CN101094033A - 移动通信系统的负载分配方法以及基站装置和终端装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在以交错方式对各个终端分配通信资源的CDMA通信中防止或者改正每个交错的不均衡的方法。基站测量每个交错的负载状况并通知给终端，在终端侧进行过滤用于发送定时的判断。或者从基站通知关于多个发送定时的负载信息，在终端侧选择利用适当的发送定时。或者基站提示至少2个以上的交错间的转变概率，促使终端可随机地更新交错(发送定时)。

Description

移动通信系统的负载分配方法以及基站装置和终端装置

技术领域

本发明涉及蜂窝无线通信的基站装置中的负载分配的方法，尤其给出在以cdma 20001×EVD0为代表的数据包型“尽力而为”系统(best effort system)中针对提供VolP等要求低抖动(jitter)的服务的负载分配的方法。

背景技术

以1×EVD0为例说明负载分配的方法。在1×EVD0中，终端通过概率转变模型进行控制。终端在适当的定时产生随机数，将其值与预先确定的阈值进行比较，在满足特定条件时更新发送速率。通过这样的操作来控制随机发送的速率，控制为不发生急剧的速率变动。在发生急剧的速率变动时，终端的发送功率控制不能顺利地动作，导致不能进行控制。根据这样的目标，导入了采用概率的自律分散(Autonomous Decentralized)控制。通常在提高方向控制速率。若各个终端的速率提高，则需要的发送功率增加，因此，基站侧的接收功率上升。当成为过剩的发送功率的上升竞争时，蜂窝边界的终端的发送功率总是为最高电平，无法得到所希望的特性，因此，需要在适当的电平下进行抑制。例如，在3GPP2的评价方法(Evaluation Methodology)中，规定在RoT(Rise over Thermal)为7dB以上、概率为1％以下的条件下实施容量评价。根据这样的上限使用实际的系统。当基站的接收功率达到上述基准时，基站装置将被称作RAB(Reverse Activity Bit：反向激活位)的位设置为1。RAB是根据基站装置的信号接收功率或者RSSI(基站装置的全部接收功率)等信息计算出来的，在RoT或者相当的观测值为规定以上的值时，基站将该位设置为1。因此，RAB是表示接收功率达到规定的控制信息。当检测到RAB为1时，终端停止提高速率，相反地在使用随机数的控制中，进行降低速率的控制。由于根据基站的瞬时接收功率来发送RAB，因此，进行控制以使在RAB为1的边界附近保持系统状态。虽然根据测量结果的瞬时值生成RAB，但对于在后说明的交错(interlace)的转变没有进行控制的规定。

[非专利文献1]标准化资料：3GPP2 C.S0024-A v2.0“cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification”(2005/07)pp.10-141-10-143.

CDMA系统可通过符号扩散效应同时容纳多个用户，因此，已经发展为第三代蜂窝系统。近年来，以1×EVD0、HSDPA为代表的数据包型“尽力而为”系统备受瞩目，再加上IP电话的发展，人们正在不断研究蜂窝中的VolP(VolP over Cellular)。在这样的系统中，通常根据与H-ARQ(数据包再次发送控制)的组合如图1所示地将无线帧分成有限的交错(在图1中定时#1～3相当于交错)。在H-ARQ中，当通信源进行通信时，接收侧通过FEC(Frame Error Check：帧错误检查)判定是否已无错误地接收到所接收的信息，根据其结果将ACK/NACK的信号返回发送源。如果返回ACK则正确地发送了所发送的信息，发送源发送新的信息。如果返回NACK则没有正确地发送，进行信息的再次发送。这样的FEC判定或ACK/NACK的发送接收需要时间，因此，必须考虑进行交错(发送定时)。

当在这样的系统中使用VolP(Voice over 1P)那样的以一定间隔投入数据包的服务的情况下，错开交错地以TDMA方式使用时，在它们之间不发生干扰。图1是EV-D0 Rev.A的例子，交错数是3。

