最高的子信道。
7.根據權利要求1所述的長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于，子信道分為3個不同優先級的子信道組，從低頻率到高頻率分為優先級為1的第一子信道組，優先級為2的第二子信道組，優先級為3的第三子信道組；子信道的分配按照優先級1到優先級2，再到優先級3的順序進行子信道組的分配。
8.根據權利要求1所述的長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于在執行完步驟二后，判斷上行或下行隊列及可用信道是否為空，若隊列非空且相應方向上存在可用子信道，則繼續步驟二 ；否則結束此方向的子信道分配，進行步驟三。
全文摘要
本發明公開了一種長期演進時分系統中避免交叉時隙干擾的資源分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟步驟一將所有需要進行調度的用戶按照路徑損耗從大到小的順序進行排列；需要調度的上行用戶和下行用戶分開排列；步驟二根據信道優先級進行資源的優先級分配；優先分配非交叉時隙；優先分配高優先級的子信道；上行和下行的資源分配方法相同；步驟三確定發送功率；優先級為1的子信道全功率發送，其他子信道半功率發送，交叉時隙全部為半功率發送。本發明可以有效避免長期演進時分系統中的交叉時隙干擾，提高系統總體性能。
文檔編號H04W72/08GK102333377SQ20111024795
公開日2012年1月25日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者王玲玲, 陳立全 申請人:東南大學