CN1268279A

CN1268279A - 混合型多时隙业务的信道分配

Info

Publication number: CN1268279A
Application number: CN98808445A
Authority: CN
Inventors: H·奥洛夫松; M·哈特曼
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2000-09-27
Also published as: US6157627A; EP0976290A1; CA2294162A1; WO1998059517A1; KR20010014121A; JP2002505065A; AU7948698A

Abstract

在许多通信信道组成的资源区里分配和重新分配通信信道资源的一种方法和系统。根据这一方法,估计出各种类型信道结构的到达概率,并把它们用作分配和重新分配的依据。为这各种类型的信道结构指定优先级,并公开了一个优先级表,可以查询它从而完成分配和重新分配。最好为到达这一资源区的每一个信道结构分配和重新分配,而且在每次信道结构离开这一资源区域时进行重新分配。

Description

混合型多时隙业务的信道分配

发明领域

本发明总的涉及通信系统里的信道资源分配。更具体地说，本发明涉及一种方法和系统，用来将信道资源分配给需要多时隙和/或多载频资源的用户。发明背景

在典型的时分多址通信系统里，多数电信业务都有基本相同的信道结构，也就是单一载频上的单一时隙。因此信道分配相对简单直观。

然而，为了引入更有效更复杂的业务需要为不同的用户分配不同数量的时隙和载频。时隙和载频的具体组合可以叫做“信道结构(channel structures)”。在通信系统里分配不同类型的信道结构显然比所有用户都使用相同的信道结构要复杂得多。因此需要合适的信道分配方法来有效地分配资源而不至出现堵塞。

第5542093号美国专利公开了一种方法，将双模式移动单元重新分布到扩展信道组里去，以减少基本信道组的拥塞。如果单模式移动单元的信道不够用，而且新呼叫来自多模式移动单元系统，就将新呼叫分配到使用得较少的信道类型里去，或者系统将多模式移动台从第一组信道切换到第二组信道里去，或者反过来，从而获得空闲信道。

但是当通信系统用户请求的服务需要同一组信道里的不同数量的时隙和载频时，现有技术并没有有效的方法来分配资源给这些用户。

在典型的无线通信中，给一个运营商分配一些频率，让他在他的覆盖区里分配。这些频率可以进一步分成时隙或者扩频码或者这两者都有。如果这些频率是被进一步分成时隙，那么这些信道就可以叫做“资源区(resource area)”。如果不同的用户需要不同的信道结构，也就是相邻信道部分的不同组合(例如频率和/或时隙)，那么将这些用户有效地分配到这些信道资源里去将是非常困难的。

例如，当信道结构不同的六项业务要使用包括频率f₀～f₅和时隙ts0～ts7的同一个资源区时，简单的随机分配会导致图1所示的情况出现。其中有许多的空闲区域(它们是可用的潜在资源)，但几乎不能再容纳下所规定的信道结构。很显然这种方式频谱利用率很低。

因此，将资源区的信道资源高效地分配给需要不同信道结构的不同用户是非常必要的。发明简述

本发明通过提供一种方法和系统，能够解决上述难题，还有其它的优点。这种方法和系统通过按照一定的规则分配和重新分配资源，使通信信道资源可容纳晚来的信道结构。该通信系统为每一个来到的呼叫分配资源，在每次呼叫到来以后和呼叫离开以后，进行一次重新分配。谁拥有最高的优先级，或者说为哪一个信道结构腾出位置最重要，取决于对每一个不同信道结构到达概率的估测。附图简述