由于CDMA系统的稳定性依赖于基站接收功率的最大值，因此，为了使容纳数增加，最好是使交错间的负载均匀。但是，由于终端独立地进行交错的选择，因此，在不进行特别控制时，如图2所示，用户往往集中于特定的交错，负载变得不均匀。在特定用户通过切换(hand over)边通话边向其它基站移动时也会发生这样的情况。此外，在CDMA中，通过终端的发送功率控制，基站侧的每位的接收功率大体上被标准化，因此，即使在特定的用户想要进行宽频带通信时也发生每个交错的不均衡，仅基于单纯的用户数进行管理不能管理交错。由此，现状是并不存在考虑时间方向的负载分配的技术，但如果有改正交错间的不均衡的装置，则可以期待整体地提高容纳数。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在CDMA系统中进行这样的对时间方向的负载分配的方式。由终端过滤基站通知的负载信息，用于发送定时的判断。或者从基站通知关于多个发送定时的负载信息，在终端侧选择利用适当的发送定时。或者基站提示至少2个以上的交错间的转变概率，促使终端可随机地更新交错(发送定时)。

上述课题可通过如下的第1负载分配方式来解决：在通过时分多址定期地分配通信负载的代码复用无线通信系统中，终端装置根据与基站装置向终端装置通知的业务量(traffic)的混杂状况相关联的信息，调整发送定时。

此外，上述课题还可通过如下的第2负载分配方式来解决：在上述第1负载分配方式中，上述发送定时的调整，是在开始新的服务时、在服务过程中开始通信时以及通信过程中的任意一个。

此外，上述课题还可通过如下的第3负载分配方式来解决：在上述第2负载分配方式中，通过根据预定概率进行发送定时的调整，来进行自律分散的负载控制。

此外，上述课题还可通过如下的第4负载分配方式来解决：在上述第3负载分配方式中，在开始新的服务时、在服务过程中开始通信时以及通信过程中的至少1个以上，使用其他概率。

此外，上述课题还可通过如下的第5负载分配方式来解决：在通过时分多址定期地分配通信负载的代码复用无线通信系统中，终端装置根据基站装置向终端装置通知的、关于至少2个以上的定时的、与业务量的混杂状况相关联的信息，调整发送定时。

此外，上述课题还可通过如下的第6负载分配方式来解决：在上述第5负载分配方式中，上述发送定时的调整，是在开始新的服务时、在服务过程中开始通信时以及通信过程中的任意一个。

此外，上述课题还可通过如下的第7负载分配方式来解决：在上述第6负载分配方式中，通过根据预定概率进行发送定时的调整，来进行自律分散的负载控制。

此外，上述课题还可通过如下的第8负载分配方式来解决：在上述第7负载分配方式中，在开始新的服务时、在服务过程中开始通信时以及通信过程中的至少1个以上，使用其他概率。

此外，上述课题还可通过如下的第1基站装置来解决：在通过时分多址定期地分配通信负载的进行代码复用无线通信的基站装置中，包括业务量测量单元，测量接收信号中的被时分多址的各个定时的业务量状况；终端控制信息生成单元，根据上述业务量测量单元的测量结果，生成与业务量的混杂状况相关联的信息；以及终端控制信息发送单元，对终端发送终端控制信息生成单元生成的信息。

此外，上述课题还可通过如下的第2基站装置来解决：在上述第1基站装置中，发送变更终端所判断的发送定时的转变概率、或者控制转变概率时使用的控制值。

此外，上述课题还可通过如下的基站装置来解决：在上述第2基站装置中，在开始新的服务时、在服务过程中开始通信时以及通信过程中的至少1个以上的情况下，上述变更发送定时的转变概率、或者控制转变概率时使用的控制值不同，对终端发送不同的参数。

此外，上述课题还可通过如下的第1终端装置来解决：具有发送定时调整单元，根据来自基站装置的与业务量的混杂状况相关联的信息，调整数据包的发送定时。

此外，上述课题还可通过如下的第2终端装置来解决：在上述第1终端装置中，上述发送定时的调整，是在开始新的服务时、在服务过程中开始通信时以及通信过程中的任意一个。

此外，上述课题还可通过如下的第3终端装置来解决：在上述第1终端装置中，通过根据预定概率进行发送定时的调整，来进行自律分散的负载控制。

此外，上述课题还可通过如下的第4终端装置来解决：在上述第1终端装置中，接收从基站装置发送来的、关于至少2个以上的定时的、与业务量的混杂状况相关联的信息，根据该信息调整发送定时。

