CN1168330C - 一种在cdma蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法 - Google Patents

Abstract

一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法：按序号对偏移量的可配置范围进行分段，并使每个子段的序号对应一偏移量；在进行新的偏移量配置时，确定将要配置的偏移量的范围，包括该偏移量所处的帧段和时隙段；考虑偏移量的配置对导频信号在时域上的展开作用，确定子段号；确定偏移量的确切位置，得到合适的偏移量，更新数据库。本发明在时间上扩展不同用户的导频信号，调度不同用户的业务，降低基站的峰值发射功率和基站的数据处理负载。

Description

一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法

技术领域

本发明涉及一种CDMA(码分多址)蜂窝移动通信系统，尤其涉及一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法。

背景技术

随着移动通信的发展和通信需求的日益增加，世界范围内的焦点都集中到了第三代移动通信系统上，如未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)——国际电联ITU的2000年国际移动通信系统(IMT-2000)或欧洲的通用移动通信系统(UMTS)。而在第三代移动通信系统中采用CDMA技术，也已成为一种共识，目前，有三种方案被接纳为IMT-2000空中接口的选择，分别是：宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 2000和TD-SCDMA。新一代的移动通信系统在多媒体业务方面也提出了更高的要求，除了支持一般的语音业务和低速数据业务以外，还需要支持高速的图象通信、高速数据业务以及分组业务等。再加上系统大容量的特点，同一时刻内有许多用户同时同基站进行多种业务的通信，这也就要求系统中的基站具有更高的负载处理能力，以能够及时地处理来自上下行的业务数据。但如果小区内许多用户的数据都在相同的时刻发射时，基站就很有可能来不及处理如此大量的数据，造成很大的处理时延，影响通信质量，也在一定程度上降低了系统的容量。

另一方面，CDMA数字移动通信系统的优越性是以采用了许多关键技术为基础的，如果系统的关键技术不能很好解决，则码分多址系统的高容量、高质量就不能实现。其中，功率控制被认为是所有关键技术的核心。因为在CDMA数字蜂窝系统中，由于信道地址码的互相关作用，将产生两方面的影响：一是任何一个信道将受到其它不同地址码信道的干扰，即多址干扰；二是距离接收机近的信道将严重干扰距离接收机远的信道，使近端强信号掩盖远端弱信号，这就是远近效应。CDMA系统是一个自干扰系统，各种干扰的累积都将减损系统的容量和质量。功率控制的目的是使系统即能维持高质量通信，又不对同频道的其它码分信道产生干扰。同时，在移动环境中存在严重的信号衰落，对于数据调制信号的相关检测很难获得相位参考，因此在CDMA系统中，采用了用户专用导频符号作为信道估计的参考信号。用户专用导频符号可以是时分复用或码分复用的。对于时分复用的导频符号，导频符号都在物理帧的所有时隙的固定位置，其长度根据多普勒频移的不同而不同。为了得到精确的信道参数估计，一般情况下，导频符号与数据符号相比具有更高的发射功率。所以，可能存在一种极为不利的情况：当许多用户与基站的业务信道都具有相同时刻的导频发射时刻(定时关系)时，基站的下行发射功率必然出现很高的峰值，其对应于导频符号的发射时刻。这种情况一方面提高了基站下行峰值功率和平均功率的比值(Crest因子)，另一方面系统内自干扰水平的在该时刻的突然提高使得系统内的通信质量严重下降，从而也降低了系统的容量。

如图1A和图1B所示，为了解决上面两个方面的问题，采用有效的方法来控制不同用户对应的下行无线帧中导频符号的发射时刻，使得它们在时间域上被扩展，从而消除导频信号引起的峰值发射功率问题(如图1A所示)。同时，还需要调度不同用户的业务，使得基站对这些数据的处理也可以在时间域上展开，而不必在相同的时刻处理，从而降低基站的数据处理负载(如图1B所示)。这可以通过为不同用户的物理信道无线帧配置不同的发射定时(偏移量)来实现。