通过阅读以下优选实施方案的详细描述，并参考附图，会对本发明的特征和优点有更深刻的理解。在这些附图中：

图1是对包括不同类型信道结构的通信业务进行普通的随机分配的结果；

图2是根据本发明的原理进行信道分配的示例性方法的流程图；

图3是本发明一个实施方案里一个示例性通信系统的示意图；

图4是用于说明本发明的几个示例性信道结构和相应优先级的示意图；

图5是用于说明本发明一个示例性资源区的示意图；

图6a～d是说明本发明中如何分配信道资源的资源区示意图；和

图7a～d是本发明中重新分配信道资源的两个实例的资源区示意图。优选实施方案详述

图2说明根据本发明的原理分配信道资源的一个示例性算法。图2中的过程最好在合适的处理电路里实现，例如在无线通信系统的基站或卫星中实现。该过程从步骤200开始，在这一过程里，基站的处理电路检测到一个新事件。在步骤202里，判断这一新事件是一个到达的呼叫(arrival)(例如一个新的呼叫或者信道结构请求)还是一个离开的呼叫(departure)(例如一次呼叫或业务的终止或者切换)。如果这一新事件是一个进来的呼叫，就在步骤204里查阅优先级表(下面将更详细地介绍它)。在步骤206里，基站处理电路根据优先级表里的信息为到达的呼叫或业务分配资源(资源区的某些部分)。下面将详细地介绍一个示例性分配方法。在步骤208里，处理电路更新信息，包括例如到达信道结构的概率和优先级表。然后进入步骤210。

如图2所示，如果在步骤202里发现步骤200里检测到的新事件是离开的呼叫，那么这一过程就从步骤202直接转到步骤210。

在步骤210里查阅优先级表，在步骤212里根据优先级表里的信息重新分配资源。然后这一过程返回到步骤200，等待下一新事件的发生。从图2可见，对于每一个到达的呼叫，都要进行分配和重新分配，对于每一个离开的呼叫，则只进行重新分配。最好在每一个小区里都用这一算法；也就是说，每一个小区最好都有它自己的算法和优先级表。

应当指出，可以认为重新分配是一个小区内的切换(也就是在同一小区内从一个信道位置切换到另一个信道位置)。此外，越区切换可以看作是一次离开的呼叫(用户离开一个小区，到达信道结构优先级分配不一样的另一个小区)。还应当指出，如果根据参数而不是到达概率来确定优先级，重新分配以后更新优先级表可能就很有必要。例如，如果优先级至少部分地取决于预期的剩余时间，那么实际的离开时间就会影响优先级表。

虽然在这里公布的实施方案里，描述信道结构用的是TDMA/FDMA混合通信系统(一般简单地叫做TDMA通信系统)里时隙和载频的组合，但是应当注意，本发明还可以用于其它类型的通信系统。例如，在一个扩频/时分混合通信系统里还可以考虑编码和时隙基础上的信道结构。尽管本发明的原理是在叫做一个区域的二维信道资源也就是时间和频率里描述的，但是它也可以用于采用二维以上的通信系统，例如时间、频率和编码，在这种情况下，可以把信道资源描述成一个立体区域，而不是一个平面区域。

现在参考图3，其中说明本发明的一个示例性通信系统。该系统包括多个通信装置10、一个或更多的控制站(例如基站或卫星)12以及一个或更多的交换中心14。最好每一个控制站12都有包括概率装置16的处理资源，用于提供每一个信道结构的预期到达概率估计，最好还有一个分配/重新分配装置18，用前面介绍过的方式分配和/或重新分配通信信道资源。该系统还可以有优先级装置20，用于根据例如到达概率确定信道结构的优先级。

现在参考图4，其中说明一个示例性优先级表和信道结构优先级的划分方案。其中每一个信道结构类型都表示通信业务所需通信信道的相邻信道部分的某种组合。优先级表是所有现有信道结构的排队表。这里公开的分配和重新分配方法最好查询这个表，以确定要为哪些信道结构腾出资源。根据本发明的实施方案，单个用户或移动单元都可以选择不同的信道结构。例如，移动单元可以根据通信信道的信号质量来选择不同的信道结构。如果使用信道结构“a”的用户请求使用同一小区里一个不同的信道结构“b”(例如为了进行其它的编码和/或获得冗余以解决通信信道信号的低质量问题)，那么即使没有新用户到达，也可以把它看成离开信道结构“a”，到达信道结构“b”。