根据本发明，能够进行以往不能控制的时间方向的负载分配。由此，能够提高系统的功率稳定性，稳定地容纳更多的用户。

附图说明

图1是发送定时(交错)的图。

图2是不进行定时调整，负载集中于特定定时时的图。

图3是本发明的第1负载分配方法的控制序列图。

图4是在本发明的第1负载分配方法中，还控制开始服务后的终端的序列图。

图5是本发明的第2负载分配方法的控制序列图。

图6是在本发明的第2负载分配方法中，还控制开始服务后的终端的序列图。

图7是本发明的第3负载分配方法的控制序列图。

图8是本发明的第1负载分配方法的基站装置的结构图。

图9是本发明的第2、第3负载分配方法的基站装置的结构图。

图10是本发明的第1负载分配方法的终端装置的结构图。

图11是本发明的第2负载分配方法的终端装置的结构图。

图12是本发明的第3负载分配方法的终端装置的结构图。

具体实施方式

(实施例1)

图3表示本发明的第1负载分配方法的控制序列。在图3中例示了EV-D0的反向激活位(RAB)。基站每隔一定时间检查功率的负载，向终端通知负载信息(RAB)301。RAB是根据基站装置的信号接收功率或者RSSI等信息计算出来的，基站在RoT(Riseover Thermal)或者相当的观测值为规定以上的值时将该位设置为1(置1)。因此，RAB可以说是表示接收功率达到规定的控制信息。在通过观测检测到RAB为1时，终端停止提高数据发送速率，相反地在使用随机数的控制中，进行降低速率的控制。由于根据基站的瞬时接收功率来发送RAB，因此，当RoT超过阈值时进行动作，以使RAB成为1，抑制接收功率的上升，相反地在RAB为0时，各个终端渐渐地提高速率，进行控制以使RoT上升。由此，通常基站的接收功率将被控制成RAB为1的边界区域附近。但是，在例如终端个数较少，通信过程中的所有终端虽然达到被认可的最大速率但未达到RoT时，成为RAB仍旧为0的状态。尤其是在所有终端为VolP用户时，由于上限的传送速率为几十kb/s左右的较低的值，因此，所有终端在上述速率转变的上限值变为分配，成为RAB不为1的状态。

虽然根据测量结果的瞬时值生成RAB，但对于在后说明的交错的转变没有进行控制的规定。在1×EVD0中，终端以4个时隙(slot)为单位构成1个子帧，该子帧单位为交错的单位。另一方面，由于RAB是以1个时隙单位更新的信息，因此，通过连续的RAB的观测，能够大致地推定哪个交错处于混杂的状态。终端能够根据该推定结果搜索RAB难以为1的交错，来分配数据包。因此，在图3的步骤302中，终端观测连续的RAB，在RAB难以为1的子帧(交错)中进行数据包的发送。在1×EV-D0那样的CDMA系统中，在开始数据通信之前与基站进行协商(negotiation)，使得按照每个终端使用不同的扩散符号，在使用任何交错的情况下符号都不会与其他人冲突。不过，在周期性的通信中，当选择其他人较少的交错时，能够进行更有效的通信。

作为连续的RAB的观测方法，例如有以下方法。即，希望开始服务的终端，按照每个交错对通知信息301进行移动平均。通过进行平均来预测各个交错的平均负载(302)，使用预测为低负载的交错开始送出数据包。

作为本实施例的范畴，即使如图4那样正在发送数据包的情况下也继续观测RAB，根据其测量结果，在有负载比当前通信所使用的交错低的交错时，可以变更为对负载低的交错发送数据包。由于基站总是在所有交错中预测发来数据包的可能性并持续等待，因此，在终端自身的判定中，即使在没有特别报告的情况下变更发送数据包的交错，基站也能够正确地进行接收。