目前，为一条新的物理信道配置偏移量的具体方法是，首先测量当前时刻基站的处理负载情况以及基站下行发射功率的变化情况，然后根据测量所得结果来确定合适的偏移量。这种方法能够比较精确地获得需要的有关参数，为配置新的偏移量提供可靠的依据。

但是，采用直接测量某个时刻基站的处理负载情况和下行发射功率来确定下行物理信道偏移量的方法时，需要直接测量以下几个主要参数：

1)当前时刻前后一定长的时间段内基站的负载处理变化情况，主要包括基站缓冲区的占有率变化情况、缓冲占有率是否超过最大值；

2)当前时刻一定时间段内不同物理信道的导频信号在时域上的分布情况，也就是基站下行发射功率的在时域上的变化情况。

也就是说，如果采用这种方法进行偏移量的配置时，首先要获得上述几个参数的测量结果。这样做存在以下几个方面的缺点：

1)对基站负载情况和下行发射功率的测量都是对其在一段时间内变化情况的分析，数据处理量大，复杂性高，从而对系统的具体实现提出了很高的数据处理能力方面的要求；

2)对基站负载情况和下行发射功率的测量都是对其在一段时间内变化情况的分析，测量必须持续一段较长的时间(达几十ms)，实时性较差，不利于对偏移量配置请求进行快速的反应，从而影响用户服务的接入速率；

3)对基站负载情况和下行发射功率的测量都是对它们在一段时间内变化情况的分析，这段时间(测量周期)的不同长度也会在一定程度上影响测量结果的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单易行的在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，在减少数据处理负载的同时能够提供快速可靠的请求响应，以降低基站的处理负载和基站下行峰值发射功率，从而进一步提高系统的容量和服务质量。

本发明的目的是这样实现的，一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，包括下列步骤：按序号对偏移量的可配置范围进行分段，并使每个子段的序号对应一偏移量；在进行新的偏移量配置时，采用以下‘分层’的步骤：首先，根据基站的负载处理情况来确定将要配置的偏移量的范围，此范围是以一个时隙段为单位的，包括该偏移量所处的帧段号和此帧段内的时隙段号；其次，在确定的时隙段内根据偏移量的配置使得导频信号在时域上展开时能均匀分布，来确定子段号；最后，确定偏移量的位置，得到相应的偏移量，更新数据库。

上述的在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其中，在数据库中每个偏移量序号对应的数据域记录的内容是：使用该偏移量的业务信道信息。

上述的在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其中，确定帧段号、时隙段号的过程与确定子段号的过程是相互独立的。

上述的在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其中，对偏移量的可配置范围可按8个帧段、各帧段为15个时隙段、各时隙段为5个子段进行分段。

上述的在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其中，对应不同用户的业务信道，基站具有特定的下行信道发射定时，即偏移量，这些信息都保存在偏移量配置表中，当进行新的偏移量配置时，通过对偏移量配置表中数据的访问做如下操作：计算每个帧段内的负载，得到一个负载的最小值及对应的帧段号；在该负载最小值对应的帧段号所在的帧段内，计算每个时隙段内的负载，得到负载的最小值及对应的时隙段号；在该负载最小值对应的时隙段号所在的时隙段内，计算每个子段内的导频信号强度，得到导频信号强度的最小值及对应的子段号。

上述的在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其中，业务信道信息包括传输速率、发射功率以及使用该业务的用户标识。

由于采用了上述的方法，即利用当前小区内已有的所有下行专用物理信道的偏移量配置情况来估计某个时刻基站处的传输负载、处理负载，以及小区内所有下行物理信道导频信号的分布情况，这种间接的方式获得所需要的有关参数，与现有的直接测量基站处理负载和基站下行发射功率来确定下行物理信道偏移量的方法相比，避免了因为测量需求而带来的大量复杂的数据处理，降低了在实现算法时对器件数据处理能力的要求；避免了因为测量而导致的数据处理时延，并且可以对数据库提前进行分析，获得将要配置的合适值，进一步提高了配置的实时性；由于不需要测量一段时间内基站负载和下行发射功率的变化情况，这样就避免了因测量周期的不同而对测量结果可靠行带来的影响。