最好根据以下规则来制定优先级表。首先，估计每一信道结构的到达概率，到达概率最大的结构分配最高的优先级，到达概率第二的结构分配第二高的优先级，如此下去直到所有的预期信道结构都分配了优先级。其次，为可以包括其它更小的信道结构的信道结构划分优先级时，可以将较小结构的到达概率加到它自己的到达概率上去。可以用许多不同的方法来估计概率。例如，可以按照天、星期、月等等来统计到达结构的情况。或者直接指定概率。

确定优先级表时还可以考虑一些参数而不是到达概率的估计。例如，可以为一个信道结构分配一个更高的优先级，因为它能够支持某种特别重要的业务。计算优先级时应当考虑的另一个参数是已经跟系统连接上的用户的“预期剩余时间”。这一度量会提供马上可以获得那种类型信道的信息，从而明白某些情形下的重新分配是没有必要的。

在图4中的实例里，由于结构“c”包括结构“a”和“b”，因此结构“c”总的到达概率为结构“a”的概率(0.5)、结构“b”的概率(0.2)和结构“c”的概率(0.1)的和。因此结构“c”总的到达概率为0.8，在这一实例里它的优先级是2(第二高的优先级)。

现在描述一种示例性的资源分配方法(例如图2中步骤206可能实施的那种)。图5是利用本发明分配方法的一个资源区实例。被占用的资源区(即信道结构)用黑色方框表示，空闲的资源用白色方框表示。根据本发明，资源区里的每一个白色方框都表示信道结构仍有空间。因此在每一个空闲区域里，可能有一个或几个“空闲区结构”，跟不同的信道结构相对应。这在图5里说明。

在图5中的实例里，产生了一些空闲区域结构，图4中可能的信道结构可能跟它们相配。空区域(f₁：f₂，ts1)中有“a”类型和“b”类型的空区域结构(见图3)。(f₂，ts1)也是“b”类型空区域结构的一部分。

当一个新信道结构到达时，就交出资源区中一个相应的空闲区域结构。最好按照以下方式选择这一空闲区域结构。在空闲区域结构里如果某一区域结构，首先，有空间供到达的信道结构使用，其次，不是这种区域结构中的唯一空闲区域结构，那么就选择这种空闲区域结构中优先级最低的。第二个判据保证在尽可能长的时间里有尽可能多的不同结构。最好这一分配不仅考虑到达信道结构的优先级，还考虑其它信道结构的优先级。

图6a～d说明一次示例性的资源分配(没有重新分配)。为了进行说明，假设可能的信道结构和优先级都跟图4中的一样。

在图6(a)里，有三种不同的空闲区域结构，其中有两种是“b”类型，一种是“e”类型。它们还都可以包括“a”类型结构。

在图6(b)里，有一个“a”类型的信道结构到达。由于有两个“b”类型的空闲区域，但只有一个“e”类型的空闲区域，就放弃一个“b”类型的区域(f₁，ts0)，并用它的一部分为到达的呼叫结构提供服务。即使“b”类型的优先级比“e”类型的高，也还是这样分配的。

在图6(c)里，另一个“a”类型的信道结构到达。这时有一个“a”类型、一个“b”类型和一个“e”类型的空闲区域结构。既然“a”类型的结构(f₁，ts1)级别最低，就将它牺牲掉，用它为进来的呼叫结构服务。