图8表示输出RAB的基站装置的结构。基站装置把握上行线路的状况并生成RAB，使用下行线路发送之。首先，说明上行线路的状况把握。在图8中，天线20接收到的信号由RF部21转换成基带频率，并转换成数字信号。转换后的信号由逆扩散处理部34分离成每个终端的接收信号，在跟踪处理部22中，使用匹配滤波器等测量信号的到来定时。该信息被输入到信号处理部23，进行指(finger)处理部等的硬件资源的分配。在指处理部24中，按照信号处理部23的指示，在所希望的路径延迟中进行信号处理。其结果被输入到加法处理部25，通过信号加法完成PAKE接收。PAKE接收后的信号被输入到解调部26进行解调处理。此时可以测量引导信号的强度或SINR，得到的信号功率信息由功率测量部32对所有终端进行合计，作为RoT等功率信息进行输出。接着，说明控制信息的发送方法。当得到RoT时，信号处理部23被输入下行线路的控制信道调制部29，在此生成RAB。在加法部31中使用时间多路或者代码多路等多路单元，将所生成的控制信息与生成来自网络的用户信息的编码信息的调制部30的输出相加。相加后的信号被提供给RF部，作为无线信号从天线20发送出去。此外，在再次发送时，解调信号与相同交错的已接收数据合成后，由信号处理部23进行解调处理，结果(ACK/NACK)由控制信道发送部33与其他信息多重发送。正确解码后的信号经由网络接口部28向网络送出。

在上述例子中，在RoT判定中利用了解调后的信号，但也可以根据RSSI测量来进行。在图8中，RSSI测量部27测量的结果被输入到信号处理部23，测量接收功率。在实施例2和3中，控制信道发送部33多重发送RAB和其他发送定时的负载信息。

图10表示实施本实施例的终端结构。终端装置在进行包括再次发送的数据发送动作的同时，基于基站通知的RAB信息把握每个交错的基站负载状况，对基站负载低的交错变更发送定时。首先，说明每个交错的负载状况把握。在图10中，天线100接收到的信号由RF部101转换成基带频率，并转换成数字信号。由负载信息测量部108检测转换后的信号中的RAB信息，信号处理部103更新存储于负载信息存储器109的每个交错的负载信息。在更新后，当信号处理部103判断为存在表示比当前的交错低的负载信息的交错时，为了变更发送定时而使延迟器105动作。发送定时变更的动作，既可以在开始通信时进行，也可以在通信过程中进行。当在通信过程中时，可以在接下来将要说明的再次发送动作中控制为不进行定时变更。

接着，说明数据发送。当前次在该交错实施了数据发送时，从基站发送表示是否已接收到的ACK信息，由ACK信息判定部102进行检测，由信号处理部103判定是否需要再次发送。将前次发送的数据，与经由应用接口部112得到的新发送数据一起，存储到发送数据保持缓冲器104，当判断为需要再次发送时输出再次发送数据；当判断为不需要再次发送时输出新数据。所输出的数据通过延迟器105被输入到调制部106，与由控制信道生成调制部111生成的数据信息(再次发送或新的之外)一起在加法部107中进行多重化。多重化后的信号被提供给RF部101，作为无线信号从天线100进行输出。最后说明数据接收。从RF部输出的来自基站的发送数据由解码部110进行解码处理，并输入到信号处理部103。信号处理部103向控制信道生成调制部111输入是否已解码的信息，与其他控制信息进行多重化。同时，在解码成功时通过应用接口部112向应用输出数据。

如上所述，终端能够根据基站发送的RAB信息进行判断，选择负载低的交错开始发送，因此，自律地进行每个交错的负载分配，进行控制使得系统的负载量为最大。由此，课题得以解决。

(实施例2)