从而降低基站负载和基站下行发射峰值功率，提高系统容量和服务质量。

附图说明

图1A是现有的采用偏移量的配置来分散导频信号的发射时刻的示意图；

图1B是现有的采用偏移量的配置来均衡基站处理负载的划分的示意图；

图2是本发明对偏移量可配置范围的分段划分的示意图；

图3是本发明偏移量配置算法的基本流程图；

图4是用户在小区内发起呼叫建立一条新的业务信道的示意图；

图5是用户通过硬切换在目标小区建立业务信道的示意图。

具体实施方式

本发明，即一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其过程为：

1)把偏移量的可配置范围(基站处理负载的处理周期，即交织长度)进行分段划分。如附图2所示，首先以帧为单位划分成8个‘帧段’，接着在每个帧段内又以时隙为单位分成15个‘时隙段’，最后每个时隙段再分成5个子段，偏移量的分辨率就是子段的长度。每个子段的序号对应一个实际的偏移量(序号*子段长度)，例如对应第1帧段第m时隙段中第n个子段的序号为：(1*75+m*15+n)，相应的偏移量为(1*75+m*15+n)*子段长度。

2)建立一个数据库，用它来记录小区内所有不同链路的下行专用物理信道的偏移量，并可以通过偏移量的序号来检索，每个偏移量序号都对应着一定数目的使用该偏移量的业务信道。在运行过程中对该数据库进行动态更新，使得它能够实时、精确地间接反应不同时刻基站的处理负载和小区内下行专用物理信道的导频信号分布情况：当为一个新建立的业务信道配置了偏移量后，就在该数据库中增加新的配置信息；同样，当有业务信道断开时，就在该数据库中释放相应的信息。业务信道信息包括传输速率、发射功率以及使用该业务的用户标识。

3)在进行新的偏移量配置时，采用以下‘分层’的方法：

如图3所示，当有一条新的下行专用物理信道需要建立时，即偏移量配置请求，首先由基站处的负载处理情况来确定将要配置的偏移量的范围，如图2所示，这个范围是以一个时隙段为单位的，包括该偏移量所处的帧段和此帧段内所处的时隙段。在确定这个范围时，可以通过不同的算法实现，最简单的方法就是利用数据库中存储的信息，比较不同范围内包含的专用信道数，找出其中最少一个。更加精确的算法还可以考虑信道的其它信息，例如每个信道的数据传输速率等。如果有多个偏移量可选，则任意选其中的一个。

接着在该确定的时隙段内考虑偏移量的配置对导频信号在时域上的展开作用，以确定子段号。简单的实现方法就是在所确定的时隙段内找出具有最少的信道的子段号，以使导频信号能够在时域上展开时均匀分布；更加精确的算法还可以考虑信道的其它信息，例如每个信道中的导频比特数、导频信号的发射功率等。如果有多个则任意选其中的一个。

结合上述的两个过程，即确定帧段号、时隙段号过程和子段号过程，确定偏移量的确切位置，得到合适的偏移量，更新数据库。

这两个过程是相互独立的，因为导频信号的发射是以一个时隙为周期的，对它的分布只能在一个时隙内考虑。所以，本发明从降低基站下行发射峰值功率的角度出发，来确定偏移量所处的子段；而从降低基站处理负载的角度出发，来确定偏移量所处的帧段和时隙段。

如图4所示，若用户UEn在某个小区内发起呼叫请求以建立业务信道，这时，小区内已有多个其它用户正在同基站进行通信。对应不同用户的业务信道，基站具有特定的下行信道发射定时，即偏移量，这些信息都保存在偏移量配置表(数据库)中。