在图6(d)里，又是一个“a”类型的结构到达。此时“e”类型的空闲区域(f₀，ts3)级别最低，因此放弃它，将它的一部分分配出去。

现在说明就象步骤212一样(图2)的一个资源重新分配实例。通过重新分配可以改变空闲区域的形状，从而提高资源区的效率。重新分配可以在例如完成了一次分配以后和一个呼叫离开以后。一个重新分配实例可以分成两步。例如，首先可以确定，从最高级别开始，是不是所有到达的信道结构都可以分配到现有的空闲区域里去。如果不能为一个到达的信道结构找到一个空闲区域，就试图为这一结构产生一个新的空闲区域，同时只牺牲优先级较低的空闲区域结构。接着，如果所有可能的结构都已经有了，就判断从优先级最高的一个开始，是否可以为某种结构腾出空间。这样做时最好只牺牲优先级较低的空闲区域结构，而不牺牲其它任意空闲区域结构剩下的最后一个。应当明白在某些情况下，重新分配步骤实际上没有改变资源区。

图7a～d是资源重新分配的两个实例。为了进行说明，又一次假定可能的结构和优先级都跟图4里的一样。在这一实例里，每次只允许一次重新分配。

在图6(d)和7(a)之间的这一段时间里，图6(d)中的用户(f₁，ts1)离开了。由于该用户离开了，因此需要一次重新分配。在这一实例里应当指出，一次重新分配既不能产生一个“d”类型区域，也不能产生一个“c”类型区域。已经有一个“b”类型区域，无法产生一个“f”类型的区域。但可以通过将图7(a)中的用户(f₀，ts3)重新分配给图7(b)中的(f₁，ts1)而产生一个“e”类型区域。

在图7(b)和7(c)之间的一段时间里，用户(f₃，ts2)离开了，同时又无法产生“d”类型区域。但是通过将图7(c)的用户(f₃，ts3)分配给图7(d)中的(f₀，ts3)，可以通过放弃一个“e”类型区域而获得一个新的“c”类型区域。因为“c”的优先级比“e”高，所以这一重新分配是正确的。显然还会有其它的可能，特别是允许多个重新分配时。

从以上说明可知，本发明提供了一种新的装置，用于在无线通信系统里有效地分配信道资源，该系统支持需要不同数量的时隙和载频的业务，从而显著地降低阻塞概率。

尽管上面说明了许多细节和特性，显然，这些说明的目的只是进行说明。因此，本发明并不是只限于这些细节和特性；相反，可以进行许多的修改而不会偏离下面的权利要求和它们的等法律上等价的条款所规定的本发明的实质和范围，这对本领域里的普通技术人员来说显而易见。

Claims

1.分配许多信道部分组成的通信信道资源的一种方法，包括以下步骤：

为多个信道结构中的每一个估计一个到达概率，其中每一个信道结构都有上述信道部分中的至少一个，而且其中的多个信道结构可以提供多种通信业务；

根据估测的到达概率为一个到达的信道结构分配通信信道资源。

2.权利要求1的方法，还包括至少根据到达概率为多个信道结构中的每一个指定优先级的步骤，其中的分配步骤是按照指定的优先级进行的。

3.权利要求1的方法，还包括在分配步骤以后，根据到达概率估计重新分配通信信道资源的步骤。

4.权利要求2的方法，还包括在信道结构之一到达以后按照指定的优先级重新分配通信信道资源的步骤。

5.权利要求1的方法，还包括在信道结构之一离开以后按照到达概率估计重新分配通信信道资源的步骤。

6.权利要求2的方法，还包括在信道结构之一离开以后按照指定的优先级重新分配通信信道资源的步骤。

7.权利要求1的方法，其中的分配步骤使得第一个到达概率估计对应的第一种信道结构优先于第二个到达概率估计对应的第二种信道结构获得信道资原，其中的第二个到达概率估计小于第一个到达概率估计。