图5表示本发明的第2负载分配方法的控制序列。基站除了检查该定时的负载信息(301)外，还检查其它发送定时的负载信息(501)并进行通知(502)。希望开始服务的终端，在RAB301表示该交错是低负载时，在该定时(交错)开始通信；在RAB301表示该交错是高负载、且通知信息502表示存在其他低负载的定时(交错)时，暂停开始传送数据，直到该定时到来为止。此外，即使在如图6所示正在发送数据包时，也继续观测RAB301和通知信息502，根据该测量结果，在判断为有负载比当前发送数据包所使用的交错低的交错时，可以错开发送定时，使得对负载更低的交错发送数据包。在图6中以发话作为契机，但也可以在其他契机进行变更。由于基站总是在所有交错中预测发来数据包的可能性并持续等待，因此，在终端自身的判断中，即使没有特别报告而变更发送数据包的交错，基站也能够正确地进行接收。

图9表示实施本实施例的基站结构。能够使用与图8的基站结构相同的结构。其不同点在于，信号处理部23通过统计处理把握不同的每个交错的接收功率的状况，除了实施例1所示的RAB以外，还生成表示其他交错为空的控制信息。其通过如下方式来生成：在接收功率信息存储器35存储每个交错的接收功率，比较在该交错计算出的接收功率信息、和所存储的不同交错的接收功率信息。在例如由图1所示的3个交错构成时，生成2位的信息，第1位是表示该子帧前面的子帧是否为空的信息；第2位是表示该子帧后面的子帧是否为空的信息。例如使用1个子帧降低编码率来发送该信息，从而能够边降低用于传送信息的消耗功率边进行信息发送。

图11表示实施本实施例的终端结构。能够使用与图10的终端结构相同的结构。其不同点在于，基站侧报知终端侧生成/管理的每个交错的负载信息。其通过如下方式来实现：负载信息测量部108测量各个交错的负载信息，并输入到信号处理部103。在这样的情况下，不需要负载信息存储器109。

如上所述，终端能够根据基站发送的RAB和通知信息502进行判断，选择负载低的交错开始发送，因此，自律地进行每个交错的负载分配，进行控制使得系统的负载量为最大。由此，课题得以解决。与实施例1相比，由于基站检查每个交错的负载并进行通知，因此，各个终端不需要具有该机构。此外，还具有易于在基站侧控制要引导的交错这样的优点。

(实施例3)

图7表示本发明的第3负载分配方法的控制序列。301、501、502的动作与第2方法相同。在本实施例中，预先从基站指示交错间的转变概率信息(702)，终端按照上述信息进行交错的转变。例如在RAB301为1时，终端在适当定时产生随机数，将该值与预先确定的阈值进行比较，在满足特定条件时选择其他交错(701)，切换为该交错并继续进行通信。由此，防止多个终端同时移动到其他交错。此时，如实施例1那样，不利用通知信息502而使终端判断其他哪个交错为空的方法也为本发明的范畴。

即使如图7那样正在发送数据包的情况下，也可以继续观测RAB301和通知信息502，根据该测量结果，在判断为有负载比当前使用过程中的交错低的交错时，随机地错开发送定时。由此，有可能对负载更低的交错发送数据包。由于基站总是在所有交错中预测发来数据包的可能性并持续等待，因此，在终端自身的判定中，即使没有特别报告而变更发送数据包的交错，基站也能够正确地进行接收。此外，如图7所示，按照每个交错改变概率控制的阈值的方法也属于本发明的范畴。尤其是也可以通过按照VolP、“尽力而为”等QoS管理的种类改变转变概率(702)，优先对特定的交错分配特定的应用。例如在某个交错中，如果面对VolP则对其它交错降低转变概率，如果面向“尽力而为”则对其它交错提高转变概率，在这样的情况下，仅有VolP易于集中到该交错。由此，将VolP集中到特定交错，控制容量的许可控制也易于实施。

在实施这样的技术时，最好是采用可从基站变更用于各自的概率控制的阈值的步骤。为此，基站能够使用图8的控制信道发送部33发送概率控制的参数(702)作为控制信息。参数也可以由连接于网络的操作员来指示。

