[发明专利]最佳利用蜂窝无线系统内数据通信容量的方法及系统

说明书

本发明普遍地涉及在蜂窝无线系统内的基站与终端之间无线接口的实现。更具体而言，本发明涉及发送数据的安排及发送功率的决定，藉此以便能够最大化地利用可用数据通信的容量。由时间及频率构成了该数据通信的容量。

在蜂窝系统中，共同的是在基站与终端之间的无线通信包括划分为多个较小部分的循环重复帧，上述多个较小部分可以称作信道。一帧表示一定的时间周期，在上述时间周期期间，借助于多址方法可以划分一定的频带由某种连接所使用。一般的多址方法是TDMA(时分多址)、CDMA(码分多址)、以及FDMA(频分多址)。在TDMA中，在上述帧内的信道是多个时隙，其中一个帧能够包含的信道数量如八个时隙，能够分配上述时隙的每个时隙由某个无线连接所使用。在某些系统中，在一帧之内的时隙大小及数量在一帧与另一帧之间可以是变化的。在CDMA系统中，信道表示相互正交的或者近似正交的扩频码，在至少一个帧期间能够分配上述的扩频码给某个无线连接。在FDMA中，信道是所使用频率宽度的更窄部分。也已经提出了FDMA、CDMA以及TDMA的组合，其中该帧划分为多个时隙，上述时隙在或者时间、或者频率或者码的基础之上进一步地能够划分为更小的部分。

在一个分配给无线连接的信道期间，上述无线连接将经历干扰或者扰动，它们是由在同样的小区或者邻近小区的区域之内的其它无线连接引起的。该干扰的数量及质量取决于同时出现的无线连接的数量和多址方法及复用系数，该复用系数描述了另一个使用同样无线频率或者同样扩频码的小区与某个小区有多接近。在CDMA中，本小区的干扰能够构成全部干扰的主要部分，然而，在TDMA及FDMA中，干扰的大部分来自其它的小区。

无线连接必须达到一定的正确性以便它们能够按照所需的方式发送数据。在足够的C/I比(载波与干扰比)之下能够实现上述这一点，上述C/I比表示载波功率与同时收到的干扰功率之比率。对于现有技术的蜂窝无线系统，典型的是按照目标水平已经定义了C/I比(或者SIR-信号与干扰比，或者S/N-信号与噪声比，或者S/(I+N)-信号与干扰加噪声比，或者其它相应的因子)，而对于每个无线连接，发送功率控制得如此之高以致难以达到上述目标水平。具有高于所要求达到的C/I比的目标水平的发送功率是不值得的，因为不必要的高发送功率消耗了在发射设备之内的电能以及在其它同时出现的无线连接之内引起了干扰。

就无线接口利用的最佳化而言，现有技术的方法不是很有效。如果在TDMA系统中两个邻近的基站同时地发起无线连接，此时这些基站在各自的小区之内使用了同样的频率，那么这些连接能够参与下述的竞争情况：两个连接交替地增加各个的发送功率以便提高C/I比到达目标水平，藉此在第一个小区之内每次功率的增加提高了在其它小区之内的干扰，以及上述行为将循环地继续。一个类似的竞争情况在使用不同扩频码的两个同时出现的无线连接之间可能出现于该CDMA系统的一个或者两个邻近基站之内。

芬兰的专利申请No.964308以及系列号为08/802645的对应US-专利申请提出了一种用于共享无线资源的方法，其中一种可能性是在邻近的基站之间协调信道的予留情况。上述申请以一般性的术语表述了当予留信道时，可以考虑的是该连接是要求实时数据通信还是要求非实时数据通信，或者由于在终端与基站之间的距离导致该连接必须使用多高的发送功率。

本发明的目的是一种方法及一种系统，借助上述系统及方法能够最大化地利用在蜂窝无线系统的无线接口之内的数据发送容量。

通过考虑由同时出现的无线连接所使用的全部帧结构的组合以及把涉及该连接的分组划分为所考虑帧的几个信道和/或选择该分组的发送功率以便使从所考虑的连接计算得到的利用率函数最大化，来实现了本发明的目的。

根据本发明的第一个实施方案的方法，其特征在于，在该方法中：

-产生一个具有一个依赖于载波功率及干扰功率值的第一利用率函数，其中通过对在该时刻相互发送顺序之内的发送分组进行计算能够得到上述干扰功率，

-在相互发送顺序之内，相应于上述第一利用率函数之极值依赖于载波功率及干扰功率发送分组。

根据本发明的第二个实施方案的方法，其特征在于，在该方法中：

-产生第二利用率函数，其中此利用率函数之值依赖于载波功率及干扰功率，通过对在该时刻相互发送顺序之内的发送分组进行计算能够得到上述干扰功率，以及

-选择用于发送分组的发送功率以便发送功率全部地对应于上述第二利用率函数的极值。