首先做如下定义：

Load-F₁：帧段内负载，指偏移量可配置范围中第1帧段内所有业务信道对基站造成的负载；

Load-S_1，m：时隙段内负载，指第1帧段中第m个时隙内所有业务信道对基站造成的负载；

Load-T_1，m，n：子段内负载，指第1个帧段第m个时隙段中第n个偏移量对应的所有业务信道对基站造成的负载。其中：

关系如下：Load-F₁＝∑Load-S_1，m      m＝0～14

          Load-S_1，m＝∑Load-T_1，m，n  n＝0～4

Load-F-min：Load-F₁的最小值；

Load-S-min：Load-S_1，m的最小值；

N-Load-F-min：对应Load-F-min的帧段号；

N-Load-S-min：对应Load-S-min的时隙段号；

PilotStrength_n：子段上的导频信号强度，也就是小区内所有链路在第n偏移量上产生的导频信号强度。

PilotStrength-min：PilotStrength_n的最小值(n＝0～4)

N-PilotStrength-min：对应PilotStrength-min的子段号。

当进行新的偏移量配置时，通过对偏移量配置表中数据的访问做如下操作：

1)在偏移量的可配置范围内计算每个帧段的Load-F1，得到最小值Load-F-min及对应的N-Load-F-min；

2)在N-Load-F-min对应的帧段内计算每个时隙的Load-S_1，m，得到最小值Load-S-min及对应的N-Load-S-min；

3)在N-Load-S-min对应的时隙段内计算每个子段偏移量对应的PilotStrength_n，得到最小值PilotStrength-min及对应的N-PilotStrength-min；

4)结合上述三个步骤的结果，得到确切的偏移量。

如图5所示，移动用户在移动过程中通过硬切换在目标小区内建立新的业务信道时，也要为其进行新的偏移量配置。配置的方法和过程同实施例1，此处不再赘述。

Claims (6)

1.一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其特征在于，包括下列步骤：

按序号对偏移量的可配置范围进行分段，并使每个子段的序号对应一偏移量；

在进行新的偏移量配置时，采用以下‘分层’的步骤：

首先，根据基站的负载处理情况来确定将要配置的偏移量的范围，此范围是以一个时隙段为单位的，包括该偏移量所处的帧段号和此帧段内的时隙段号；其次，在确定的时隙段内根据偏移量的配置使得导频信号在时域上展开时能均匀分布，来确定子段号；最后，确定偏移量的位置，得到相应的偏移量，更新数据库。

2.根据权利要求1所述的一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其特征在于，在数据库中每个偏移量序号对应的数据域记录的内容是：使用该偏移量的业务信道信息。

3.根据权利要求1所述的一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其特征在于，确定帧段号、时隙段号的过程与确定子段号的过程是相互独立的。

4.根据权利要求1所述的一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其特征在于，对偏移量的可配置范围可按8个帧段、各帧段为15个时隙段、各时隙段为5个子段进行分段。

5.根据权利要求1所述的一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其特征在于，对应不同用户的业务信道，基站具有特定的下行信道发射定时，即偏移量，这些信息都保存在偏移量配置表中，当进行新的偏移量配置时，通过对偏移量配置表中数据的访问做如下操作：

计算每个帧段内的负载，得到一个负载的最小值及对应的帧段号；

在该负载最小值对应的帧段号所在的帧段内，计算每个时隙段内的负载，得到负载的最小值及对应的时隙段号；

在该负载最小值对应的时隙段号所在的时隙段内，计算每个子段内的导频信号强度，得到导频信号强度的最小值及对应的子段号。

6.根据权利要求2所述的一种在CDMA蜂窝移动通信系统中配置下行链路偏移量的方法，其特征在于，所述的业务信道信息包括传输速率、发射功率以及使用该业务的用户标识。

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