图12表示实施本实施例的终端结构。能够使用与图11的终端结构相同的结构。其不同点在于，在满足了发送定时的变更条件时，终端侧以对应于该交错/服务的转变概率进行变更。其通过如下方式来实现：将从基站报知的每个服务/每个交错的转变概率存储到转变概率信息存储器113，在信号处理部113判定为满足了转变条件时，按照从转变概率信息存储器113读取的转变概率信息，判定是否变更发送定时。

如上所述，根据基站发送的RAB和通知信息502，通过随机的控制方法依次转变终端的交错。结果，选择负载低的交错发送数据包，自律地进行每个交错的负载分配。因此，进行控制使得系统的负载量为最大。由此，课题得以解决。由于使用转变概率自律分配地进行，因此，与实施例2相比能够进行稳定的控制。此外，还具有能够在服务之间带来转变概率差这样的优点。

根据本发明，特别在基于CDMA的蜂窝通信中，能够容易地实现交错的负载分配，能够使系统的负载量最大化。

Claims (11)

1、一种无线通信系统，具有基站和多个终端装置，各个终端装置通过周期性地使用时分多址的子帧的交错，与该基站进行通信，其特征在于，

上述基站，以上述子帧单位或者比其短的预定周期，报知以该预定周期判定的、该基站和上述多个终端装置之间的通信的负载状况信息；

上述终端装置，根据该所报知的负载状况信息判断每个子帧的负载状况，选择用于与上述基站进行通信的交错，来进行通信。

2、如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

上述基站，与以上述预定周期报知的负载状况信息一起，报知表示该预定周期以外的交错中的负载状况的周边交错信息；

上述终端装置，根据以上述预定周期报知的负载信息和上述周边交错信息，选择用于与上述基站进行通信的交错，来进行通信。

3、如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

上述终端装置，在开始与上述基站进行通信时或者通信过程中，选择用于与上述基站进行通信的交错。

4、如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

上述终端装置，在与上述基站的通信过程中，当根据上述所报知的负载状况信息检测出正在使用的交错的负载较高时，利用预定的概率，变更为其他交错，进行继续该通信的控制。

5、如权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于，

上述预定的概率，通过上述终端进行的通信的QoS或者应用，被设定为不同的值。

6、如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

上述负载状况信息，是以上述各个预定周期测量、并根据上述基站中的从上述终端装置接收的接收功率来生成的负载状况信息。

7、一种无线通信系统中的基站装置，上述无线通信系统具有基站装置和多个终端装置，各个终端装置通过周期性地使用时分多址的子帧的交错，与该基站进行通信，上述基站装置的特征在于，包括：

测量部，以上述子帧单位或者比其短的预定周期，判定与上述多个终端装置进行通信的负载状况；

负载状况比较部，根据上述判定出的负载状况的信息，判断每个交错的负载状况；以及

无线通信部，以上述预定周期，报知该预定周期的负载状况信息、和该预定周期以外的周边交错的负载状况信息。

8、如权利要求7所述的基站装置，其特征在于，包括：

无线通信部，按照上述每个交错，报知基于负载状况的向其他交错转变的转变概率。

9、一种无线通信系统中的终端装置，上述无线通信系统具有基站装置和多个终端装置，各个终端装置通过周期性地使用时分多址的子帧的交错，与该基站进行通信，上述终端装置的特征在于，包括：

负载信息存储部，存储每个交错的负载信息；

信号处理部，比较交错间的负载信息，判断是否变更发送定时；以及

延迟器，用于变更发送定时。

10、一种无线通信系统中的终端装置，上述无线通信系统具有基站装置和多个终端装置，各个终端装置通过周期性地使用时分多址的子帧的交错，与该基站进行通信，上述终端装置的特征在于，包括：

负载信息测量部，检测所报知的每个交错的负载信息；

信号处理部，比较交错间的负载信息，判断是否变更发送定时；以及

延迟器，用于变更发送定时。

11、如权利要求10所述的终端装置，其特征在于，包括：

转变概率信息存储部，存储按照每个交错、每个服务规定并放置的转变概率信息；以及

信号处理部，按照上述转变概率信息判断发送定时的变更实施。

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