8.权利要求2的方法，其中的优先级表是在指定的优先级基础之上形成的，其中的分配步骤是通过查询优先级表来进行的。

9.权利要求8的方法，还包括在分配步骤以后更新到达概率和优先级表的步骤。

10.权利要求1的方法，还包括为每一个信道部分的组合分配一个标志，说明通过组合信道部分可以支持哪一种信道类型。

11.权利要求1的方法，其中的信道部分包括TDMA通信系统中的一个时隙-频率组合。

12.权利要求1的方法，其中的信道部分包括TDMA/CDMA混合通信系统中的一个时隙-扩频码组合。

13.权利要求1的方法，其中的信道部分包括FDMA/CDMA混合通信系统中的一个频率-扩频码组合。

14.权利要求1的方法，其中的信道部分包括TDMA/FDMA/CDMA混合通信系统中的一个时隙-频率-扩频码组合。

15.权利要求1的方法，还包括通信装置选择不同类型信道结构的步骤。

16.权利要求15的方法，其中的选择步骤是根据通信信道的信号质量进行的。

17.权利要求1的方法，其中的分配步骤是通过为到达的一个信道结构选择一个容纳区域来进行的，该容纳区域能够容纳到达的信道结构，它不是同一类型中的唯一的一个，而且它的优先级最低。

18.在多个信道部分组成的一个资源区里重新分配通信信道资源的一种方法，包括以下步骤：

估计多个信道结构中每一个的到达概率，其中每一个信道结构都有至少一个信道部分，其中的多个信道结构可以容纳多个通信业务；和

根据信道结构的到达概率重新分配通信信道资源。

19.权利要求18的方法，至少还包括根据到达概率为多个信道结构中的每一个指定优先级的步骤，其中重新分配是根据为信道结构指定的优先级进行的。

20.权利要求19的方法，其中的重新分配步骤是通过牺牲优先级较低的信道结构的容纳区域来增加优先级较高的信道结构的容纳区域的。

21.权利要求18的方法，其中的重新分配步骤是在为到达信道结构分配通信信道资源以后，以及每次信道结构离开以后，进行的。

22.权利要求19的方法，其中的优先级表是在指定的优先级基础之上形成的，而且其中的重新分配步骤是通过查询这一优先级表完成的。

23.权利要求11的方法，还包括为每一个信道部分组合分配一个标志，说明这些信道的组合可以支持哪种信道结构类型。

24.权利要求18的方法，其中的信道部分包括TDMA通信系统中的一个时隙-频率组合。

25.权利要求18的方法，其中的信道部分包括TDMA/CDMA混合通信系统中的一个时隙-扩频码组合。

26.权利要求18的方法，其中的信道部分包括FDMA/CDMA混合通信系统中的一个频率-扩频码组合。

27.权利要求18的方法，其中的信道部分包括TDMA/FDMA/CDMA混合通信系统中的一个时隙-频率-扩频码组合。

28.权利要求18的方法，还包括通信装置选择不同类型的信道结构的步骤。

29.权利要求28的方法，其中的选择步骤是根据通信信道的信号质量进行的。

30.权利要求19的方法，其中多个信道结构中至少某一些的优先级还是在它们的业务类型的基础之上指定的。

31.权利要求19的方法，其中的优先级还是根据每一信道结构的预期剩余时间指定的。

32.权利要求2的方法，其中为多个信道结构中的每一个指定的优先级还是根据它们的业务类型指定的。

33.权利要求2的方法，其中的优先级还是根据每一信道结构的预期剩余时间指定的。

34.权利要求31的方法，还包括在重新分配步骤以后更新到达概率的步骤。

35.允许通过许多信道部分组成的通信信道资源进行通信的一种通信系统，包括：

为多个信道结构中的每一个提供一个到达概率估计的概率装置，每一个信道结构至少有一个信道部分，而且这多个信道结构支持多个通信业务；

根据到达概率估计为一个到达的信道结构分配通信信道资源的分配装置。

36.权利要求35的系统，还包括至少根据到达概率为多个信道结构中的每一个建立优先级的优先级装置，其中的分配装置根据建立的优先级进行分配。

37.权利要求35的系统，其中的分配装置在分配以后根据到达概率估计重新分配通信信道资源。

38.权利要求35的系统，其中的分配装置使得第一个到达概率估计对应的第一种信道结构优先于第二个到达概率估计对应的第二种信道结构获得信道资源，其中的第二个到达概率估计小于第一个到达概率估计。